CN115902628A - 一种电池内阻的计算方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池内阻的计算方法、装置、设备及存储介质，通过在预设的固定工作条件下，实时计算根据由当前稳定内阻建立的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实际电压间第一电压偏差，所述当前稳定内阻的初始值为所述电池预先测试得到的初始稳定电阻；根据实时计算的第一电压偏差修正所述电池的当前稳定内阻，将修正后的当前稳定内阻作为实时的老化电阻。能够综合考虑电池内阻的老化，准确计算电池老化内阻。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，具体涉及一种电池内阻的计算方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着电动汽车成为汽车行业环境友好的主流趋势的发展，对电动汽车电池稳定性和电池管理***的要求正在进一步提高。近年来，由于锂离子电池具有更高额定电压和更大能量密度的良好性能，被广泛应用于电动汽车领域。然而，由于电池的生产过程中和使用中不断的老化造成电池组内单体间的差异不可避免，这为电池内阻的计算增加了不小的难度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种电池内阻的计算方法、装置、设备及存储介质，能够综合考虑电池内阻的老化，准确计算电池老化内阻。
本发明实施例提供一种电池内阻的计算方法，所述方法包括：
在预设的固定工作条件下，实时计算根据由当前稳定内阻建立的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实际电压间第一电压偏差，所述当前稳定内阻的初始值为所述电池预先测试得到的初始稳定电阻；
根据实时计算的第一电压偏差修正所述电池的当前稳定内阻，将修正后的当前稳定内阻作为实时的老化电阻。
优选地，所述方法还包括：
根据当前的老化内阻实时计算所述电池的SOHR值，并实时更新所述电池的充电map和功率map。
优选地，所述方法还包括：
在预设的变化工作条件下，实时计算根据修正当前稳定内阻后的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实时电压间的第二电压偏差；
根据实时计算的第二电压偏差再次修正所述电池的当前稳定内阻；
根据再次修正后的当前稳定内阻实时计算所述电池的SOC值和SOP值。
作为一种优选方案，所述初始稳定电阻具体由所述电池在所述固定工作条件下拟合得出，或由所述电池的BOL测试得出。
优选地，所述固定工作条件具体为预设固定的温度、固定的SOC、电流范围和固定的电流频率。
作为一种优选方案，所述变化工作条件具体为预设的电流范围和电流频率的变化范围。
优选地，所述当前稳定内阻的修正过程具体包括：
当所述第一电压偏差或第二电压偏差大于0时，以预设的第一步进值减小当前稳定内阻；
当所述第一电压偏差或第二电压偏差小于0时，以预设的第二步进值增大当前稳定内阻。
本发明实施例还提供一种电池内阻的计算装置，所述装置包括：
偏差计算模块，用于在预设的固定工作条件下，实时计算根据由当前稳定内阻建立的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实际电压间第一电压偏差，所述当前稳定内阻的初始值为所述电池预先测试得到的初始稳定电阻；
第一修正模块，用于根据实时计算的第一电压偏差修正所述电池的当前稳定内阻，将修正后的当前稳定内阻作为实时的老化电阻。
优选地，所述装置还包括计算模块，具体用于：
根据当前的老化内阻实时计算所述电池的SOHR值，并实时更新所述电池的充电map和功率map。
优选地，所述方法还包括：第二修正模块，具体用于：
在预设的变化工作条件下，实时计算根据修正当前稳定内阻后的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实时电压间的第二电压偏差；
根据实时计算的第二电压偏差再次修正所述电池的当前稳定内阻；
根据再次修正后的当前稳定内阻实时计算所述电池的SOC值和SOP值。
优选地，所述初始稳定电阻具体由所述电池在所述固定工作条件下拟合得出，或由所述电池的BOL测试得出。
优选地，所述固定工作条件具体为预设固定的温度、固定的SOC、电流范围和固定的电流频率。
作为一种优选方案，所述变化工作条件具体为预设的电流范围和电流频率的变化范围。
优选地，所述第一修正模块或所述第二修正模块对所述当前稳定内阻的修正过程具体包括：
当所述第一电压偏差或第二电压偏差大于0时，以预设的第一步进值减小当前稳定内阻；
当所述第一电压偏差或第二电压偏差小于0时，以预设的第二步进值增大当前稳定内阻。
本发明实施例还提供一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项实施例所述的一种电池内阻的计算方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任一项实施例所述的一种电池内阻的计算方法。
本发明提供一种电池内阻的计算方法、装置、设备及存储介质，通过在预设的固定工作条件下，实时计算根据由当前稳定内阻建立的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实际电压间第一电压偏差，所述当前稳定内阻的初始值为所述电池预先测试得到的初始稳定电阻；根据实时计算的第一电压偏差修正所述电池的当前稳定内阻，将修正后的当前稳定内阻作为实时的老化电阻。能够综合考虑电池内阻的老化，准确计算电池老化内阻。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种电池内阻的计算方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种电池内阻的计算装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供一种电池内阻的计算方法，参见图1，是本发明实施例提供的一种电池内阻的计算方法的流程示意图，所述方法包括步骤S1～S2：
S1，在预设的固定工作条件下，实时计算根据由当前稳定内阻建立的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实际电压间第一电压偏差，所述当前稳定内阻的初始值为所述电池预先测试得到的初始稳定电阻；
S2，根据实时计算的第一电压偏差修正所述电池的当前稳定内阻，将修正后的当前稳定内阻作为实时的老化电阻。
在本实施例具体实施时，电池的内阻在特定的相同条件下是相对稳定的，只随着电池的老化而变化，因此我们可以针对电池的老化，在固定的条件下进行电池的老化相关的稳定变化的实时内阻用来表征电池，具体的：
在预设的固定工作条件下，根据当前电阻的状态和当前稳定内阻拟合当前电池的电池模型，电池模型具体为基于电池当前的性能参数，构建等效电路的电池模型，并使用等效电路对电池的热和电行为进行建模，根据实验数据，利用优化方法对模型非线性元素进行参数化。电池模型由于表征电池工作状态、荷电状态和健康状态估计、***级优化以及电池管理***设计的实时仿真。
在预设的固定工作条件下，实时根据当前的电池模型模拟电池的输出电压，作为当前的模拟电压；并同时测试所述电池输出的实际电压，计算同一时刻的模拟电压和实际电压的差值，作为第一电压偏差，由于当前是在固定工作条件下，因此第一电压偏差用于表征当前模型中采用的电阻和实际情况下的电阻是否存在偏差。
其中，当前稳定内阻是每一次修正后的当前稳定内阻，初始的当前稳定内阻为预先测试得到的初始稳定电阻，通过对初始状态下的初始稳定内阻不断地进行模拟电压和实际电压的循环偏差修正，能够实时辨识内阻的老化过程。
根据实时计算的第一电压偏差修正所述电池的当前稳定内阻，考虑内阻的老化过程，修正当前稳定内阻，将修正后的当前稳定内阻作为实时的老化电阻，减少由于电阻老化产生的偏差。
在固定条件下通过实时不断地修正当前稳定内阻，能够排除其他因素对内阻的干扰，通过实时修正内阻，能够提高老化内阻的准确率。
实施例二
在本发明提供的又一实施例中，所述方法还包括：
根据当前的老化内阻实时计算所述电池的SOH值，并实时更新所述电池的充电map和功率map。
在本实施例具体实施时，在根据第一电压偏差对电池的当前稳定内阻进行修正后，将当前稳定内阻作为实时的老化电阻之后，还可以根据当前的老化电阻推断当前电阻的工作状态，具体为：
根据当前的老化内阻实时计算所述电池的SOHR值，SOHR值用来表征当前电池的健康状态。
电池内阻的SOHR的相对变化随着电池的老化增加而增加。在确定依赖于内阻的健康状态时，规定了根据特定于电池的内阻值不同的方案来确定基于内阻的健康状态。
需要说明的是，健康状态还可以通过SOHC(Capacity Retention Rate，容量保持率)或根据变化率的内阻增加，即SOHR来说明。将容量保持率SOHC作为测量的瞬时容量与充满电的电池的初始容量的比值。因此本申请中还可通过计算SOHC值来评估电池的健康状态；
根据当前的老化内阻实时更新所述电池的充电map和功率map。充电map和功率map用来表征当前电池具备的工作特性能够提供的功率和能够存储的容量。
通过修正后的老化内阻，能够计算SOHR值、充电map和功率map，准确评估电池的健康状态和工作状态。
实施例三
本发明提供的又一实施例中，所述方法还包括：
在预设的变化工作条件下，实时计算根据修正当前稳定内阻后的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实时电压间的第二电压偏差；
根据实时计算的第二电压偏差再次修正所述电池的当前稳定内阻；
根据再次修正后的当前稳定内阻实时计算所述电池的SOC值和SOP值。
在本实施例具体实施时，在通过第一电压偏差计算实时的老化内阻后，以更新后的老化内阻作为初始值更新实时内阻；
在预设的变化工作条件下，根据当前电阻的老化内阻作为实时内阻拟合当前电池的电池模型，电池模型具体为基于电池当前的性能参数，构建等效电路的电池模型，并使用等效电路对电池的热和电行为进行建模，根据实验数据，利用优化方法对模型非线性元素进行参数化。电池模型由于表征电池工作状态、荷电状态和健康状态估计、***级优化以及电池管理***设计的实时仿真。
在预设的变化工作条件下，实时根据当前的电池模型模拟电池的输出电压，作为当前的模拟电压；并同时测试所述电池输出的实际电压，计算同一时刻的模拟电压和实际电压的差值，作为第二电压偏差，由于当前是在基于固定条件下计算的老化内阻作为初始值的条件下计算的第二电压偏差值，因此第二电压偏差以及考虑了老化内阻，因此在变化工作条件下的第二电压偏差用于表征当前模型中采用的电阻和实际情况下的电阻是否存在偏差；其中，当前稳定内阻是每一次固定工作条件修正后的当前稳定内阻。
根据实时计算的第二电压偏差修正所述电池的当前稳定内阻，修正当前稳定内阻，将修正后的当前稳定内阻作为实时的电阻，在考虑老化基础上，考虑由于变化环境的温度、电流和频率等因素导致的电阻偏差，提高电阻检测的准确率。
根据再次修正后的当前稳定内阻实时计算所述电池的SOC值和SOP值。
电池的SOP值表示电池能提供功率的状态，SOP值的精确估算可以最大限度地提高电池的利用效率。电池的SOC代表的是电池的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，它的精度直接影响到电池的使用寿命、安全性能、均衡控制和热管理策略的定制。基于等效电路模型的SOC估计方法得到了广泛的应用，但它的准确性取决于等效电路对电池的模拟效果，而由于工作条件和老化的不同，需要通过大量离线实验实时更新参数数据库。
为了解决这个问题，在基于固定工作条件下的老化内阻的基础上，考虑变化工作条件下的影响因素通过实时不断地修正当前内阻。考虑到BMS的计算复杂性，能够排除其他因素对内阻的干扰，通过实时修正内阻，能够提高老化内阻的准确率。
实施例四
在本发明提供的又一实施例中，所述初始稳定电阻具体由所述电池在所述固定工作条件下拟合得出，或由所述电池的BOL测试得出。
在本实施例具体实施时，初始稳定电阻具体可通过BOL测试得出：
BOL测试即对电池在寿命初期进行全方位的体检。需要完成的测试主要有：容量测试、混合脉冲功率性能测试、倍率性能测试和自放电测试。
容量测试需要利用静态容量测试方法在不同坏境温度下测得电池可用容量，包含能量。容量测试输出为温度与容量的对应关系表；
混合脉冲功率性能测试可测得电池的功率性能，开路电压，直流内阻等重要特性，输出开路电压及直流内阻表和功率特性表。
倍率性能测试需根据电池功率特性，能量型/功率型，设定不同的充放电倍率，获取电池不同倍率下放电曲线、以及恒流降流充电曲线。
自放电测试能确定电池经过预定搁置时间之后的容量损失。
通过BOL测试能够确定初始状态下的电池的内阻。
所述初始稳定电阻还可通过在所述固定工作条件下拟合得出，即构建等效电路，并根据等效电路对电池的热和电行为进行拟合，确定初始稳定电阻。
实施例五
在本发明提供的又一实施例中，所述固定工作条件具体为预设固定的温度、固定的SOC、电流范围和固定的电流频率。
在本实施例具体实施时，由于电池的内阻在特定的相同条件下是相对温度的，在相同温度，SOC，电流和频率条件下，电池电阻只随着电池的老化而变化，因此我们可以针对电池的老化，设定固定的温度、固定的SOC、电流范围和固定的电流频率，进行辨识电池的老化相关的稳定变化内阻用来表征电池的SOHR以及充电map的更新。
实施例六
在本发明提供的又一实施例中，所述变化工作条件具体为预设的电流范围和电流频率的变化范围。
在本实施例具体实施时，由于电池的内阻在特定的相同条件下是相对温度的，预先在相同条件下，修正由于内阻的老化产生的电阻阻值变化，因此后续根据修正的老化电阻阻值，在实际运行过程中，考虑电池实际运行条件的电流范围和电流频率的变化范围，综合实际运行过程中的实际温度变化，实时修正电阻，并同时更新SOC值和SOP值，提高电池状态评估的准确性。
实施例七
在本发明提供的又一实施例中，所述当前稳定内阻的修正过程具体包括：
当所述第一电压偏差或第二电压偏差大于0时，以预设的第一步进值减小当前稳定内阻；
当所述第一电压偏差或第二电压偏差小于0时，以预设的第二步进值增大当前稳定内阻。
在本实施例具体实施时，电池内阻的存在会损耗电池存储的电量，电池内阻和外部负载串联，因此电池内阻越大，导致电池输出的电流越小，由于电池输出的电压也会相应减小；
在对电阻进行修正时，当第一电压偏差大于0时，表明模拟电压大于实际电压，此时表明电池模型中内阻对应的输出电压偏大，内阻偏小，因此需要减少内阻，即以预设的第一步进值减小当前稳定内阻。
在对电阻进行修正时，当第一电压偏差小于0时，表明模拟电压小于实际电压，此时表明电池模型中内阻对应的输出电压偏小，内阻偏大，因此需要增大内阻，以预设的第二步进值增大当前稳定内阻。
在对电阻进行修正时，当第二电压偏差大于0时，表明模拟电压大于实际电压，此时表明电池模型中内阻对应的输出电压偏大，内阻偏小，因此需要减少内阻，即以预设的第一步进值减小当前稳定内阻。
在对电阻进行修正时，当第二电压偏差小于0时，表明模拟电压小于实际电压，此时表明电池模型中内阻对应的输出电压偏小，内阻偏大，因此需要增大内阻，以预设的第二步进值增大当前稳定内阻。
通过第一电压偏差和第二电压偏差的正负，对当前稳定内阻进行修正。
实施例八
参见图2，是本发明实施例提供的一种电池内阻的计算装置的结构示意图，所述装置包括：
偏差计算模块，用于在预设的固定工作条件下，实时计算根据由当前稳定内阻建立的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实际电压间第一电压偏差，所述当前稳定内阻的初始值为所述电池预先测试得到的初始稳定电阻；
第一修正模块，用于根据实时计算的第一电压偏差修正所述电池的当前稳定内阻，将修正后的当前稳定内阻作为实时的老化电阻。
本实施例提供的电池内阻的计算装置，能够执行上述任一实施例提供的电池内阻的计算方法的所有步骤与功能，在此对该装置的具体功能不作赘述。
实施例九
参见图3，是本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。所述终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如一种电池内阻的计算程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个一种电池内阻的计算方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S1～S2。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块的功能。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述一种电池内阻的计算装置中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成若干模块，各模块具体功能在上述任一实施例提供的一种电池内阻的计算方法中已作详细说明，在此对该装置的具体功能不作赘述。
所述一种电池内阻的计算装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述一种电池内阻的计算装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是一种电池内阻的计算装置的示例，并不构成对一种电池内阻的计算装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种电池内阻的计算装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种电池内阻的计算装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种电池内阻的计算装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种电池内阻的计算装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述一种电池内阻的计算装置集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电池内阻的计算方法，其特征在于，所述方法包括：
在预设的固定工作条件下，实时计算根据由当前稳定内阻建立的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实际电压间第一电压偏差，所述当前稳定内阻的初始值为所述电池预先测试得到的初始稳定电阻；
根据实时计算的第一电压偏差修正所述电池的当前稳定内阻，将修正后的当前稳定内阻作为实时的老化电阻。
2.如权利要求1所述的电池内阻的计算方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据当前的老化内阻实时计算所述电池的SOHR值，并实时更新所述电池的充电map和功率map。
3.如权利要求1所述的电池内阻的计算方法，其特征在于，所述方法还包括：
在预设的变化工作条件下，实时计算根据修正当前稳定内阻后的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实时电压间的第二电压偏差；
根据实时计算的第二电压偏差再次修正所述电池的当前稳定内阻；
根据再次修正后的当前稳定内阻实时计算所述电池的SOC值和SOP值。
4.如权利要求1所述的电池内阻的计算方法，其特征在于，所述初始稳定电阻具体由所述电池在所述固定工作条件下拟合得出，或由所述电池的BOL测试得出。
5.如权利要求1所述的电池内阻的计算方法，其特征在于，所述固定工作条件具体为预设固定的温度、固定的SOC、电流范围和固定的电流频率。
6.如权利要求3所述的电池内阻的计算方法，其特征在于，所述变化工作条件具体为预设的电流范围和电流频率的变化范围。
7.如权利要求1或3所述的电池内阻的计算方法，其特征在于，所述当前稳定内阻的修正过程具体包括：
当所述第一电压偏差或第二电压偏差大于0时，以预设的第一步进值减小当前稳定内阻；
当所述第一电压偏差或第二电压偏差小于0时，以预设的第二步进值增大当前稳定内阻。
8.一种电池内阻的计算装置，其特征在于，所述装置包括：
偏差计算模块，用于在预设的固定工作条件下，实时计算根据由当前稳定内阻建立的电池模型模拟的模拟电压与测试得到的实际电压间第一电压偏差，所述当前稳定内阻的初始值为所述电池预先测试得到的初始稳定电阻；
第一修正模块，用于根据实时计算的第一电压偏差修正所述电池的当前稳定内阻，将修正后的当前稳定内阻作为实时的老化电阻。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的电池内阻的计算方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的电池内阻的计算方法。
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Cited By (2)
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| CN116314963A (zh) * | 2023-05-17 | 2023-06-23 | 上海氢晨新能源科技有限公司 | 燃料电池电堆单体阻抗在线诊断方法及巡检控制器 |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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