1.一种锂离子电池荷电态的估算方法,用于估算电池启动时的荷电态,其特征在于,电池出厂前,在实验室进行不同温度、不同荷电态组合下的混合脉冲功率特性测试,并基于等效电路模型辨识得到不同测试组合下的电路元件参数值,形成数据表格并予以存储:所述等效电路模型由依次串联的恒压源、欧姆电阻和RC并联回路构成,所述RC并联回路由互相并联的极化电阻和电容构成,所述电路元件参数值包括恒压源电压Voc、欧姆内阻Ro、极化内阻Rp和电容C;所述数据表格由一系列子表格构成且每个子表格对应一个温度值;每个子表格中的每一行数据对应某个荷电态及该荷电态下的电路元件参数值;
电池服役过程,测量并记录电池启动瞬间但尚未开始充放电时的端电压值U0和温度值T0;并从电池启动瞬间且开始充放电时,每隔固定的时间间隔Δt,对电池的充放电电流值和端电压值进行n次同步采样,形成电流测量值序列[I1,I2,…,Ii,…,In]和端电压测量值序列[U1,U2,…,Ui,…,Un],其中时间间隔Δt在0.1s至2s之间,n在10至100之间;电流测量值序列中,当电池为放电状态时电流值为正,当电池为充电状态时电流值为负;
按以下步骤进行电池荷电态的估算:
步骤S1、从数据表格中找到温度值与电池启动工作前的温度值T0最为接近的子表格;
步骤S2、从步骤S1获得的子表格中,找到恒压源电压Voc在(1-m)U0至(1+m)U0之间的数据行,其中参数m处于0.005至0.01之间,U0为电池启动瞬间但尚未开始充放电时的端电压值;
步骤S3、对步骤S2中获得的每个数据行,分别基于其所包含的电路元件参数值信息构建与之对应的等效电路模型;
步骤S4、针对步骤S3构建的每一个等效电路模型,分别输入电流测量值序列并计算获得其对应的端电压预测值序列[V1,V2,…,Vi,…,Vn]:对步骤S3构建的任一等效电路模型,令各时刻通过其欧姆电阻的电流值为电流测量值序列中该时刻对应的电流测量值,由此计算得到各时刻的端电压值并构成该等效电路模型下的端电压预测值序列[V1,V2,…,Vi,…,Vn];
步骤S5、对步骤S4获得的每一个端电压预测值序列[V1,V2,…,Vi,…,Vn],分别与端电压测量值序列[U1,U2,…,Ui,…,Un]进行比较计算并获得其对应的确定系数r2:式中为端电压测量值序列[U1,U2,…,Ui,…,Un]中所有元素的算术平均值;
步骤S6、找出步骤S5中确定系数r2最大的端电压预测值序列,由此找到与之对应的等效电路模型,并从步骤2的子表格中查得该电路模型的电路元件参数值所对应的荷电态,即为电池启动时荷电态的估算值。
2.权利要求1所述的锂离子电池荷电态的估算方法,其特征在于,所述锂离子电池的正极活性物质为磷酸铁锂。
3.权利要求1所述的锂离子电池荷电态的估算方法,其特征在于,所述实验室进行的不同温度、不同荷电态组合下的混合脉冲功率特性测试,不同温度的取值为以ΔT为间隔、-20℃至50℃范围内的温度取值,所述不同荷电态的取值为以ΔSOC为间隔、0%至100%范围内的荷电态取值,其中所述温度取值间隔ΔT处于1℃至5℃之间,所述荷电态取值间隔ΔSOC处于1%至5%之间。
4.权利要求1所述的锂离子电池荷电态的估算方法,其特征在于,某个温度和荷电态组合下的混合脉冲功率特性测试,按以下步骤进行:步骤A1、将电池置于20±2℃温度环境,搁置1h然后以制造厂商规定的标准充电制度充至100%荷电态后再搁置1h;
步骤A2、将电池以1C倍率恒流放电至待测的荷电态;
步骤A3、将电池转移至待测的温度环境,搁置1h;
步骤A4、将电池以aC倍率恒流脉冲放电10s;
步骤A5、将电池搁置40s;
步骤A6、将电池以aC倍率恒流脉冲充电10s;
上述参数a的取值在1至10之间,步骤A4至A6过程以不低于10Hz的频率对电池端电压进行持续采样。
5.权利要求1所述的锂离子电池荷电态的估算方法,其特征在于,针对某个温度和荷电态组合下的混合脉冲功率特性测试结果,基于等效电路模型进行的该组合下的电路元件参数值辨识,分为以下步骤:步骤B1、求得恒流脉冲放电启动前1s内所有电池端电压采样值的算术平均值,即为恒压源电压Voc;
步骤B2、将恒压源电压Voc与恒流脉冲放电启动瞬间的第一个电池端电压采样值之差,除以恒流脉冲放电过程的电流值,即为欧姆内阻Ro;
步骤B3、利用恒流脉冲放电和恒流脉冲充电之间搁置阶段的电池端电压采样时间序列,采取最小二乘法基于以下函数进行参数β的拟合:U(t)=Voc-(Voc-Ur0)e-βt(2)
式中t为距离搁置起始时刻的时间,U(t)为时间t时的端电压采样值,Voc为步骤B1求得的恒压源电压,Ur0为搁置阶段的第一个电池端电压采样值,e为自然常数;
步骤B4、按下式计算得到极化内阻Rp:
式中,Voc为步骤B1求得的恒压源电压,Ur0为搁置阶段的第一个电池端电压采样值,e为自然常数,β为步骤B3获得的参数值,td为恒流脉冲放电总时长,Id为恒流脉冲放电的电流值大小;
步骤B5、计算按下式计算得到电容C:
C=1/(βRp)(4)
式中,β为步骤B3获得的参数值,Rp为步骤B4获得的极化内阻。
6.权利要求1所述的锂离子电池荷电态的估算方法,其特征在于,步骤S4中对某个构建好的等效电路模型,输入电流测量值序列[I1,I2,…,Ii,…,In]并计算获得其端电压预测值序列[V1,V2,…,Vi,…,Vn]的具体方法为,通过执行以下子步骤依次计算获得端电压预测值序列中各元素的值:子步骤S4.1、令k=0,W0=0,I0=0;
子步骤S4.2、计算Wk+1的值:
子步骤S4.3、计算Vk+1的值:
Vk+1=Voc-Wk+1-RoIk+1(6)
子步骤S4.4、令k的取值在原来的基础上增加1;
子步骤S4.5、若k+1>n,则结束计算,否则返回子步骤S4.2。