[發明專利]車載動力電池荷電狀態與健康狀態在線估算方法、裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 202110484111.4
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113176505B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 胡殿沖;齊騰飛;鄧承浩;牟麗莎;朱騫
• 申請（專利權）人: 重慶長安新能源汽車科技有限公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/382;G01R31/392
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

本發明公開一種動力電池荷電狀態和健康狀態的在線估算方法、裝置及存儲介質，包括：1、在動力電池充放電過程中實時采集單體電池電流、電壓、溫度；2、放電過程中，通過基于帶遺忘因子的遞歸最小二乘法在線辨識每一單體電池參數；3、充放電過程中，用Thevenin等效電路模型估算各單體電池的端電壓；4、并用自適應擴展卡爾曼濾波算法估算各單體電池的SOC；5、充電過程，計算各單體電池容量；6、計算電池組荷電狀態、電池組容量及電池組健康狀態。7、同時將計算的各單體電池容量應用于Thevenin等效電路模型中各單體電池的容量參數，實現在線閉環反饋修正的電池荷電狀態與健康狀態的聯合估算。本發明可用于精準評估電池組單體間的不一致性狀態，為動力電池均衡控制策略制定提供依據。

技術領域

本發明涉及動力電池管理系統技術領域，適用于車載動力電池管理系統在線狀態估算。

背景技術

基于等效電路模型估算動力電池狀態的估算精度很大程度上取決于等效電路模型參數的精準度。0階等效電路模型忽略了動力電池的極化效應，估算結果不能放映動力電池的真實狀態，2階及以上等效電路模型能夠較為準確反映動力電池真實狀態，但需要辨識的參數較多，實際應用中受工況限制較大。

動力電池在實際使用過程中，成組的單體電池間存在單體容量、荷電狀態、歐姆內阻等不一致性，若采用歸一化的電池參數進行狀態估算，勢必會存在因不一致性導致的固定估算誤差。

專利文獻CN111060834A公開了一種動力電池健康狀態估算方法，該方法為通過卡爾曼濾波算法對電池的內阻和SOC進行循環迭代計算，最終通過內阻的增長評價電池健康狀態。其方法在實施過程中通過最小二乘法離線對電池狀態參數進行辨識并在線應用。其存在的主要問題：1.通過電池內阻評估電池健康狀態的方法存在一定局限性，電池內阻跟溫度、SOC狀態、充放電倍率等因素存在較強關聯性，而文中未提及關聯因素對電池內阻的影響；2.電池狀態參數隨著電池老化而發生變化，采用離線參數辨識并在線應用，估算誤差隨著老化而增大。

專利文獻2CN106842060A公開了一種基于動態參數的動力電池SOC估算方法及系統，該方法采用二階RC等效電路模型通過帶遺忘因子的遞推最小二乘法進行在線參數辨識，再通過卡爾曼濾波算法對電池SOC進行在線估算。其方法在實際實施過程中較Thevenin等效電路模型需要辨識的參數較多，在線實現參數辨識復雜且存在辨識結果不穩定情況，從而會導致卡爾曼濾波估算結果發散的弊端。

專利文獻CN105301509B公開了一種鋰離子電池荷電狀態、健康狀態與功率狀態的聯合估計方法，其SOH計算方法是基于Rint等效電路模型結合最小二乘法參數辨識結果、OCV-SOC關系獲得△SOC的變化，其方法具有以下局限性：1.該方法采用的最小二乘法參數辨識僅在動態工況下能夠取得較好的辨識效果，且同時辨識的參數OCV和R0存在此消彼長的關系，不能完全確保OCV估算的準確性，即不能確保SOH計算過程中△SOC計算的穩定性和準確性；2.在動態工況下辨識參數OCV和R0的同時進行△Ah的計算，動態工況下電流波動較大，若要獲得較為準確的△Ah，對電流傳感器的采集精度有較高要求。文獻中計算SOC的過程是基于二階等效電路模型結合遺傳算法進行離線參數辨識，同時結合SOH計算過程中的容量計算結果和內阻辨識結果對二階等效電路模型參數進行調整，但在電池老化過程中，除了容量、內阻發生變化外，二階時間常數τ也在發生變化，隨著老化加劇，SOC的估算精度勢必受其影響。

專利文獻CN107576919A公開了一種基于ARMAX模型的動力電池荷電狀態估算系統及方法，所述方法是基于ARMAX模型離散后的Thevenin電池模型，通過最小二乘法對Thevenin電池模型進行參數辨識，并建立OCV-SOC關系，通過辨識參數OCV查表獲得SOC。此方法采用最小二乘法辨識參數在動態放電工況條件下能夠取得較好的效果，但在充電過程中通過辨識參數OCV經過查表獲得SOC的過程難以確保SOC的估算精度，僅達到5％左右。

發明內容：