CN107045109B - 电池的直流内阻测量方法和装置 - Google Patents

电池的直流内阻测量方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种电池的直流内阻测量方法和装置，其中，方法包括：在各个环境温度下对第一电池进行放电性能测试得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下根据电池等效线路模型计算对应的电流值和电压值得到不同荷电状态对应的直流内阻；根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻进行多项式拟合以建立直流内阻估算的数学模型；数学模型指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系；利用数学模型在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下估算第二电池的直流内阻。由此，通过建立直流内阻估算的数学模型，基于温度和电池的荷电状态实现对直流电阻的估算，提高了电池直流内阻估算的准确性。

Description

电池的直流内阻测量方法和装置
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电池的直流内阻测量方法和装置。
背景技术
动力电池是电动汽车重要组成部分，电池在电动汽车运行过程中对提高电动汽车性能及安全起着至关重要的作用。目前电池的某些电特性参数如直流内阻及开路电压，无法通过传感器或者其它器件直接测得，需要根据电池的其他电特性参数，运用一定的数学方法，采用估算的方式测得。
但现有技术中的估算方式，所估算的电池的直流内阻不够准确，精度不高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种电池的直流内阻测量方法，通过建立直流内阻估算的数学模型，基于温度和电池的荷电状态实现对直流电阻的估算，提高了电池直流内阻估算的准确性。本发明的第二个目的在于提出一种装置。
本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。
本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
本发明的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电池的直流内阻测量方法，包括：在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的所述电流值和所述电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻；根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立所述直流内阻估算的数学模型；其中，所述数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系；利用所述数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算所述第二电池的直流内阻；其中，所述第一电池和所述第二电池具有相同的技术参数。
本发明实施例的电池的直流内阻测量方法，通过在各个环境温度下对第一电池进行放电性能测试得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下根据电池等效线路模型计算对应的电流值和电压值得到不同荷电状态对应的直流内阻，再根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻进行多项式拟合以建立直流内阻估算指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系数学模型，最后利用数学模型在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下估算第二电池的直流内阻。由此，通过建立直流内阻估算的数学模型，基于温度和电池的荷电状态实现对直流电阻的估算，提高了电池直流内阻估算的准确性。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电池的直流内阻测量装置，包括：测试模块，用于在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；计算模块，用于在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的所述电流值和所述电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻；拟合模块，用于根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立所述直流内阻估算的数学模型；其中，所述数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系；估算模块，用于利用所述数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算所述第二电池的直流内阻；其中，所述第一电池和所述第二电池具有相同的技术参数。
本发明实施例的电池的直流内阻测量装置，通过在各个环境温度下对第一电池进行放电性能测试得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下根据电池等效线路模型计算对应的电流值和电压值得到不同荷电状态对应的直流内阻，再根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻进行多项式拟合以建立直流内阻估算指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系数学模型，最后利用数学模型在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下估算第二电池的直流内阻。由此，通过建立直流内阻估算的数学模型，基于温度和电池的荷电状态实现对直流电阻的估算，提高了电池直流内阻估算的准确性。
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括：包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时，使得能够执行一种直流内阻测量方法，所述方法包括：在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的所述电流值和所述电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻；根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立所述直流内阻估算的数学模型；其中，所述数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系；利用所述数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算所述第二电池的直流内阻；其中，所述第一电池和所述第二电池具有相同的技术参数。
为了实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由处理器被执行时，使得能够执行一种直流内阻测量方法，所述方法包括：在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的所述电流值和所述电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻；根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立所述直流内阻估算的数学模型；其中，所述数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系；利用所述数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算所述第二电池的直流内阻；其中，所述第一电池和所述第二电池具有相同的技术参数。
为了实现上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行一种直流内阻测量方法，所述方法包括：在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的所述电流值和所述电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻；根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立所述直流内阻估算的数学模型；其中，所述数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系；利用所述数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算所述第二电池的直流内阻；其中，所述第一电池和所述第二电池具有相同的技术参数。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例所提供的一种电池的直流内阻测量方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所提供的放电脉冲示意图；
图3为本发明实施例所提供的单次放电测试脉冲过程中电压、电流、电量的变化示意图；
图4为本发明实施例所提供的测试时脉冲放电示意图；
图5为本发明实施例所提供的第一种连续脉冲放电测试特性曲线；
图6为本发明实施例所提供的第二种连续脉冲放电测试特性曲线；
图7为本发明实施例所提供的第三种连续脉冲放电测试特性曲线；
图8为本发明实施例所提供的第四种连续脉冲放电测试特性曲线；
图9为本发明实施例所提供的第五种连续脉冲放电测试特性曲线；
图10为本发明实施例所提供的第六种连续脉冲放电测试特性曲线；
图11为本发明实施例所提供的第七种连续脉冲放电测试特性曲线；
图12为本发明实施例所提供的电池等效电路的示意图；
图13为本发明实施例所提供的R0-SOC-T特性曲线示意图；
图14为本发明实施例所提供的误差分析示意图；
图15(a)为本发明实施例所提供的ECE工况参数验证示意图；
图15(b)为本发明实施例所提供的FTP工况参数验证示意图；
图15(c)为本发明实施例所提供的JI1015工况参数验证示意图；
图16为本发明实施例提供的一种电池的直流内阻测量方法的结构示意图；
图17为本发明实施例提供的一种拟合模块的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的电池的直流内阻测量方法和装置。
图1为本发明实施例所提供的一种电池的直流内阻测量方法的流程示意图。
目前，电动汽车动力电池组直流阻抗的在线估算方法是在运用车载充电机进行充电的过程中，依次恒流充电至指定的等间隔的SOC(State of Charge，荷电状态)点，改为恒压充电模式，待电流减小至单体均衡器设计的均衡电流时，依次临时开启并关闭每个单体配置的均衡器，再利用均衡器对每个单体产生一个复合脉冲激励，记录其端电压随时间的变化曲线，代入到相应的动力电池直流内阻数学模型，计算出单体电池的直流内阻和开路电压，然后据此计算动力电池组的直流内阻和开路电压。
然而，上述方式没有考虑到温度因素对直流内阻和开路电压的影响，通过整车车载充电机对电池进行充电过程中，未考虑到充电机效率问题，影响了数学模型的精度，没有验证直流内阻数学模型的可靠性及适用性，最终导致估算的电池的直流内阻不够准确，精度不高。
针对这一问题，本发明实施例提供了电池的直流内阻测量方法，通过建立可靠的直流内阻估算数学模型，基于温度和电池的荷电状态实现对直流电阻的估算，提高了电池直流内阻估算的准确性。如图1所示，该直流内阻测量方法包括以下步骤：
步骤101，在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值。
需要说明的是，电池的内阻是蓄电池最为重要的特性参数之一，表示电池寿命及电池运行状态的重要参数，也是衡量电子和离子在电极内传输难易程度的主要标志，即电池内阻越小，电池的功率越大。其中，电池的内阻在使用过程中主要受到荷电状态和温度的影响。
具体地，为了进一步提高直流内阻估算的数学模型的可靠性，需要在不同的环境温度下对第一电池进行放电性能测试。
作为一种示例，测试的环境温度分别为{-20，-10，0，10，20，30，40}℃，可以测试并分析不同温度下的第一电池特性，并可以从中得到第一电池的开路电压、直流内阻、峰值功率等信息。
本发明实施例中主要是为了获得在不同温度下的较为准确的不同荷电状态对应的电流值和电压值。
可以理解的是，可以通过很多种方式对第一电池进行放电性能测试，作为一种可能实现的方式，采用预设的放电脉冲，在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，并记录每一次放电性能测试中，多个荷电状态对应的电流值和电压值；电压值包括放电性能测试得到的电压脉冲放电曲线中，下降沿对应的电压值V1和V2；其中，V1＞V2。
为了本领域人员更加上述过程，下面结合具体例子详细说明，如图2所示的自定义放电脉冲，在放电性能测试中的20秒脉冲电流分别为0.5Ah、1Ah和1.5Ah，间隔静置时间为40秒，脉冲放电后改为1Ah恒流放电，放电截止条件为测试过程中放电容量为电池总容量的10％，即分别可得到第一电池SOC为1-0.1的10个点。也就是说，将第一电池充满电后循环10次脉冲放电测试可以分别得到SOC为1到0.1的点下电池的特性曲线，此时第一电池容量可视为0。
更具体地，以没有使用的新的第一电池为例(0次循环寿命试验)，第一电池容量为72Ah，单次放电测试工况脉冲过程中电压、电流和电量的变化如图3所示。
作为一种示例，如图4所示，可以看到放电性能测试中，在进行脉冲放电时的电流变化与电压变化，电流为负表示放电。以没有使用的新的第一电池为例(0次循环寿命试验)，比如20℃环境温度时在放电脉冲0.5Ah放电的20秒时间里，出现四个较为重要的电压值，如图4所示的V1、V2、V3、V4，这四个电压值涉及到直流内阻估算的数学模型参数的获取与辨识。
需要说明的是，通常测试中的V1即电池的开路电压，V1-V2的改变主因是欧姆极化，而V2-V3是电池的电化学极化与浓差极化造成的。
为了本领域人员更加清楚在在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值以及电量之间的关系，下面以图5至图11为例说明。从图5至图11所示的在温度为{-20，-10，0，10，20，30，40}℃下进行的连续10次脉冲放电测试特性曲线中可以看出不同电荷状态下对应的电压值和电流值。
步骤102，在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的电流值和电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻。
具体地，电池等效线路模型有很多种，作为一种示例，电池等效成仅含有电动势uOC以及电阻R0，本实施例中电池等效线路模型并未考虑事实上电阻电化学极化与浓差极化对电池等效电路的影响，而仅仅考虑欧姆电阻，因此从电池模型的角度来说，电池等效线路模型的精度较低。但是电池等效电路模型简单易行，这成为其能够在电池等效电路模型中谋得一席之位的重要因素。其中uOC与R0是电池SOC的函数，如图12所示，电流以充电方向为正。
具体地，如图12所示，其中，uOC为电池电动势，单位V，R0为电池的欧姆电阻，单位为Ω，uL为端电压，单位为V，iL为线电流，单位为A。根据基尔霍夫电压定律有：uoc＝uL+iLRo，一般将电流iL作为输入，端电压uL作为输出，则有：uL＝uoc-iLRo。由此，继续以图4为例，可以计算得到不同荷电状态对应的直流内阻，比如：
Figure BDA0001299639000000061
其中，I是第一电池放电电流，取负值。
步骤103，根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立直流内阻估算的数学模型；其中，数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系。
步骤104，利用数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算第二电池的直流内阻；其中，第一电池和第二电池具有相同的技术参数。
具体地，本实施例中，利用最小二乘法原理，对电池放电测试试验中不同温度、不同SOC下的直流内阻特性进行参数拟合。
具体地，根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合的方式有很多种，作为一种示例，将各温度下T不同荷电状态SOC对应的直流内阻R0代入公式
Figure BDA0001299639000000062
采用曲面拟合的方式，求解得到模型系数A，其中，s为预设的模型阶数，k为多项式的项数，k＝(s+1)(s+2)/2。
作为一种示例，采用多元线性回归的方法绘制直流内阻、荷电状态与温度之间的关系。
进一步地，将各温度下T不同荷电状态SOC对应的直流内阻R0代入公式
Figure BDA0001299639000000071
采用曲面拟合的方式，求解得到模型系数A，包括：
将存在对应关系的温度TN、荷电状态SOCN和直流内阻R0N代入公式；
对代入公式的直流内阻，进行误差分析，得到如下线性回归方程
Figure BDA0001299639000000072
其中，N为采样点的序号，A＝[a0,a1…ak-1]-1,E＝[e1,e2…eN]-1为误差分析得到的随机误差，对线性回归方程求解，得到模型系数A。
由此，可以通过运用Matlab编程等方式求解回归方程，即可得到模型参数A。
作为一种示例，根据实验数据，再根据上述数学模型，可以拟合得到R0-SOC-T的三维曲面，拟合系数矩阵的阶数s越大越能更好地实现曲线的拟合，但s过分增大时，矩阵将可能出现病态，为此本次拟合选取6次函数进行最小二乘拟合。拟合结果如图13所示。因为s＝6，则k＝28，则拟合得出R0-SOC-T特性曲线中的模型参数A中有28项系数。
即，A为：
A＝[-0.008,0.2189,-0.0005,-1.2571,0.0002,5.9166×10-6,3.6574,0.0007,-7.1701×10-5,5.3383×10-7,-5.746,-0.0043,0.0002,1.5549×10-6,2.3283×10-8,4.642,0.0073,-0.0002,-2.2287×10-6,-2.3078×10-8,-1.7035×10-9,-1.5121,-0.0039,7.9102×10-5,7.9861,1.6389×10-8,1.5043×10-10,2.2109×10-11]。
为了进一步提高电池的直流内阻估算的准确性，可以对参数拟合结果进行误差计算，定义曲面各点的相对误差为:
Figure BDA0001299639000000073
其中，i＝1，2…N；N是采样点的个数，ROm,i ROs,i分别是第i个测量的直流内阻值与计算值。如图14所示，可以看到相对误差的主要分布特点。从图14可以看出，误差基本分布在[0,2％]区间内均匀分布，只有个别点相对误差较大，再利用Matlab等软件中计算均方差的函数STD，计算求得R0-SOC-T曲线的均方差分别为0.4596％，整体拟合效果良好。
进一步地，本实施例的数学模型具有可靠性及适用性，具体分下如下：
具体地，直流内阻估算的数学模型为：
Figure BDA0001299639000000074
其中，s＝3；k＝10；系数矩阵A为：A＝[3.5535，1.5030，0.006，-2.1476，-0.006，-0.0002，1.2735，-0.0007，0.0002，1.925×10-6]。
具体地，对参数拟合结果进行验证，作为一种示例，采用在变温条件下的循环工况的电流激励进行参数验证。首先建立相对误差的概念，然后分别评价最大相对误差和平均相对误差：
Figure BDA0001299639000000081
Figure BDA0001299639000000082
Figure BDA0001299639000000083
ve,i＝OCVi+RiIm,i；
其中，νm,i、νs,i分别是第i个测量电压端电压值与计算值。Im,i为第i个测量电流值，充电为正，放电为负。
进而，通过利用数学模型在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算第二电池的直流内阻。其中，第一电池和第二电池具有相同的技术参数。
为了本领域人员更加清楚上述过程，下面以具体工况为例进行详细说明如下：
具体地，如图15所示的变温条件下的ECE_EUDC_Low、J1015、FTP循环工况的验证结果。本实施例中只计算[0.2,0.8]区间内的系统误差。
由此，从图15中可以看出，ECE循环工况、J1015循环工况的最大相对误均在10％左右，各个工况条件下的平均相对误差值均低于5％，其中ECE循环工况和J1015循环工况已低于1％。这表明用本实施例的数学模型来估算电池在SOC位于[0.2,0.8]区间内的特性是基本可行的，且拟合的开路电压OCV-SOC-T关系曲面和R0-SOC-T关系曲面在SOC处于[0.2,0.8]区间和T处于[-20℃,40℃]区间内是基本适用的。
综上所述，本发明实施例的电池的直流内阻测量方法，通过在各个环境温度下对第一电池进行放电性能测试得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下根据电池等效线路模型计算对应的电流值和电压值得到不同荷电状态对应的直流内阻，再根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻进行多项式拟合以建立直流内阻估算指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系数学模型，最后利用数学模型在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下估算第二电池的直流内阻。由此，通过建立直流内阻估算的数学模型，基于温度和电池的荷电状态实现对直流电阻的估算，提高了电池直流内阻估算的准确性。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种电池的直流内阻测量方法。
图16为本发明实施例提供的一种电池的直流内阻测量方法的结构示意图。
如图16所示，该电池的直流内阻测量方法包括：测试模块11、计算模块12、拟合模块13和估算模块14。
其中，测试模块11，用于在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值。
计算模块12，用于在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的电流值和电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻。
拟合模块13，用于根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立直流内阻估算的数学模型；其中，数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系。
估算模块14，用于利用数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算第二电池的直流内阻；其中，第一电池和第二电池具有相同的技术参数。
进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，拟合模块13，具体用于：根据各温度下不同荷电状态对应的直流内阻，采用最小二乘法进行多项式拟合，以建立直流内阻估算的数学模型。
进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，拟合模块13，具体用于：将各温度下T不同荷电状态SOC对应的直流内阻R0代入公式
Figure BDA0001299639000000091
采用曲面拟合的方式，求解得到模型系数A；其中，s为预设的模型阶数，k为多项式的项数，k＝(s+1)(s+2)/2。
进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，如图17所示，拟合模块13包括计算单元131和误差分析单元132。
其中，计算单元131，用于将存在对应关系的温度TN、荷电状态SOCN和直流内阻R0N代入公式。
误差分析单元132，用于对代入公式的直流内阻，进行误差分析，得到如下线性回归方程
Figure BDA0001299639000000092
其中，N为采样点的序号，A＝[a0,a1…ak-1]-1,E＝[e1,e2…eN]-1为误差分析得到的随机误差。
计算单元131，用于对线性回归方程求解，得到模型系数A。
进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，测试模块11，具体用于：采用预设的放电脉冲，在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，并记录每一次放电性能测试中，多个荷电状态对应的电流值和电压值；电压值包括放电性能测试得到的电压脉冲放电曲线中，下降沿对应的电压值V1和V2；其中，V1＞V2。
需要说明的是，前述对方法实施例的解释说明也适用于该实施例电池的直流内阻测量装置，此处不再赘述。
本发明实施例的电池的直流内阻测量装置，通过在各个环境温度下对第一电池进行放电性能测试得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下根据电池等效线路模型计算对应的电流值和电压值得到不同荷电状态对应的直流内阻，再根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻进行多项式拟合以建立直流内阻估算指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系数学模型，最后利用数学模型在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下估算第二电池的直流内阻。由此，通过建立直流内阻估算的数学模型，基于温度和电池的荷电状态实现对直流电阻的估算，提高了电池直流内阻估算的准确性。
为了实现上述实施例，本发明还提出计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时，使得能够执行一种直流内阻测量方法，所述方法包括：在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的电流值和电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻；根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立直流内阻估算的数学模型；其中，数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系；利用数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算第二电池的直流内阻；其中，第一电池和第二电池具有相同的技术参数。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由处理器被执行时，使得能够执行一种直流内阻测量方法，所述方法包括：在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的电流值和电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻；根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立直流内阻估算的数学模型；其中，数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系；利用数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算第二电池的直流内阻；其中，第一电池和第二电池具有相同的技术参数。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，使得能够执行一种直流内阻测量方法，所述方法包括：在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的电流值和电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻；根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立直流内阻估算的数学模型；其中，数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系；利用数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算第二电池的直流内阻；其中，第一电池和第二电池具有相同的技术参数。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池的直流内阻测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；
在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的所述电流值和所述电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻；
根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立所述直流内阻估算的数学模型；其中，所述数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系；其中，所述根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合的方式有很多种；以及采用在变温条件下的循环工况的电流激励进行参数拟合结果验证；
利用所述数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算所述第二电池的直流内阻；其中，所述第一电池和所述第二电池具有相同的技术参数；
其中，对所述参数拟合结果进行误差计算，所述多项式拟合为曲面拟合方式，定义曲面各点的相对误差为:
Figure FDA0002257671560000011
其中，i＝1，2…N；N是采样点的个数，ROm,i R0e,i分别是第i个测量的直流内阻值与计算值；
所述采用在变温条件下的循环工况的电流激励进行参数拟合结果验证：首先建立相对误差，然后分别评价最大相对误差和平均相对误差：
所述相对误差为：
Figure FDA0002257671560000012
所述最大相对误差为；
Figure FDA0002257671560000013
所述平均相对误差为：
Figure FDA0002257671560000014
ve,i＝OCVi+RiIm,i；
其中，max{}是求取{}中的最大值；νm,i、ve,i分别是第i个测量电压端电压值与计算值；Im,i为第i个测量电流值，充电为正，放电为负，OCVi是第i个开路电压。
2.根据权利要求1所述的直流内阻测量方法，其特征在于，所述进行多项式拟合，包括：
将各温度T下不同荷电状态SOC对应的直流内阻R0代入公式
Figure FDA0002257671560000021
采用曲面拟合的方式，求解得到模型系数A；
其中，s为预设的模型阶数，k为多项式的项数，k＝(s+1)(s+2)/2。
3.根据权利要求2所述的直流内阻测量方法，其特征在于，所述将各温度T下不同荷电状态SOC对应的直流内阻R0代入公式
Figure FDA0002257671560000022
采用曲面拟合的方式，求解得到模型系数A，包括：
将存在对应关系的温度TN、荷电状态SOCN和直流内阻R0N代入所述公式；
对代入所述公式的直流内阻，进行误差分析，得到如下线性回归方程
Figure FDA0002257671560000023
其中，N为采样点的序号，A＝[a0,a1…ak-1]-1,E＝[e1,e2…eN]-1为误差分析得到的随机误差；
对所述线性回归方程求解，得到模型系数A。
4.根据权利要求1-3任一项所述的直流内阻测量方法，其特征在于，所述在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值，包括：
采用预设的放电脉冲，在各个环境温度下，对所述第一电池进行放电性能测试，并记录每一次放电性能测试中，多个荷电状态对应的电流值和电压值；所述电压值包括放电性能测试得到的电压脉冲放电曲线中，下降沿对应的电压值V1和V2；其中，V1＞V2。
5.一种电池的直流内阻测量装置，其特征在于，包括：
测试模块，用于在各个环境温度下，对第一电池进行放电性能测试，得到不同荷电状态对应的电流值和电压值；
计算模块，用于在不同荷电状态下，根据电池等效线路模型，计算对应的所述电流值和所述电压值，得到不同荷电状态对应的直流内阻；
拟合模块，用于根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合，以建立所述直流内阻估算的数学模型；其中，所述数学模型用于指示直流内阻、荷电状态与温度之间的关系；其中，所述根据各环境温度下不同荷电状态对应的直流内阻，进行多项式拟合的方式有很多种；以及采用在变温条件下的循环工况的电流激励进行参数拟合结果验证；
估算模块，用于利用所述数学模型，在已知环境温度和第二电池荷电状态的情况下，估算所述第二电池的直流内阻；其中，所述第一电池和所述第二电池具有相同的技术参数；
其中，对参数拟合结果进行误差计算，所述多项式拟合为曲面拟合方式，定义曲面各点的相对误差为:
Figure FDA0002257671560000031
其中，i＝1，2…N；N是采样点的个数，ROm,i R0e,i分别是第i个测量的直流内阻值与计算值；
所述采用在变温条件下的循环工况的电流激励进行参数拟合结果验证：首先建立相对误差，然后分别评价最大相对误差和平均相对误差：
所述相对误差为：
Figure FDA0002257671560000032
所述最大相对误差为；
Figure FDA0002257671560000033
所述平均相对误差为：
Figure FDA0002257671560000034
ve,i＝OCVi+RiIm,i；
其中，max{}是求取{}中的最大值；νm,i、ve,i分别是第i个测量电压端电压值与计算值；Im,i为第i个测量电流值，充电为正，放电为负，OCVi是第i个开路电压。
6.根据权利要求5所述的直流内阻测量装置，其特征在于，所述拟合模块，具体用于：
将各温度T下不同荷电状态SOC对应的直流内阻R0代入公式
Figure FDA0002257671560000041
采用曲面拟合的方式，求解得到模型系数A；
其中，s为预设的模型阶数，k为多项式的项数，k＝(s+1)(s+2)/2。
7.根据权利要求6所述的直流内阻测量装置，其特征在于，所述拟合模块，包括：
计算单元，用于将存在对应关系的温度TN、荷电状态SOCN和直流内阻R0N代入所述公式；
误差分析单元，用于对代入所述公式的直流内阻，进行误差分析，得到如下线性回归方程
Figure FDA0002257671560000042
其中，N为采样点的序号，A＝[a0,a1…ak-1]-1,E＝[e1,e2…eN]-1为误差分析得到的随机误差；
计算单元，用于对所述线性回归方程求解，得到模型系数A。
8.根据权利要求5-7任一项所述的直流内阻测量装置，其特征在于，所述测试模块，具体用于：
采用预设的放电脉冲，在各个环境温度下，对所述第一电池进行放电性能测试，并记录每一次放电性能测试中，多个荷电状态对应的电流值和电压值；所述电压值包括放电性能测试得到的电压脉冲放电曲线中，下降沿对应的电压值V1和V2；其中，V1＞V2。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
10.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
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