本技術(shù)屬于電池，尤其涉及一種電池狀態(tài)信息估計方法、裝置、終端設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著鋰離子電池的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，通過電池模型來掌握鋰離子電池內(nèi)部狀態(tài)信息是業(yè)內(nèi)一項非常重要的技術(shù)。目前常規(guī)的做法是構(gòu)建等效電路模型來對鋰離子電池的狀態(tài)信息進(jìn)行估計，從而能夠掌握鋰離子電池的當(dāng)前使用狀態(tài)和電池壽命的情況，以便于對電池安全診斷和壽命管理。

2、目前使用的等效電路模型是根據(jù)電池的電氣特性、電阻、電容等模擬電池的極化反應(yīng)和自放電反應(yīng)，使模型接近電池的實際情況。

3、然而，在使用過程中，鋰離子電池會受到老化、環(huán)境溫度變化及汽車行駛工作狀態(tài)等多種不確定因素的影響，僅僅依靠等效電路模型來估計鋰離子電池的電池狀態(tài)信息，很難反映電池內(nèi)部更多機理信息，最終得到的電池狀態(tài)信息結(jié)果與電池的實際狀態(tài)信息誤差較大；因此如何優(yōu)化電池模型，以提高估計電池狀態(tài)信息的精確程度，便于能更好地對電池安全診斷和壽命管理，已成為業(yè)內(nèi)亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實施例提供了一種電池狀態(tài)信息估計方法、裝置、終端設(shè)備及存儲介質(zhì)，可以解決目前利用電池模型估計的電池狀態(tài)信息不準(zhǔn)確的技術(shù)問題；

2、第一方面，本技術(shù)實施例提供了一種電池狀態(tài)信息估計方法，包括：

3、采集目標(biāo)電池的工況參數(shù)；

4、確定所述目標(biāo)電池的等效電路混合模型對應(yīng)的目標(biāo)數(shù)學(xué)模型，其中，所述等效電路混合模型為等效電路模型與電化學(xué)模型結(jié)合后的電路模型；

5、獲取與所述電化學(xué)模型相關(guān)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)；

6、基于所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)計算目標(biāo)數(shù)據(jù)；

7、將所述工況參數(shù)、所述電化學(xué)模型相關(guān)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)和所述目標(biāo)數(shù)據(jù)輸入至所述目標(biāo)數(shù)學(xué)模型，以獲取所述目標(biāo)數(shù)學(xué)模型輸出的所述目標(biāo)電池的狀態(tài)信息。

8、本技術(shù)實施例中，將等效電路模型與電化學(xué)模型結(jié)合，通過與所述電化學(xué)模型相關(guān)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)計算出能夠反映電池內(nèi)部機理信息的目標(biāo)數(shù)據(jù)，并結(jié)合目標(biāo)電池的工況參數(shù)，進(jìn)而能夠準(zhǔn)確估計電池狀態(tài)信息。

9、在一些實施例中，所述電化學(xué)模型包括第一電化學(xué)模型、第二電化學(xué)模型以及第三電化學(xué)模型中的至少一個；

10、其中，所述第一電化學(xué)模型用于表征所述電芯內(nèi)部的鋰離子的固相擴(kuò)散效應(yīng)，所述第二電化學(xué)模型用于表征所述目標(biāo)電池在充電和放電過程中的遲滯效應(yīng)，所述第三電化學(xué)模型用于表征所述電芯的溫度熵變效應(yīng)。

11、本技術(shù)實施例中，通過在電池模型中構(gòu)建能夠反應(yīng)鋰電池的固相擴(kuò)散效應(yīng)、遲滯效應(yīng)和溫度熵變效應(yīng)的相關(guān)電化學(xué)模型，可以提高電池模型對目標(biāo)電池特性的模擬精度。

12、在一些實施例中，所述將所述工況參數(shù)、所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)和所述目標(biāo)數(shù)據(jù)輸入至所述目標(biāo)數(shù)學(xué)模型，以獲取所述目標(biāo)數(shù)學(xué)模型輸出的所述目標(biāo)電池的狀態(tài)信息，包括：

13、確定所述目標(biāo)電池的模擬端路電壓；

14、基于所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)和所述目標(biāo)數(shù)據(jù)生成所述等效電路混合模型的第一過電位、第二過電位以及第三過電位；其中，所述第一過電位表征所述電芯在固相擴(kuò)散效應(yīng)中的過電位，所述第二過電位表征所述電芯在遲滯效應(yīng)中的過電位，所述第三過電位表征所述電芯在溫度熵變效應(yīng)下的過電位；

15、基于所述模擬端路電壓、所述第一過電位、所述第二過電位、和所述第三過電位對所述目標(biāo)電池的狀態(tài)信息進(jìn)行估計。

16、本技術(shù)實施例中，通過與所述電化學(xué)模型相關(guān)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)分別計算出電芯在固相擴(kuò)散效應(yīng)、遲滯效應(yīng)以及溫度熵變效應(yīng)下的過電位，將它們與等效電路混合模型的模擬端路電壓結(jié)合進(jìn)而能夠有效估計目標(biāo)電池的狀態(tài)信息。

17、在一些實施例中，所述工況參數(shù)包括輸入電流，所述方法還包括：

18、獲取所述等效電路模型對應(yīng)的電路模型參數(shù)，所述電路模型參數(shù)包括所述等效電路模型的內(nèi)阻、模擬電阻和模擬電容；

19、基于所述輸入電流和所述等效電路模型的內(nèi)阻生成所述等效電路混合模型的第四過電位；

20、基于所述模擬電阻和所述模擬電容生成所述等效電路混合模型的第五過電位，其中，所述第五過電位表征所述等效電路模型中的rc電路對應(yīng)的過電位；

21、所述基于所述模擬端路電壓、所述第一過電位、所述第二過電位、和所述第三過電位對所述目標(biāo)電池的狀態(tài)信息進(jìn)行估計，包括：

22、所述基于所述模擬端路電壓、所述第一過電位、所述第二過電位、所述第三過電位、所述第四過電位、和所述第五過電位對所述目標(biāo)電池的狀態(tài)信息進(jìn)行估計。

23、本技術(shù)實施例中，基于等效電路模型中的電阻、電容來模擬電池的極化反應(yīng)或自放電反應(yīng)，并與電化學(xué)模型相關(guān)的固相擴(kuò)散效應(yīng)、遲滯效應(yīng)、溫度熵變效應(yīng)以及等效電路混合模型的模擬端路電壓結(jié)合，進(jìn)而能夠更加準(zhǔn)確地對目標(biāo)電池的狀態(tài)信息進(jìn)行估計。

24、在一些實施例中，所述目標(biāo)電池的工況參數(shù)包括所述目標(biāo)電池的運行時間；所述第一電化學(xué)模型相關(guān)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)包括預(yù)設(shè)電芯擴(kuò)散系數(shù)和第一預(yù)設(shè)ocv-soc曲線，其中，所述第一預(yù)設(shè)ocv-soc曲線為所述目標(biāo)電池的全電池對應(yīng)的ocv-soc曲線；

25、所述基于所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)計算目標(biāo)數(shù)據(jù)，包括：

26、基于所述預(yù)設(shè)電芯擴(kuò)散系數(shù)和所述運行時間獲取所述目標(biāo)電池在固相擴(kuò)散效應(yīng)中平均soc取值；

27、根據(jù)所述第一預(yù)設(shè)ocv-soc曲線和所述平均soc取值，計算所述電芯的開路電壓隨電池荷電狀態(tài)變化的斜率；

28、其中，所述等效電路混合模型的第一過電位基于所述平均soc取值和所述斜率生成。

29、本技術(shù)實施例中，預(yù)先設(shè)定好與目標(biāo)電池的固相擴(kuò)散效應(yīng)相關(guān)的預(yù)設(shè)電芯擴(kuò)散系數(shù)，基于預(yù)設(shè)電芯擴(kuò)散系數(shù)計算與所述電芯在所述運行時間內(nèi)的開路電壓隨電池荷電狀態(tài)變化的斜率，進(jìn)而得到單位soc變化引起的ocv差異，有助于將與固相擴(kuò)散效應(yīng)相關(guān)的電化學(xué)特性信息融入到電池模型中。

30、在一些實施例中，所述基于所述預(yù)設(shè)電芯擴(kuò)散系數(shù)和所述運行時間獲取所述目標(biāo)電池在固相擴(kuò)散效應(yīng)中平均soc取值

31、基于所述預(yù)設(shè)電芯擴(kuò)散系數(shù)獲取所述目標(biāo)電池在固相擴(kuò)散效應(yīng)中的第一soc取值，其中，所述第一soc取值表征所述目標(biāo)電池的鋰離子在擴(kuò)散至所述電芯的結(jié)構(gòu)表面時的取值；

32、基于所述預(yù)設(shè)電芯擴(kuò)散系數(shù)獲取所述目標(biāo)電池在固相擴(kuò)散效應(yīng)中的第二soc取值，其中，第二soc取值表征在所述運行時間范圍內(nèi)的所述鋰離子擴(kuò)散至所述電芯的結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同位置時對應(yīng)的soc取值；

33、求取所述第一soc取值和各個第二soc取值的平均值，將所述平均值作為所述目標(biāo)電池在固相擴(kuò)散效應(yīng)中的平均soc取值。

34、本技術(shù)實施例中，通過求取鋰離子擴(kuò)展至電芯結(jié)構(gòu)不同位置時的soc取值，能夠求取一個接近真實的soc取值，進(jìn)而能夠更加準(zhǔn)確地與計算所述電芯的開路電壓隨電池荷電狀態(tài)變化的斜率。

35、在一些實施例中，所述方法還包括：

36、獲取所述目標(biāo)電池的電池老化參數(shù)，基于所述電池老化參數(shù)對所述第一預(yù)設(shè)ocv-soc曲線進(jìn)行調(diào)整，得到第一目標(biāo)ocv-soc曲線；

37、所述根據(jù)所述第一預(yù)設(shè)ocv-soc曲線和所述平均soc取值計算所述電芯的開路電壓隨電池荷電狀態(tài)變化的斜率，包括：

38、根據(jù)所述第一目標(biāo)ocv-soc曲線和所述平均soc取值，計算所述電芯的開路電壓隨電池荷電狀態(tài)變化的斜率。

39、本技術(shù)實施例中，利用目標(biāo)電池的老化參數(shù)來實時對全電池的預(yù)先設(shè)定好的ocv-soc曲線進(jìn)行修正，通過修正后的曲線來計算第一電化學(xué)模型中的電池荷電狀態(tài)，能夠使得第一電化學(xué)模型中反映固相擴(kuò)散效應(yīng)相關(guān)的信息更加準(zhǔn)確。

40、在一些實施例中，所述第一電化學(xué)模型對應(yīng)的固相擴(kuò)散效應(yīng)方程的表達(dá)式為：

41、

42、其中，ηsolid_diff表示所述第一過電位，socsurf表示所述目標(biāo)電池在固相擴(kuò)散效應(yīng)中的第一soc取值，socavg表示所述目標(biāo)電池在固相擴(kuò)散效應(yīng)中的平均soc取值；表示所述電芯的開路電壓隨電池荷電狀態(tài)變化的斜率。

43、本技術(shù)實施例中，在所述目標(biāo)電池的運行時間內(nèi)不同時刻，模擬鋰離子擴(kuò)散至電芯內(nèi)部的不同位置的電池荷電狀態(tài)，有助于更加有效地構(gòu)建反應(yīng)電芯的固相擴(kuò)散效應(yīng)對應(yīng)的電化學(xué)模型。

44、在一些實施例中，所述目標(biāo)電池的工況參數(shù)包括所述目標(biāo)電池的運行時間；所述第二電化學(xué)模型相關(guān)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)，包括預(yù)設(shè)充放電時間間隔、第二預(yù)設(shè)ocv-soc曲線和第三預(yù)設(shè)ocv-soc曲線，其中，所述第二預(yù)設(shè)ocv-soc曲線為所述電芯在充電過程中的ocv-soc曲線，第三預(yù)設(shè)ocv-soc曲線為所述電芯在放電過程中的ocv-soc曲線；

45、所述基于所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)計算目標(biāo)數(shù)據(jù)，包括：根據(jù)所述預(yù)設(shè)充放電時間間隔獲取所述目標(biāo)電池在第k時刻所對應(yīng)的遲滯效應(yīng)調(diào)節(jié)系數(shù)，其中，所述第k時刻為所述運行時間范圍內(nèi)的任一時刻；

46、所述基于所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)和所述目標(biāo)數(shù)據(jù)生成所述等效電路混合模型的第二過電位，包括：

47、基于所述第二預(yù)設(shè)ocv-soc曲線、所述第三預(yù)設(shè)ocv-soc曲線和所述遲滯效應(yīng)調(diào)節(jié)系數(shù)生成所述等效電路混合模型的第二過電位。

48、其中，所述第二電化學(xué)模型對應(yīng)的遲滯效應(yīng)方程的表達(dá)式為：

49、ηhysteresis＝[(λ(k·δt)-0.5)·ocvchg(soc)+(0.5-λ(k·δt))·ocvdischg(soc)]

50、其中，ηhysteresis表示所述第二過電位，λ(k·δt)表示在(k·δt)第k時刻對應(yīng)的遲滯效應(yīng)調(diào)節(jié)系數(shù)，δt表示預(yù)設(shè)充放電時間間隔，ocvchg(soc)表示所述第二預(yù)設(shè)ocv-soc曲線，ocvdischg(soc)表示第三預(yù)設(shè)ocv-soc曲線。

51、本技術(shù)實施例中，在所述目標(biāo)電池的運行時間內(nèi)考慮目標(biāo)電池充電過程和放電過程中ocv-soc曲線差異，對電池模型進(jìn)行遲滯效應(yīng)過電位補償，有助于準(zhǔn)確構(gòu)建反應(yīng)電芯的遲滯效應(yīng)對應(yīng)的電化學(xué)模型。

52、在一些實施例中，所述方法還包括：

53、獲取所述目標(biāo)電池的電池老化參數(shù)，基于所述電池老化參數(shù)對所述第二預(yù)設(shè)ocv-soc曲線和第三預(yù)設(shè)ocv-soc曲線調(diào)整，得到第二目標(biāo)ocv-soc曲線和第三目標(biāo)ocv-soc曲線。

54、本技術(shù)實施例中，利用目標(biāo)電池的老化參數(shù)來分別對電池充電過程和放電過程的ocv-soc曲線進(jìn)行修正，通過修正后的曲線能夠準(zhǔn)確計算遲滯效應(yīng)中對應(yīng)的過電位補償。

55、在一些實施例中，所述目標(biāo)電池的工況參數(shù)包括所述電芯的平均溫度；所述第三電化學(xué)模型相關(guān)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)包括所述電芯的參考溫度和所述電芯在所述參考溫度下的熵變系數(shù)；

56、基于所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)和所述目標(biāo)數(shù)據(jù)生成所述等效電路混合模型的第三過電位，包括：

57、基于所述電芯的平均溫度、所述參考溫度和所述熵變系數(shù)生成所述第三過電位。

58、其中，所述第三電化學(xué)模型對應(yīng)的溫度熵變效的表達(dá)式為：

59、

60、其中，ηentropy表示所述第三過電位，t所述電芯的平均溫度，tref表示所述參考溫度，表示在所述參考溫度tref下的熵變系數(shù)。

61、本技術(shù)實施例中，預(yù)先設(shè)定好與電芯的溫度熵變效應(yīng)相關(guān)的參考溫度，基于參考溫度和電芯當(dāng)前的實際平均溫度計算所述電芯在溫度熵變效應(yīng)下的過電位，有助于將與溫度熵變效應(yīng)相關(guān)的電化學(xué)特性信息融入到電池模型中。

62、在一些實施例中，所述工況參數(shù)包括輸入電流；

63、所述目標(biāo)數(shù)學(xué)模型的表達(dá)式為：

64、ut＝ocv(socavg)+ηsolid_diff+ηhysteresis+ηentropy+i·r0+ηrc

65、其中，ut表示模擬端路電壓，ocv(socavg)目標(biāo)電池的模擬開路電壓，ocv(socavg)表示所述目標(biāo)電池在固相擴(kuò)散效應(yīng)中的平均soc取值，i表示所述輸入電流，r0表示所述等效電路模型中內(nèi)阻；

66、ηrc表示所述等效電路模型中的rc電路的過電位，rc電路的過電位基于等效電路模型中的模擬電阻和模擬電容生成；

67、ηsolid_diff表示所述電芯在固相擴(kuò)散效應(yīng)中的過電位，用于表征所述第一電化學(xué)模型，所述電芯在固相擴(kuò)散效應(yīng)中的過電位基于所述工況參數(shù)和所述目標(biāo)數(shù)據(jù)生成；

68、ηhysteresis表示所述電芯在遲滯效應(yīng)中的過電位，用于表征所述第二電化學(xué)模型，所述電芯在遲滯效應(yīng)中的過電位基于所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)生成；

69、ηentropy表示所述電芯在溫度熵變效應(yīng)下的過電位，用于表征所述第三電化學(xué)模型，所述電芯在溫度熵變效應(yīng)下的過電位基于所述工況參數(shù)和所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)生成。

70、本技術(shù)實施例中，基于等效電路模型中的電阻、電容來模擬電池的極化反應(yīng)或自放電反應(yīng)，并將等效電路模型與電化學(xué)模型相關(guān)的固相擴(kuò)散效應(yīng)、遲滯效應(yīng)及溫度熵變效應(yīng)結(jié)合，得到等效電路混合模型對應(yīng)的目標(biāo)數(shù)學(xué)模型，將目標(biāo)電池的工況參數(shù)、電化學(xué)模型相關(guān)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)輸入到目標(biāo)數(shù)學(xué)模型，利用目標(biāo)數(shù)學(xué)模型能夠準(zhǔn)確估計電池狀態(tài)信息。

71、在一些實施例中，所述方法還包括：

72、獲取所述目標(biāo)電池的實際端路電壓；

73、將所述工況參數(shù)、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)和所述目標(biāo)數(shù)據(jù)輸入至所述目標(biāo)數(shù)學(xué)模型，得到所述等效電路混合模型的模擬端路電壓；

74、將所述實際端路電壓與所述模擬端路電壓比較；

75、若比較結(jié)果為所述實際端路電壓與所述模擬端路電壓之間的差值大于預(yù)設(shè)差異，則根據(jù)比較結(jié)果對所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，得到電化學(xué)模型調(diào)整數(shù)據(jù)；

76、基于所述電化學(xué)模型調(diào)整數(shù)據(jù)計算目標(biāo)數(shù)據(jù)。

77、本技術(shù)實施例中，根據(jù)等效電路混合模型得到模擬端路電壓，將目標(biāo)電池的模擬端路電壓與檢測到的實際端路電壓比較，根據(jù)電壓誤差修正與電化學(xué)模型相關(guān)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)，利用電化學(xué)模型調(diào)整數(shù)據(jù)來估計電池狀態(tài)信息，形成一種能夠?qū)崟r地修正電化學(xué)模型相關(guān)參數(shù)的技術(shù)方案，進(jìn)一步使得等效電路混合模型的計算結(jié)果更加準(zhǔn)確。

78、第二方面，本技術(shù)還提出一種電池狀態(tài)信息估計裝置，包括：

79、采集單元，用戶采集目標(biāo)電池的工況參數(shù)；

80、確定單元，用于確定所述目標(biāo)電池對應(yīng)的等效電路混合模型對應(yīng)的目標(biāo)數(shù)學(xué)模型，其中，所述等效電路混合模型為等效電路模型與電化學(xué)模型結(jié)合后的電路模型；

81、獲取單元，用于獲取與所述電化學(xué)模型相關(guān)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)；

82、計算單元，用于基于所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)計算目標(biāo)數(shù)據(jù)；

83、估計單元，用于將所述工況參數(shù)、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)和所述目標(biāo)數(shù)據(jù)輸入至所述目標(biāo)數(shù)學(xué)模型，以獲取所述目標(biāo)數(shù)學(xué)模型輸出的所述目標(biāo)電池的狀態(tài)信息。

84、第三方面，本技術(shù)還提出一種終端設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如上述第一方面所述的方法。

85、第四方面，本技術(shù)還提出一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述第一方面所述的方法。

86、可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以參見上述第一方面的相關(guān)描述，在此不再贅述。