一种车用锂离子动力电池的SOH估算方法

摘要

本发明属于电动汽车动力电池管理系统领域，特别涉及一种动力锂离子电池管理系统SOH评估方法。本发明针对现有的SOH估算方法所存在的诸多问题，通过动态计算动力电池的DCR评估动力锂离子电池的内阻增加因子；通过动态计算动力电池的容量吞吐评估动力锂离子电池的容量衰减因子；在此基础上，综合运用内阻增加因子和容量衰减因子，建立一种SOH评估方法。

主权项

一种车用锂离子动力电池的SOH估算方法，具体步骤如下：步骤一、建立车用锂离子动力电池的SOH模型：其中，所述车用锂离子动力电池的SOH模型如下：SOH＝a×SOH_Cap(k)+b×SOH_DCR(k)   (1)式(1)中，SOH_Cap(k)为k时刻的容量衰减对应的SOH，a和b为权重因子，a+b＝1；且有：${\mathrm{SOH}}_{Cap\left(k\right)}={\mathrm{SOH}}_{Cap\left(k-1\right)}-\left(\frac{{\mathrm{Cap}}_{\left(k\right)}}{{\mathrm{Cap}}_{\left(Total\right)}}-\frac{{\mathrm{Cap}}_{\left(k-1\right)}}{{\mathrm{Cap}}_{\left(Total\right)}}\right)---\left(2\right);$式(2)中，SOH_Cap(k‑1)为k‑1时刻的容量衰减对应的SOH；Cap_(k)为从动力电池设计初始到k时刻对应整车评价工况下的容量吞吐量；Cap_(k‑1)为从动力电池设计初始到k‑1时刻对应整车评价工况下的容量吞吐量；Cap_(Total)为从动力电池设计初始到寿命终止对应整车评价工况下的容量总的吞吐量，为标定值；${\mathrm{SOH}}_{DCR\left(k\right)}=1-\frac{({\mathrm{DCR}}_{\left(k\right)}-{\mathrm{DCR}}_{BOL})}{({\mathrm{DCR}}_{EOL}-{\mathrm{DCR}}_{BOL})}\times 100\%---\left(3\right)$式(3)中，SOH_DCR(k)为k时刻的内阻增加对应的SOH，DCR_(k)为k时刻动力电池的动态内阻，DCR_BOL为动力电池设计初始时刻内阻，DCR_EOL为动力电池设计寿命终止时刻内阻；其中，DCR_BOL和DCR_EOL均为标定值，SOH_DCR(k)电池出厂时为100％，寿命终止时为0％；${\mathrm{DCR}}_{\left(k\right)}=\frac{{\mathrm{OCV}}_{SOC}-U_{\left(k\right)}}{i_{\left(k\right)}}---\left(4\right)$OCV_SOC为当前荷电状态(SOC)对应动力电池的开路电压，U_(k)为k时刻动力电池的端电压，i_(k)为k时刻对应的电流；步骤二、采集SOH_Cap(k‑1)Cap_(k)和Cap_(k‑1)，依据式(2)估算SOH_Cap(k)；步骤三、DCR_(k)的动态采集条件：(1)电池平均温度大于20℃；(2)2s内电池平均电流大于20A；当满足以上两点时采集OCV_SOC、U_(k)和i_(k)，根据式(4)计算DCR_(k)；若不同时满足以上两点时，SOH_DCR(k)＝SOH_DCR(k‑1)；根据DCR_(k)的计算结果，若DCR_(k)＜DCR_(k‑1)，则SOH_DCR(k)＝SOH_DCR(k‑1)；若DCR_(k)≥DCR_(k‑1)，则根据式(3)计算SOH_DCR(k)；步骤四、根据式(1)和权重因子a和b计算SOH；其中，权重因子a和b获取方法如下：1)在45℃、3C倍率下对电池进行老化试验，从BOL(动力电池初始时刻)开始直至EOL(动力电池设计寿命终止时刻)为止，每隔200次循环对电池进行容量测试和HPPC功率试验；2)根据试验结果计算动力电池容量衰减变化速率，得到电池容量基于时间微分3)根据试验结果计算动力电池内阻增加变化速率，得到电池内阻基于时间微分4)已知同一时刻电池容量基于时间微分电池内阻基于时间微分和SOH，求解下列方程(5)得到该SOH时权重因子a和b；$\left\{\begin{array}{c}a·\frac{dC}{dt}+b·\frac{dR}{dt}=SOH\\ a+b=1\end{array}\right.---\left(5\right).$