[發明專利]針對現實新能源汽車的電池健康狀態估計方法

有效

• 申請號: 202110560243.0
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113406520B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 王震坡;佘承其;劉鵬;張照生;林倪;武燁
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/367;G01R31/396;G01R31/388;G01R31/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 岳東升;楊帥峰

本發明提供了一種針對現實新能源汽車的電池健康狀態估計方法，通過將現有的、容易得到的單體層面SOH預測方程，和海量實車大數據計算得到的包級別容量增量IC值有機結合，有效地解決了現有動力電池SOH估計中對電池包健康狀態無法測量，估計結果無法滿足精度要求的技術問題，避免了對電池包進行大量循環老化試驗、標定與數據處理所帶來的人力、物力消耗。

技術領域

本發明屬于新能源汽車大數據技術領域，具體涉及利用新能源汽車的大數據對動力電池健康狀態進行檢測的方法。

背景技術

動力電池作為新能源汽車動力系統中的核心組成部分，其健康狀態對于車輛的行駛性能、安全性等多個方面都具有重要影響，因此動力電池SOH估計也是當前新能源汽車領域的熱點問題之一。目前，動力電池常使用電池包的組成形式，由于現實條件的限制，電池包在實際運行中的真實SOH難以通過測量方式較為直接地得到，日常的充放電行為不能滿足試驗標定的需要，而即使執行標定也存在工作量巨大、效率較低的問題。現有技術主要集中于在試驗環境對組成電池包的單體進行諸如循環老化等的操作，比如利用容量增量(Incremental capacity，IC)方法進行電池SOH的預估，通過單體的SOH預測結果間接反映電池包的SOH。然而，由于試驗環境對車輛真實工況的模擬不甚完善，不同材料、結構電池之間的性能指標差異使得試驗結果不能相互參考，為盡可能全面的覆蓋各類工況以及擴充數據量，在利用上述的IC方法以及其他適合方法時，仍然無法克服工作量大與效率低的問題。

發明內容

新能源汽車相對于傳統燃油車輛在車載數據收集與處理方面具有顯著的優勢，如果能較好地加以利用能夠有效解決依賴海量數據的現有技術效率問題。有鑒于此，本發明提供了一種針對現實新能源汽車的電池健康狀態估計方法，具體包括以下步驟：

步驟1、從車載大數據平臺所收集的新能源汽車實車數據中篩選出電流恒定、電流相同、充電時間大于預定值的充電片段，記錄片段中的充電電壓、充電電流、充電時間等數據，并計算每兩幀數據之間的充電容量；

步驟2、對步驟1中篩選的每個充電片段計算容量增量IC曲線以及曲線峰值ICP_P；

步驟3、對車輛電池包中的電池單體建立等效電路模型，并根據電池包中單體的成組形式計算得到電池包的等效IC曲線峰值ICP_C；

步驟4、基于已知材料和/或結構電池單體的經驗數據，建立電池單體IC曲線峰值與電池單體SOH之間的模型關系并擬合模型參數；

步驟5、將步驟3中得到的等效IC曲線峰值ICP_C代入步驟4中的模型關系，最終得到與整個充電片段對應的完整電池包SOH。

進一步地，所述步驟1中計算每兩幀數據之間的充電容量具體基于安時積分法實現：

Q＝I×t

其中，Q為充電容量，I為電流，t為充電時間。

進一步地，所述步驟2中計算容量增量IC曲線具體基于以下公式得到：

IC＝dQ/dU＝(Q_t-Q_t-1)/(U_t-U_t-1)

其中，Q表示充電容量，U表示充電電壓，d為微分符號，t為充電時間；對篩選出的每一個充電片段，均利用該公式得到IC曲線，以充電電壓為橫坐標，IC值為縱坐標，繪制IC曲線，同時提取高電壓區間IC曲線峰值ICP。

進一步地，所述步驟3中針對電池單體具體建立一階等效電路模型，其公式如下：

U＝E+IR

其中，U表示單體電池端電壓，E表示單體電池電動勢，I表示單體充電電流，R表示單體電池內阻。