[发明专利]车载动力电池荷电状态与健康状态在线估算方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开一种动力电池荷电状态和健康状态的在线估算方法、装置及存储介质，包括：1、在动力电池充放电过程中实时采集单体电池电流、电压、温度；2、放电过程中，通过基于带遗忘因子的递归最小二乘法在线辨识每一单体电池参数；3、充放电过程中，用Thevenin等效电路模型估算各单体电池的端电压；4、并用自适应扩展卡尔曼滤波算法估算各单体电池的SOC；5、充电过程，计算各单体电池容量；6、计算电池组荷电状态、电池组容量及电池组健康状态。7、同时将计算的各单体电池容量应用于Thevenin等效电路模型中各单体电池的容量参数，实现在线闭环反馈修正的电池荷电状态与健康状态的联合估算。本发明可用于精准评估电池组单体间的不一致性状态，为动力电池均衡控制策略制定提供依据。

技术领域

本发明涉及动力电池管理系统技术领域，适用于车载动力电池管理系统在线状态估算。

背景技术

基于等效电路模型估算动力电池状态的估算精度很大程度上取决于等效电路模型参数的精准度。0阶等效电路模型忽略了动力电池的极化效应，估算结果不能放映动力电池的真实状态，2阶及以上等效电路模型能够较为准确反映动力电池真实状态，但需要辨识的参数较多，实际应用中受工况限制较大。

动力电池在实际使用过程中，成组的单体电池间存在单体容量、荷电状态、欧姆内阻等不一致性，若采用归一化的电池参数进行状态估算，势必会存在因不一致性导致的固定估算误差。

专利文献CN111060834A公开了一种动力电池健康状态估算方法，该方法为通过卡尔曼滤波算法对电池的内阻和SOC进行循环迭代计算，最终通过内阻的增长评价电池健康状态。其方法在实施过程中通过最小二乘法离线对电池状态参数进行辨识并在线应用。其存在的主要问题：1.通过电池内阻评估电池健康状态的方法存在一定局限性，电池内阻跟温度、SOC状态、充放电倍率等因素存在较强关联性，而文中未提及关联因素对电池内阻的影响；2.电池状态参数随着电池老化而发生变化，采用离线参数辨识并在线应用，估算误差随着老化而增大。

专利文献2CN106842060A公开了一种基于动态参数的动力电池SOC估算方法及系统，该方法采用二阶RC等效电路模型通过带遗忘因子的递推最小二乘法进行在线参数辨识，再通过卡尔曼滤波算法对电池SOC进行在线估算。其方法在实际实施过程中较Thevenin等效电路模型需要辨识的参数较多，在线实现参数辨识复杂且存在辨识结果不稳定情况，从而会导致卡尔曼滤波估算结果发散的弊端。

专利文献CN105301509B公开了一种锂离子电池荷电状态、健康状态与功率状态的联合估计方法，其SOH计算方法是基于Rint等效电路模型结合最小二乘法参数辨识结果、OCV-SOC关系获得△SOC的变化，其方法具有以下局限性：1.该方法采用的最小二乘法参数辨识仅在动态工况下能够取得较好的辨识效果，且同时辨识的参数OCV和R0存在此消彼长的关系，不能完全确保OCV估算的准确性，即不能确保SOH计算过程中△SOC计算的稳定性和准确性；2.在动态工况下辨识参数OCV和R0的同时进行△Ah的计算，动态工况下电流波动较大，若要获得较为准确的△Ah，对电流传感器的采集精度有较高要求。文献中计算SOC的过程是基于二阶等效电路模型结合遗传算法进行离线参数辨识，同时结合SOH计算过程中的容量计算结果和内阻辨识结果对二阶等效电路模型参数进行调整，但在电池老化过程中，除了容量、内阻发生变化外，二阶时间常数τ也在发生变化，随着老化加剧，SOC的估算精度势必受其影响。

专利文献CN107576919A公开了一种基于ARMAX模型的动力电池荷电状态估算系统及方法，所述方法是基于ARMAX模型离散后的Thevenin电池模型，通过最小二乘法对Thevenin电池模型进行参数辨识，并建立OCV-SOC关系，通过辨识参数OCV查表获得SOC。此方法采用最小二乘法辨识参数在动态放电工况条件下能够取得较好的效果，但在充电过程中通过辨识参数OCV经过查表获得SOC的过程难以确保SOC的估算精度，仅达到5％左右。

发明内容：