一种时域-频域结合的电池参数辨识方法及装置与流程

本发明涉及新能源测试，具体涉及一种时域-频域结合的电池参数辨识方法及装置。

背景技术：

1、随着新型电力系统的发展和新能源汽车的普及，电池需求急剧增加。电池的阻抗、容抗参数是电池系统荷电状态（soc）估计、健康度（soh）分析和安全管理的基础，因此对于上述电特性参数的准确获取具有十分重要的意义。

2、二阶rc等效电路模型是电池仿真研究中最常用的等效电路模型之一。二阶rc等效电路模型中需要辨识获取的电池参数包括：欧姆内阻 r0、第一极化电阻 r1、第一极化电容 c1、第二极化电阻 r2、第二极化电容 c2。其中，欧姆内阻 r0为电池材料、电解液、隔膜等物理因素所导致的固态接触电阻；第一极化电阻 r1和第一极化电容 c1反映电池的电化学极化特性，具有较短的弛豫时间（时间尺度小）；第二极化电阻 r2和第二极化电容 c2由离子的扩散作用引起，反映电池的浓差极化特性， r2、 c2的弛豫时间长（时间尺度大）。

3、通过分析时域特征或频域特征可以辨识得到电池参数。其中，时域特征的获取方式通常为对电池进行混合功率脉冲特性（hppc）测试，该方法对电池施加短时间的脉冲充电或脉冲放电刺激，通过分析脉冲刺激后静置时段的电压-时间变化曲线得到电池参数。然而，如果静置时间短，大时间尺度的第二极化电阻 r2和第二极化电容 c2无法精确辨识；如果时间静置长， r2和 c2可以精确辨识，但会导致数据量大，数据过饱和问题。电池频域特征的获取方式通常为电化学阻抗谱（eis）测试，该方法对电池的小时间尺度参数（第一极化电阻 r1和第一极化电容 c1）较为灵敏，但对于大时间尺度参数（第二极化电阻 r2和第二极化电容 c2）的辨识误差较大。

4、总之，现有技术均从单一的时域特性或频域特性中辨识得到电池的电特性参数。由于电池中的电化学过程时间跨度大，通过单一的时域特征或频域特征辨识电池参数的方法存在数据饱和，或者大时间尺度参数辨识不准确等问题。目前缺少一种电池参数辨识技术，使得获取的参数数据量少、准确且符合电化学实际。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种时域-频域结合的电池参数辨识方法及装置，以解决目前单一的时域特征或频域特征辨识电池参数的方法存在数据饱和，或者大时间尺度参数辨识不准确的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种时域-频域结合的电池参数辨识方法，所述方法包括：

3、将待测电池充电至满电状态，对所述待测电池进行电化学阻抗谱测试和混合功率脉冲特性测试，获取所述待测电池在100% soc处的电特性参数值；

4、按预设soc间隔对所述待测电池进行恒流放电，当所述待测电池放电至预设soc时，对所述待测电池进行电化学阻抗谱测试和混合功率脉冲特性测试，获取所述待测电池在（0% soc，100% soc）区间内的所有的电特性参数值。

5、在一种可选的实施方式中，所述将待测电池充电至满电状态，对所述待测电池进行电化学阻抗谱测试和混合功率脉冲特性测试，获取所述待测电池在100% soc处的电特性参数值，包括：

6、按预设倍率将待测电池充电至满电状态；

7、对所述待测电池进行电化学阻抗谱测试，获取所述待测电池在100% soc处的频域特征，对所述频域特征进行参数辨识，得到欧姆内阻、第一极化电阻和第一极化电容；

8、对所述待测电池进行混合功率脉冲特性测试，获取所述待测电池在100% soc处的时域特征，对所述时域特征进行参数辨识，得到第二极化电阻和第二极化电容。

9、在一种可选的实施方式中，所述按预设soc间隔对所述待测电池进行恒流放电，当所述待测电池放电至预设soc时，对所述待测电池进行电化学阻抗谱测试和混合功率脉冲特性测试，获取所述待测电池在（0% soc，100% soc）区间内的所有的电特性参数值，包括：

10、将所述待测电池恒流放电至第一预设soc，所述第一预设soc与100% soc的正差值为预设soc间隔；

11、对所述待测电池进行电化学阻抗谱测试，获取所述待测电池在所述第一预设soc处的频域特征，对所述频域特征进行参数辨识，得到欧姆内阻、第一极化电阻和第一极化电容；

12、对所述待测电池进行混合功率脉冲特性测试，获取所述待测电池在所述第一预设soc处的时域特征，对所述时域特征进行参数辨识，得到第二极化电阻和第二极化电容。

13、在一种可选的实施方式中，所述按预设soc间隔对所述待测电池进行恒流放电，当所述待测电池放电至预设soc时，对所述待测电池进行电化学阻抗谱测试和混合功率脉冲特性测试，获取所述待测电池在（0% soc，100% soc）区间内的所有的电特性参数值，还包括：

14、判断所述待测电池的当前soc是否大于0；

15、当当前soc大于0时，继续按预设soc间隔对所述待测电池进行恒流放电，并获取所述待测电池在下一预设soc处的欧姆内阻、第一极化电阻、第一极化电容、第二极化电阻和第二极化电容，直至当前soc等于0；

16、当所述第一预设soc等于0时，停止对所述待测电池进行恒流放电。

17、在一种可选的实施方式中，其特征在于，所述频域特征的参数辨识计算公式如下：

18、

19、其中， j为虚数单位， r0为电池欧姆内阻， r1为第一极化电阻， c1为第一极化电容， τ1为第一弛豫时间，， ω为角频率， ω=2πf。

20、在一种可选的实施方式中，通过辨识混合功率脉冲特性测试中静置环节的电压-时间曲线，得到第二极化电阻和第二极化电容。

21、在一种可选的实施方式中，所述静置环节的电压-时间曲线符合如下公式：

22、

23、其中， ud (t)为 t时刻电池的端电压， uoc为该 soc处电池的开路电压，， τ2为第二弛豫时间， r2为第二极化电阻， c2为第二极化电容。

24、第二方面，本发明提供了一种时域-频域结合的电池参数辨识装置，所述装置包括：

25、第一辨识模块，用于将待测电池充电至满电状态，对所述待测电池进行电化学阻抗谱测试和混合功率脉冲特性测试，获取所述待测电池在100% soc处的电特性参数值；

26、第二辨识模块，用于按预设soc间隔对所述待测电池进行恒流放电，当所述待测电池放电至预设soc时，对所述待测电池进行电化学阻抗谱测试和混合功率脉冲特性测试，获取所述待测电池在（0% soc，100% soc）区间内的所有的电特性参数值。

27、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的时域-频域结合的电池参数辨识方法。

28、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的时域-频域结合的电池参数辨识方法。

29、本发明提供了一种时域-频域结合的电池参数辨识方法，包括：将待测电池充电至满电状态，对待测电池进行电化学阻抗谱测试和混合功率脉冲特性测试，获取待测电池在100% soc处的电特性参数值；按预设soc间隔对待测电池进行恒流放电，当待测电池放电至预设soc时，对待测电池进行电化学阻抗谱测试和混合功率脉冲特性测试，获取待测电池在（0% soc，100% soc）区间内的所有的电特性参数值。将电池时域特性和频域特性相结合，通过辨识电池的频域特征，获取电池小时间尺度的电特性参数，避免大时间尺度参数辨识不准确的问题；通过辨识电池的时域特征，获取电池大时间尺度的电特性参数，由于该过程的目的是得到大时间尺度的电池参数，因此数据采集点间隔无需过小，从而减少了测试数据量，避免出现数据过饱和现象。

30、本发明提供了一种时域-频域结合的电池参数辨识装置，包括：第一辨识模块，用于将待测电池充电至满电状态，对待测电池进行电化学阻抗谱测试和混合功率脉冲特性测试，获取待测电池在100% soc处的电特性参数值；第二辨识模块，用于按预设soc间隔对待测电池进行恒流放电，当待测电池放电至预设soc时，对待测电池进行电化学阻抗谱测试和混合功率脉冲特性测试，获取待测电池在（0% soc，100% soc）区间内的所有的电特性参数值。将电池时域特性和频域特性相结合，减少了电池离线参数辨识的数据量，并且提高了辨识结果的准确度。