本發(fā)明涉及一種鋰電池內(nèi)阻值估算方法，特別涉及一種鋰電池內(nèi)阻值的在線估算方法。
背景技術(shù)：
：電池內(nèi)阻值是鋰電池的重要參數(shù)之一，它是表征鋰電池的狀態(tài)、功率、壽命等關(guān)鍵指標(biāo)的重要標(biāo)志。通常對(duì)于鋰電池的內(nèi)阻值有離線檢測(cè)、在線檢測(cè)、和在線估算三種評(píng)估測(cè)量方法。離線檢測(cè)是傳統(tǒng)的測(cè)量手段，精度高、可重復(fù)性好，但是不適合在線評(píng)估鋰電池的狀態(tài)。在線檢測(cè)在近年來(lái)也出現(xiàn)了許多方法，比如公開號(hào)為CN102262184A的發(fā)明專利申請(qǐng)文件“蓄電池內(nèi)阻在線檢測(cè)儀及內(nèi)阻檢測(cè)方法”?，F(xiàn)有的這些在線檢測(cè)方法需要在電池上附接檢測(cè)器件，增加了電池組的復(fù)雜程度；而且由于電池在運(yùn)行過(guò)程中電化學(xué)特性活躍，電壓電流檢測(cè)值變化大，往往對(duì)內(nèi)阻值的檢測(cè)精度低，可重復(fù)性差。在線估算的方法是結(jié)合離線檢測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)推測(cè)動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)電池的狀態(tài)，比如公開號(hào)為CN103728495A的發(fā)明專利申請(qǐng)文件“一種在線估算動(dòng)力鋰電池電池內(nèi)阻的方法”、以及公開號(hào)為CN104330636A的發(fā)明專利申請(qǐng)文件“一種鋰離子電池直流內(nèi)阻推測(cè)方法”。在線估算的方法，不需要附接檢測(cè)器件，其只需利用靜態(tài)電池的數(shù)據(jù)來(lái)在線估算電 池的內(nèi)阻即可，具有很大的便利性。但是現(xiàn)有的在線估算方法，在估算過(guò)程中仍然嚴(yán)重地依賴當(dāng)前電池的電壓和電流的檢測(cè)值，實(shí)際上仍未能擺脫前述在線檢測(cè)方法的缺陷。因此，需要提出一種魯棒性好、精度較高、不需要測(cè)量器件的鋰電池內(nèi)阻的在線估算方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為此，本發(fā)明提供了一種鋰電池內(nèi)阻值估算方法，用于在線估算鋰電池的內(nèi)阻值，包括如下步驟：S1.獲取所述鋰電池的初始內(nèi)阻值R0，所述初始內(nèi)阻值R0為所述鋰電池在第一次循環(huán)使用時(shí)在預(yù)定電量SOC0和預(yù)定溫度T0下的內(nèi)阻值；S2.根據(jù)所述鋰電池當(dāng)前的電量SOCx計(jì)算對(duì)內(nèi)阻值的電量修正系數(shù)αSOC，根據(jù)所述鋰電池當(dāng)前的循環(huán)使用次數(shù)j計(jì)算對(duì)內(nèi)阻值的循環(huán)容量衰減系數(shù)αH，根據(jù)所述鋰電池當(dāng)前的溫度t計(jì)算對(duì)內(nèi)阻值的溫度修正系數(shù)αW；S3.根據(jù)如下公式計(jì)算所述鋰電池當(dāng)前的內(nèi)阻值R1：R1＝R0×αSOC×αH×αW。進(jìn)一步地，所述預(yù)定電量SOC0在第一穩(wěn)定電量SOC1和第二穩(wěn)定電量SOC2之間，當(dāng)所述鋰電池的電量在所述第一穩(wěn)定電量SOC1和所述第二穩(wěn)定電量SOC2之間時(shí)，其內(nèi)阻值的變化量小于第一預(yù)定值；當(dāng)所述鋰電池的電量小于所述第一穩(wěn)定電量SOC1或大于所述第二穩(wěn)定電量SOC2時(shí)，其內(nèi)阻值的變化量大于第二預(yù)定值，其中，所述第一穩(wěn)定電量SOC1小于所述第二穩(wěn)定電量SOC2，所述第一預(yù)定值不大于所述第二預(yù)定值。進(jìn)一步地，所述電量修正系數(shù)αSOC通過(guò)如下公式計(jì)算：其中，RSOCl為所述鋰電池在第一次循環(huán)使用時(shí)在預(yù)定溫度T0下電量為SOCl時(shí)的內(nèi)阻值，且0＜SOCl＜SOC1；RSOCh為所述鋰電池在第一次循環(huán)使用時(shí)在預(yù)定溫度T0下電量為SOCh時(shí)的內(nèi)阻值，且SOC2＜SOCh＜100。進(jìn)一步地，所述循環(huán)容量衰減系數(shù)αH通過(guò)如下公式計(jì)算：其中，J為所述鋰電池的總循環(huán)使用次數(shù)，RJ0為所述鋰電池在第J次循環(huán)使用后在預(yù)定電量SOC0和預(yù)定溫度T0下的內(nèi)阻值。進(jìn)一步地，所述溫度修正系數(shù)αW根據(jù)預(yù)存的溫度查找表來(lái)計(jì)算，其中，所述溫度查找表包括多個(gè)溫度t1,t2,...,tN以及與各溫度對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αW1,αW2,...,αWN。所述多個(gè)溫度t1,t2,...,tN中包括特定溫度tx，其值等于所述預(yù)定溫度T0；并且，與所述特定溫度tx對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αWx為1。可選地，若所述鋰電池當(dāng)前的溫度t的值包含在所述多個(gè)溫度t1,t2,...,tN中，則與所述鋰電池當(dāng)前的溫度t的值相等的溫度tn所對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αWn為所述溫度修正系數(shù)αW；若所述鋰電池當(dāng)前的溫度t的值未包含在所述多個(gè)溫度t1,t2,...,tN中，則與所述鋰電池當(dāng)前的溫度t的值最接近的溫度tn所對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αWn為所述溫度修正系數(shù)αW。可選地，若所述鋰電池當(dāng)前的溫度t的值包含在所述多個(gè)溫度t1,t2,...,tN中，則與所述鋰電池當(dāng)前的溫度t的值相等的溫度tn所對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αWn為所述溫度修正系數(shù)αW；若所述鋰電池當(dāng)前的溫度t的值未包含在所述多個(gè)溫度t1,t2,...,tN中，則將與所述鋰電池當(dāng)前的溫度t的值最接近的兩個(gè)溫度tn1,tn2以及所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)溫度修正系數(shù)αWn1,αWn2進(jìn)行線性擬合，得到的與所述鋰電池當(dāng)前的溫度t對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αWt為所述溫度修正系數(shù)αW。優(yōu)選地，所述第一穩(wěn)定電量SOC1為30％，所述第二穩(wěn)定電量SOC2為80％。所述SOCl為10％，所述SOCh為90％。本發(fā)明的鋰電池的內(nèi)阻估算方法，通過(guò)讀取鋰電池的電量、循環(huán)使用次數(shù)、溫度來(lái)估算鋰電池的內(nèi)阻，無(wú)需附加任何檢測(cè)器件；同時(shí)不直接依賴鋰電池當(dāng)前的電壓、電流的檢測(cè)值。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的鋰電池內(nèi)阻估算方法的流程示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的鋰電池內(nèi)阻估算方法作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。本發(fā)明提供了一種鋰電池內(nèi)阻值估算方法，用于在線估算鋰電池的內(nèi)阻值。如圖1所示，該方法包括：步驟S1：獲取鋰電池的初始內(nèi)阻值R0。初始內(nèi)阻值R0是指，鋰電池在第一次循環(huán)使用時(shí)、在預(yù)定電量SOC0和預(yù)定溫度T0下的內(nèi)阻值。該初始內(nèi)阻值R0可以是在上述條件下離線測(cè)量的內(nèi)阻值，然后保存在存儲(chǔ)器中，在需要在線估算鋰電池的內(nèi)阻值R1時(shí)，從存儲(chǔ)器中讀取得到。一次循環(huán)使用是指一次充放電過(guò)程，第一次循環(huán)使用是指鋰電池為沒(méi)有進(jìn)行充放電循環(huán)使用過(guò)程的新電池。預(yù)定電量SOC0的選取需要考慮鋰電池在該預(yù)定電量SOC0時(shí)的內(nèi)阻值必須是穩(wěn)定的。因此，預(yù)定電量SOC0是在第一穩(wěn)定電量SOC1和第二穩(wěn)定電量SOC2之間的一個(gè)值，其中第一穩(wěn)定電量SOC1小于第二穩(wěn)定電量SOC2。當(dāng)鋰電池的電量在第一穩(wěn)定電量SOC1和第二穩(wěn)定電量SOC2之間時(shí)，其內(nèi)阻值的變化量小于第一預(yù)定值；當(dāng)鋰電池的電量小于第一穩(wěn)定電量SOC1或大于第二穩(wěn)定電量SOC2時(shí)，其內(nèi)阻值的變化量大于第二預(yù)定值，其中，第一預(yù)定值不大于第二預(yù)定值。即，鋰電池的內(nèi)阻值在電量為第一穩(wěn)定電量SOC1到第二穩(wěn)定電量SOC2之間時(shí)比較穩(wěn)定。優(yōu)選地，第一穩(wěn)定電量SOC1為30％，第二穩(wěn)定電量SOC2為80％，預(yù)定電量SOC0為50％。預(yù)定溫度T0是指鋰電池通常的溫度，可以選擇鋰電池在正常工作時(shí)的溫度范圍內(nèi)的任意一個(gè)溫度值作為預(yù)定溫度T0，例如20℃。步驟S2：根據(jù)鋰電池當(dāng)前的電量SOCx計(jì)算對(duì)內(nèi)阻值的電量修正系數(shù)αSOC，根據(jù)鋰電池當(dāng)前的循環(huán)使用次數(shù)j計(jì)算對(duì)內(nèi)阻值的循環(huán)容量衰減系數(shù)αH，根據(jù)鋰電池當(dāng)前的溫度t計(jì)算對(duì)內(nèi)阻值的溫度修正系數(shù)αW。鋰電池當(dāng)前的電量SOCx、當(dāng)前的循環(huán)使用次數(shù)j、和當(dāng)前的溫度t可以從鋰電池的實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)的輸出中獲得。電量修正系數(shù)αSOC的計(jì)算：電量修正系數(shù)αSOC反應(yīng)鋰電池當(dāng)前的電量SOCx對(duì)其內(nèi)阻值的影響，即從初始內(nèi)阻值R0到當(dāng)前內(nèi)阻值R1由于電量變化所引起的內(nèi)阻值的變化程度。由于鋰電池的內(nèi)阻值在其電量為SOC1～SOC2之間時(shí)比較穩(wěn)定，而在小于SOC1或者大于SOC2時(shí)均呈線性或類似線性變化，因此，優(yōu)選地，電量修正系數(shù)αSOC可以通過(guò)如下公式1來(lái)計(jì)算：公式1其中：RSOCl為鋰電池在第一次循環(huán)使用時(shí)在預(yù)定溫度T0下電量為SOCl時(shí)的內(nèi)阻值，即與初始內(nèi)阻值R0的其他條件相同但電量為SOCl時(shí)的內(nèi)阻值，其中SOCl滿足0＜SOCl＜SOC1，即小于SOC1的分段內(nèi)的電量的代表值，其優(yōu)選值為10％；RSOCh為鋰電池在第一次循環(huán)使用時(shí)在預(yù)定溫度T0下電量為SOCh時(shí)的內(nèi)阻值，即與初始內(nèi)阻值R0的其他條件相同但電量為SOCh時(shí)的內(nèi)阻值，其中SOCh滿足SOC2＜SOCh＜100，即大于SOC2的分段內(nèi)的電量的代表值，其優(yōu)選值為90％。當(dāng)然，電量修正系數(shù)αSOC也可以使用其他的方法來(lái)計(jì)算。例如，經(jīng)實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，鋰電池的內(nèi)阻值在電量大于或等于第一電量SOC1時(shí)比較穩(wěn)定，而在電量低于第一電量SOC1時(shí)會(huì)明顯增大，因此，可選地，電量修正系數(shù)αSOC還可以通過(guò)如下公式1’來(lái)計(jì)算：公式1’其中，RSOC2為鋰電池在第一次循環(huán)使用時(shí)在預(yù)定溫度T0下電量為第三電量SOC3時(shí)的內(nèi)阻值，其中，第三電量SOC3為小于第一電量SOC1的一個(gè)電量值，優(yōu)選地該第二電量SOC2為10％。在公式1中，電量修正系數(shù)αSOC分三段進(jìn)行計(jì)算，其中在其電量為SOC1～SOC2之間時(shí)電量修正系數(shù)αSOC為1，在電量為其他值時(shí)通過(guò)線性公式計(jì)算電量修正系數(shù)αSOC。而在公式1’中，電量修正系數(shù)αSOC分兩段進(jìn)行計(jì)算，其中在其電量大于或等于SOC1時(shí)電量修正系數(shù)αSOC為1，在電量小于SOC1時(shí)以第三電量SOC3時(shí)的內(nèi)阻值的修正系數(shù)為此段的電量修正系數(shù)αSOC。顯然公式1’的方法比公式1的方法簡(jiǎn)便，但公式1的方法比公式1’的方法精確。此外，電量修正系數(shù)αSOC還可以有其他的計(jì)算方法，例如，可以通過(guò)離線測(cè)量值建立查找表，然后在線計(jì)算時(shí)通過(guò)查表法來(lái)得到電量修正系數(shù)αSOC。循環(huán)容量衰減系數(shù)αH的計(jì)算：循環(huán)容量衰減系數(shù)αH反應(yīng)鋰電池當(dāng)前的循環(huán)使用次數(shù)對(duì)其內(nèi)阻值的影響，即從初始內(nèi)阻值R0到當(dāng)前內(nèi)阻值R1由于循環(huán)使用次數(shù)的增多所引起的內(nèi)阻值的變化程度。循環(huán)容量衰減系數(shù)αH可通過(guò)如下公式2來(lái)計(jì)算：公式2其中，J為鋰電池的總循環(huán)使用次數(shù)，即最大可能的循環(huán)使用次數(shù)，也即循環(huán)壽命；RJ0為鋰電池在第J次循環(huán)使用后在預(yù)定電量SOC0和預(yù)定溫度T0下的內(nèi)阻值。此外，循環(huán)容量衰減系數(shù)αH還可以通過(guò)其他方法來(lái)計(jì)算。例如，可以將循環(huán)容量衰減系數(shù)αH進(jìn)行分段計(jì)算，每段選取一個(gè)典型值來(lái)代表該分段內(nèi)的循環(huán)容量衰減系數(shù)αH。其中一個(gè)示例如公式2’所示：公式2’其中，RJ/2為鋰電池在第J/2次循環(huán)使用后在預(yù)定電量SOC0和預(yù)定溫度T0下的內(nèi)阻值；RJ為鋰電池在第J次循環(huán)使用后在預(yù)定電量SOC0和預(yù)定溫度T0下的內(nèi)阻值?？梢岳斫獾氖?，公式2’的計(jì)算方法，只是分段計(jì)算的一個(gè)示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在公式2’的啟示下還可以變換出其他類似的計(jì)算方法。此外，循環(huán)容量衰減系數(shù)αH還可以有其他的計(jì)算方法，例如，可以通過(guò)離線測(cè)量值建立查找表，然后在線計(jì)算時(shí)通過(guò)查表法來(lái)得到循環(huán)容量衰減系數(shù)αH。溫度修正系數(shù)αW的計(jì)算：溫度修正系數(shù)αW反應(yīng)鋰電池當(dāng)前的溫度t對(duì)其內(nèi)阻值的影響，即從初始內(nèi)阻值R0到當(dāng)前內(nèi)阻值R1由于溫度變化所引起的內(nèi)阻值的變化程度。對(duì)于鋰電池來(lái)說(shuō)，溫度修正系數(shù)是溫度的函數(shù)?？梢允褂貌楸矸▉?lái)完成溫度修正系數(shù)αW的計(jì)算，即根據(jù)預(yù)存的溫度查找表來(lái)計(jì)算溫度修正系數(shù)αW。溫度查找表中包括多個(gè)溫度t1,t2,...,tN以及與各溫度對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αW1,αW2,...,αWN，如表1所示：表1溫度查找表溫度溫度修正系數(shù)t1αW1t2αW2......tNαWN溫度查找表中的多個(gè)溫度t1,t2,...,tN中包括特定溫度tx，特定溫度tx的值等于預(yù)定溫度T0。并且，與特定溫度tx對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αWx為1。溫度查找表可以將鋰電池進(jìn)行離線測(cè)量得到。根據(jù)鋰電池當(dāng)前的溫度t和預(yù)存的溫度查找表來(lái)計(jì)算溫度修正系數(shù)αW的方法如下：若鋰電池當(dāng)前的溫度t的值包含在溫度查找表中的多個(gè)溫度t1,t2,...t,N中，則直接讀取與鋰電池當(dāng)前的溫度t對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αW即可。若鋰電池當(dāng)前的溫度t的值未包含在溫度查找表中的多個(gè)溫度t1,t2,...,tN中，則有多種方法可以確定與之對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αW。以下列舉兩種方法，分別為鄰近法和線性法。1)鄰近法：找到溫度查找表中與鋰電池當(dāng)前的溫度t的值最接近的溫度tn，則讀取該最接近的溫度tn所對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αWn為鋰電池當(dāng)前的溫度t的溫度修正系數(shù)αW。2)線性法：將溫度查找表中與鋰電池當(dāng)前的溫度t的值最接近的兩個(gè)溫度tn1,tn2以及所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)溫度修正系數(shù)αWn1,αWn2進(jìn)行線性擬合，得到與鋰電池當(dāng)前的溫度t對(duì)應(yīng)的溫度修正系數(shù)αWt為溫度修正系數(shù)αW，即以上，通過(guò)步驟S2，完成了電量修正系數(shù)αSOC、循環(huán)容量衰減系數(shù)αH、以及溫度修正系數(shù)αW的計(jì)算。步驟S3：根據(jù)如下公式3來(lái)計(jì)算鋰電池當(dāng)前的內(nèi)阻值R1：R1＝R0×αSOC×αH×αW公式3本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，上述步驟S2和S3可以合并，即，不是先計(jì)算各個(gè)修正系數(shù)再計(jì)算最終的內(nèi)阻值，而是直接計(jì)算修正后的內(nèi)阻值。例如，先根據(jù)鋰電池當(dāng)前的電量SOCx計(jì)算電量修正后的內(nèi)阻值R'＝R0×αSOC，再根據(jù)鋰電池當(dāng)前的循環(huán)使用次數(shù)j計(jì)算電量和循環(huán)次數(shù)修正后的內(nèi)阻值R”＝R'×αH，最后根據(jù)鋰電池當(dāng)前的溫度t計(jì)算鋰電池當(dāng)前的內(nèi)阻值R1＝R”×αW。同樣可以理解的是，前述計(jì)算中的先后順序可以變換，并不限于所列舉出的這種計(jì)算順序。以下以一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的鋰電池內(nèi)阻估算方法。某型需要在線估算其內(nèi)阻值的鋰電池，其當(dāng)前的電量SOCx為25％，當(dāng)前的溫度t為50℃。步驟S1：獲取其在20℃(預(yù)定溫度T0)下50％電量(預(yù)定電量SOC0)時(shí)新電池(第一次循環(huán)使用)的內(nèi)阻值為5.56mΩ(初始內(nèi)阻值R0)，即初始內(nèi)阻值R0＝5.56mΩ。步驟S2：獲取該型鋰電池在20℃(預(yù)定溫度T0)下10％電量(SOCl)下新電池的內(nèi)阻值為11.76mΩ(RSOCl)、90％電量(SOCh)下新電池的內(nèi)阻值為3.89mΩ(RSOCh)。通過(guò)如下公式4來(lái)計(jì)算電量修正系數(shù)αSOC：公式4該型鋰電池的循環(huán)壽命為1000次(J)，1000次循環(huán)后50％電量(預(yù)定電量SOC0)和20℃(預(yù)定溫度T0)下鋰電池的內(nèi)阻值為14.53mΩ(RJ0)，當(dāng)前的循環(huán)使用次數(shù)為500次(j)，則根據(jù)如下公式5來(lái)計(jì)算循環(huán)容量衰減系數(shù)αH。公式5該型鋰電池的溫度查找表如表2所示：表2溫度查找表實(shí)例溫度溫度修正系數(shù)50℃0.7520℃1.0010℃1.530℃3.48則通過(guò)查表得到鋰電池的溫度修正系數(shù)αW＝0.75。步驟S3：根據(jù)如下公式6計(jì)算鋰電池當(dāng)前的內(nèi)阻值R1：R1＝R0×αSOC×αH×αW＝9.66mΩ公式6本發(fā)明的鋰電池的內(nèi)阻估算方法，適用于鋰電池內(nèi)阻的在線估算，其通過(guò)讀取鋰電池的電量、循環(huán)使用次數(shù)、和溫度來(lái)估算鋰電池的內(nèi)阻值，其有益效果在于：1)無(wú)需附加任何檢測(cè)器件即可進(jìn)行在線估算，能夠降低鋰電池組的復(fù)雜度；2)不依賴于鋰電池當(dāng)前的電壓和電流的檢測(cè)值，估算結(jié)果可靠。由于鋰電池在線的電壓和電流的測(cè)量值波動(dòng)很大，經(jīng)常發(fā)生跳變，因此根據(jù)在線測(cè)量的電壓和電流值估算的內(nèi)阻值也會(huì)發(fā)生突變，而實(shí)際上內(nèi)阻值隨著鋰電池荷電狀態(tài)的變化應(yīng)該呈緩慢變化，因此，根據(jù)在線測(cè)量的電壓和電流值估算的內(nèi)阻值的方法的可靠性差。而本發(fā)明的鋰電池的內(nèi)阻估算方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的這一缺陷。以上具體實(shí)施方式僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，不能用于限定本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這些修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3