技术特征:
1.一种“充—检”一体电动汽车电池状态检测与评价方法,其特征在于,是应用于由电池管理系统和充电机所组成的场景中,所述电池管理系统包括:控制模块、采样电路、计算模块、热管理,所述检测与诊断包含如下步骤:步骤一:提取恒流充电阶段的容量增量曲线:在电动汽车电池的初始充电阶段,所述控制模块对所述充电机发送充电指令,所述充电机收到所述充电指令后对电动汽车电池包执行恒流充电,当所述电动汽车电池包中模组的电压在区间[u1,u2]内增长时,所述采样电路采集模组的电压、电流、温度发送给所述计算模块,由所述计算模块根据采集的结果计算模组在电压区间[u1,u2]内的容量增量dq/dv,从而得到电压区间[u1,u2]内的容量增量曲线;步骤二:交流阻抗法测量中低频区的电化学阻抗谱:步骤2.1、在电动汽车电池包恒流充电至荷电状态为设定值s0时,暂停充电;所述控制模块发送控制指令给所述充电机,使得所述充电机开始对电池模组施加正弦交流激励电流i,并利用所述采样电路采集响应交流电压u;步骤2.2、所述计算单元根据输入的正弦交流激励电流i和采集到的响应交流电压u计算交流阻抗z,并分别以阻抗z的实部z
re
为横坐标、虚部z
im
为纵坐标作电化学阻抗谱图,从而获得中低频的nyquist曲线;步骤三:混合脉冲功率表征法测量电池内阻:步骤3.1、在电池包的荷电状态为设定值s0,且所述电池热管理将电池的温度控制在温度区间[t1,t2]内时,所述控制模块发送控制指令给所述充电机,使得所述充电机给电池模组施加一个脉冲充电电流i,并利用所述采样电路测量每个模组的响应电压值u;步骤3.2、所述计算单元根据响应电压值u计算获得电池的欧姆内阻r
∞
和极化内阻r
p
,从而由欧姆内阻r
∞
和极化内阻r
p
之和作为电池单体总内阻r;步骤四:状态估计与性能评价:步骤4.1、联合状态估计:步骤4.1.1、将电压区间[u1,u2]内的容量增量、电池荷电状态为设定值s0时的交流阻抗z以及电压区间[u1,u2]内的充电量q归一化为一个三维矩阵后,输入到具有迁移学习的修剪卷积神经网络模型中进行处理,输出电池的估计容量c;步骤4.1.2、将估计的容量c与步骤3.1中归一化后的响应电压值u’、步骤3.2中归一化后的电池总内阻r
′
输入高斯过程回归模型中,得到在线估计的电池荷电状态;步骤4.1.3、根据在线估计的电池荷电状态得到充电量q`,并用于更新所述三维矩阵后输入所述修剪卷积神经网络模型中,得到电池的健康状态估计结果;步骤4.2、多参数融合一致性评价:根据步骤一中电池模组的温度和计算的容量增量、步骤二的交流阻抗z、步骤三所测电池总内阻r、步骤四所估计的电池健康状态与荷电状态,计算出各模组特征之间的皮尔逊相关系数矩阵,通过主成分分析得到一致性的主要特征参数;然后,采用多参数评价方法对电池模组一致性进行评价;并根据评价结果筛选出具有内短路故障及存在故障风险的电池模组,以作出维修与更换提示。2.根据权利要求1所述的“充—检”一体电动汽车电池状态的估计与诊断方法,其特征在于:所述步骤2.1中的设定值s0为50%的荷电状态,且施加的正弦交流激励电流i的幅值
为标称容量的十分之一、频率范围为1-20hz,且每十信号频采样60个点。
技术总结
本发明公开了一种“充—检”一体电动汽车电池状态检测与评价方法,其步骤包括:1对电动汽车电池包进行常规充电补能,采集模组在恒流充电阶段一定电压区间范围内的电流、电压、温度,计算充电容量和容量增量;2在充电至电池包荷电状态值为S0时,对模组施加1-20Hz频率的正弦波激励电流,采集不同频率下的模组响应电压,计算交流阻抗;3对电池包施加脉冲充电电流,根采集的模组端电压信息,计算每个模组的欧姆内阻;4将上述采集的电流、电压、增量容量、温度、交流阻抗、欧姆内阻等参数输入至对应的电池模型,对数据进行分析后,在充电阶段完成对电池整体及模组的性能评估,从而实现对电池在线状态估计及一致性评价的功能。在线状态估计及一致性评价的功能。在线状态估计及一致性评价的功能。
技术研发人员:武骥 罗磊 刘兴涛 王丽
受保护的技术使用者:合肥工业大学
技术研发日:2022.10.10
技术公布日:2023/1/16