[发明专利]锂离子动力电池健康状态评估系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池健康状态评估系统，尤其是一种锂离子动力电池健康状态评估系统及方法，属于电池管理技术领域。

背景技术

目前，锂离子动力电池健康状态的评估方法主要有以下几种：

1)基于电流特征、电压特征、温度特征得出电池的安全状态

通过小波包算法对采得的电流值、电压值和温度值的时间序列进行分解并计算小波分解树上各分支的能量、局部值-峰值、局部最大值、局部最小值、峰值因素、偏度；并通过人工神经网络方法、自组织映射方法以及回归算法计算电流特征、电压特征和温度特征。该方法需要对电流值、电压值和温度值进行计算，从而再对电流特征、电压特征、温度特征进行计算，采用算法较多，计算过程比较繁杂，很难计算准确。

2)基于电池容量SOH(state ofhealth，健康状态)值评估步骤和基于电池内阻SOH值评估步骤的结合、或基于电池容量与SOC(state ofcharge，荷电状态)值综合SOH值评估步骤和基于电池内阻SOH值评估步骤的结合。

这种方法存在以下问题：a、基于电池容量的SOH值评估步骤涉及到用安时积分法测量电池的SOC，而在实际应用场合，安时积分法存在累积误差，并且随着使用时间的增加，误差会逐渐增加；b、基于电池内阻的SOH值评估步骤使用了测量交流阻抗的方法，而在不同的电流频率下计算出来的交流阻抗可能存在比较大的差异，而且电池的交流阻抗只是在电池的SOC很低或很高的时候变化率比较大，在SOC处于中间段时变化率很小，如果测量不够精确，计算误差会比较大。

3)基于电动车起动期间的电池开路电压检测电池健康状态的方法

通过建立OCV-SOH之间的关系(一般通过实验测定)，在测量电池的开路电压之后，估算SOH。通过建立电池模型，可以在有电流的情况下计算电池的开路电压，开路电压法的基本原理是将电池充分静置，使电池端恢复至开路电压，静置时间一般在1小时以上，不适合电动汽车的实时在线检测。

4)基于电池参考内阻、实际动态电阻和电池的端电压的电池健康状态测试方法

根据测试标准、电池类型和环境温度修正CCA并计算被测电池参考内阻RO，再通过接通和断开放电负载(恢复)测量被测电池电压变化率DV和电流变化率DI，计算出电池实际动态电阻R＝DV/DI，最后计算出电池的SOH＝(R-RO)/RO。实际动态电阻和电池的端电压受温度、充放电状态等非线性因素的影响，很难计算精确，从而影响到SOH的估算精度。

5)建立在线辨识电池的准确模型

利用人工智能、模糊控制、神经网络等方法辨识电池的准确模型，将影响SOH的各种因素综合到电池模型中，提高SOH的估算精度。目前国内外绝大多数成果停留在计算机仿真结果阶段，离具体实际应用还有距离。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种结构简单、可以准确和快速测定锂离子动力电池开路电压变化速率和内部阻抗值，并确定锂离子动力电池实际状况的锂离子动力电池健康状态评估系统。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述系统的锂离子动力电池健康状态评估方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

锂离子动力电池健康状态评估系统，其特征在于：包括MCU中央控制模块、电压和电流检测模块、GPES和FRA检测模块、显示模块以及含有锂离子动力电池的电池模块；所述电池模块分别与电压和电流检测模块以及GPES和FRA检测模块连接，所述MCU中央控制模块分别与电压和电流检测模块、GPES和FRA检测模块以及显示模块连接。

具体的，所述MCU中央控制模块包括：

数据接收单元，分别与电压和电流检测模块以及GPES和FRA检测模块连接，用于接收电压和电流检测模块以及GPES和FRA检测模块采集的锂离子动力电池响应信号数据；

数据分析单元，与数据接收单元连接，用于分析数据接收单元接收到的响应信号数据；

数据处理单元，与数据分析单元连接，用于对数据分析单元分析后的响应信号数据进行处理；

以及数据发送单元，分别与数据处理单元以及显示模块连接，用于将数据处理单元处理的数据输出到显示模块中。

具体的，所述电压和电流检测模块通过检测电路与电池模块中的锂离子动力电池连接。

具体的，所述检测电路包括电压传感器和电流传感器，所述电压传感器和电流传感器与锂离子动力电池并联，再与PWM串联。