一种新能源汽车电池健康状态管理方法及系统

本技术涉及新能源汽车电池管理，具体而言，涉及一种新能源汽车电池健康状态管理方法及系统。

背景技术：

1、在新能源汽车电池健康状态管理中，常规做法通常基于电池管理系统监控的单体电压和估算容量，将单体层级的衰退信息汇总为系统层级的健康状态输出。评估指标多采用整包可用容量或最差单体的移动平均值，并基于电池包整体衰减缓慢且一致的假设来外推整包剩余寿命。然而，在实际运行中，电池包内往往存在因早期制造微缺陷或局部冷却条件不良导致的弱势单体。这些弱势单体在系统整体仍处于缓慢线性衰减区间时，可能因局部高温和长期应力集中，率先进入加速老化期，表现为内阻上升和容量下降斜率的持续微抬升。由于整包容量由大量平缓衰减的正常单体支撑，整包统计指标在短期内变化甚微，导致阶段划分逻辑往往将个别弱势单体的容量下降视为被其他单体平均或补偿的现象。这种处理方式使得系统健康状态的趋势预测仍基于整体缓慢衰减的假设，即使弱势单体已损失大部分容量但尚未完全失效，整包容量预测曲线依然线性延伸，与实际即将因该单体失效导致整包容量阶跃式下降的演化路径相背离。当弱势单体最终进入快速失效阶段时，电池包可用容量在短时间内大幅跳水，导致健康状态管理输出的剩余寿命预测彻底失真。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本技术提供一种新能源汽车电池健康状态管理方法及系统，能够解决现有技术中因无法识别弱势单体加速衰退前兆，导致整包健康状态预测滞后于实际可用性恶化的问题。

2、第一方面，本技术提供一种新能源汽车电池健康状态管理方法，包括：

3、获取新能源汽车的电池整包内各单体在连续运行周期中的衰退表征信息；

4、基于衰退表征信息生成各单体的衰退演化特征；

5、基于衰退演化特征从各单体中识别出具备持续性加速衰退特性的目标单体；

6、判定目标单体的演化状态是否满足向电池整包传导的预设边界条件；

7、若判定目标单体的演化状态满足预设边界条件，则根据目标单体的衰退演化特征对电池整包的整包预期剩余寿命进行补偿处理，生成补偿后的整包剩余寿命预测值，否则直接输出电池整包的整包预期剩余寿命。

8、可选地，获取新能源汽车的电池整包内各单体在连续运行周期中的衰退表征信息的步骤包括：

9、分别在新能源汽车处于充电状态、放电状态和静置状态时采集各单体的基础电信号，并根据基础电信号提取各单体的内阻上升数据和容量衰减数据，作为各单体的衰退表征信息。

10、可选地，基于衰退表征信息生成各单体的衰退演化特征的步骤包括：

11、在第一时间尺度下基于各单体的内阻上升数据和容量衰减数据计算第一衰退斜率；

12、在第二时间尺度下基于各单体的内阻上升数据和容量衰减数据计算第二衰退斜率，第二时间尺度小于第一时间尺度；

13、基于第一衰退斜率和第二衰退斜率进行差分计算，得到各单体的衰退加速度；

14、在预设评估时间窗口内基于所有单体的内阻上升数据和容量衰减数据计算电池整包的整包平均衰退斜率，将各单体的第二衰退斜率与整包平均衰退斜率进行相减，得到各单体的衰退偏离度；

15、生成包括衰退加速度和衰退偏离度的衰退演化特征。

16、可选地，基于衰退演化特征从各单体中识别出具备持续性加速衰退特性的目标单体的步骤包括：

17、利用预设的温度与电流补偿系数对各单体的衰退加速度和衰退偏离度进行归一化修正；

18、为各单体设立异常累加计数器，当任一单体修正后的衰退加速度大于预设的加速度阈值且修正后的衰退偏离度大于预设的偏离阈值时，将该单体的异常累加计数器的计数值加一；

19、当任一单体的异常累加计数器的计数值超过预设计数阈值时，将该单体识别为目标单体。

20、可选地，判定目标单体的演化状态是否满足向电池整包传导的预设边界条件的步骤包括：

21、根据目标单体的第二衰退斜率进行局部外推，计算出目标单体的容量下降至预设失效阈值所需的单体预期剩余寿命；

22、根据整包平均衰退斜率进行全局外推，计算出电池整包的容量下降至预设失效阈值所需的整包预期剩余寿命；

23、若单体预期剩余寿命小于整包预期剩余寿命且两者的差值超过预设的系统容忍阈值，则判定目标单体的演化状态满足预设边界条件；否则，判定目标单体的演化状态不满足预设边界条件。

24、可选地，根据目标单体的第二衰退斜率进行局部外推，计算出目标单体容量下降至预设失效阈值所需的单体预期剩余寿命的步骤包括：

25、提取目标单体的历史衰退加速度序列；

26、若判断目标单体的衰退加速度在连续预设数量的评估周期内均大于预设的非线性触发阈值，则确认目标单体进入非线性加速演化模式，采用二阶非线性局部外推方式计算单体预期剩余寿命；否则，维持采用局部外推方式计算单体预期剩余寿命。

27、可选地，采用二阶非线性局部外推方式计算单体预期剩余寿命的步骤包括：

28、获取目标单体的当前可用容量；

29、根据目标单体的当前可用容量、第二衰退斜率和衰退加速度构建二阶演化关系，求解二阶演化关系，将求解得到的正根作为单体预期剩余寿命。

30、可选地，若判定目标单体的演化状态满足预设边界条件，则根据目标单体的衰退演化特征对电池整包的整包预期剩余寿命进行补偿处理，生成补偿后的整包剩余寿命预测值的步骤包括：

31、将目标单体的第二衰退斜率乘以预设的整包放大系数，得到等效的整包加速衰退斜率；

32、调用预设的阶段权重因子，对整包平均衰退斜率和等效的整包加速衰退斜率进行加权融合，构建整包电池容量未来演化曲线，基于整包电池容量未来演化曲线对电池整包的整包预期剩余寿命进行补偿，生成补偿后的整包剩余寿命预测值。

33、可选地，直接输出电池整包的整包预期剩余寿命的步骤包括：

34、调用电池整包的历史整包可用容量序列和历史平均衰减轨迹，采用平滑滤波算法对历史整包可用容量序列进行滤波处理，基于滤波处理后的历史整包可用容量沿历史平均衰减轨迹外推，得到并输出电池整包的整包预期剩余寿命。

35、第二方面，本技术还公开了一种新能源汽车电池健康状态管理系统，用于执行上述方法，包括：

36、信息获取模块，用于获取新能源汽车的电池整包内各单体在连续运行周期中的衰退表征信息；

37、衰退特征生成模块，用于基于衰退表征信息生成各单体的衰退演化特征；

38、目标单体识别模块，用于基于衰退演化特征从各单体中识别出具备持续性加速衰退特性的目标单体；

39、判定模块，用于判定目标单体的演化状态是否满足向电池整包传导的预设边界条件；

40、寿命预测模块，用于若判定目标单体的演化状态满足预设边界条件，则根据目标单体的衰退演化特征对电池整包的整包预期剩余寿命进行补偿处理，生成补偿后的整包剩余寿命预测值，否则直接输出电池整包的整包预期剩余寿命。

41、本技术通过获取单体在多工况下的衰退表征信息，并计算衰退加速度与偏离度，能够有效识别出电池包内率先进入加速衰退期的弱势单体。通过建立单体与整包寿命的传导边界条件，并在满足条件时对整包寿命预测进行动态补偿，本技术克服了现有技术中因整包统计指标掩盖个别单体失效前兆而导致的预测滞后问题，实现了从整包平均评估向单体异常驱动整包修正的转变，提升了电池健康状态管理在弱势单体失效场景下的预警准确性与可靠性。