SOC和SOH的联合估算方法及电子设备与流程

本技术涉及电池管理，特别是涉及一种soc和soh的联合估算方法及电子设备。

背景技术：

1、固态电池，例如：全固态电池，依靠高致密固态电解质实现锂离子传导，具备高安全、高耐压、高能量密度、长循环寿命、宽温域工作、无漏液风险等突出优势，是下一代高端动力电池、大规模储能电池的核心迭代技术方向。

2、与传统液态锂电池的液态浸润、流体传质、单级极化的电化学特性不同，全固态电池采用固固紧密接触结构，无液态流体浸润效应，使得电池极化响应特性、电压热力学变化规律、断电弛豫恢复特性、长期老化失效机理均发生本质性改变，传统适配液态电池的bms状态估算算法存在根本性原理性不匹配，无法直接复用。

3、可以理解的是，电池的荷电状态（state of charge，soc）和健康状态（state ofhealth，soh）是电池管理系统的两大底层核心状态量，二者强耦合关联，协同决定电池系统的管控精度与安全可靠性。其中，soc精度直接管控实时充放电限流、动态功率输出约束；soh精度直接决定电池全生命周期寿命评估、梯次利用判定、安全失效预警策略精度。

4、目前，soc、soh的估算通常采用相互独立的估算架构，例如：soc估算多依赖固定容量、固定库伦效率的安时积分法辅以简单电压校正，未结合电池实时老化状态修正基础计算参数；soh估算则多基于单一阻抗特征或容量衰减数据单独拟合，未关联电池实时工作区间的状态特性。由于soc、soh分开运算的估算架构未考虑全固态电池特有的强耦合特性，容易导致估算误差持续叠加，进而导致估算精度不足。

技术实现思路

1、本技术实施例旨在提供一种soc和soh的联合估算方法及电子设备，以提高soc和soh的估算精度。

2、本技术实施例提供以下技术方案：

3、一方面，本技术实施例提供一种soc和soh的联合估算方法，应用于固态电池，方法包括：

4、获取上一周期的soc估算值、固态电池的可用容量、库伦效率；

5、根据上一周期的soc估算值、固态电池的可用容量、库伦效率，计算当前时刻对应的第一soc估算值；

6、获取本体老化分量、界面综合老化分量、离子扩散老化分量，其中，离子扩散老化分量由初始的扩散阻抗幅值和温度校正后的扩散阻抗幅值计算得到，每一个老化分量一一对应一个老化分量权重；

7、基于自适应动态加权融合模型，计算第一soh估算值，其中，自适应动态加权融合模型用于计算每一个老化分量与其对应的老化分量权重相乘后求和得到的加权和，将加权和作为第一soh估算值；

8、基于第一soh估算值，更新固态电池的可用容量、库伦效率，以基于更新后的可用容量、库伦效率，得到第二soc估算值；

9、基于soc估算值，确定soc估算值所处的电池工作区间，以更新老化分量权重，代入自适应动态加权融合模型，得到第二soh估算值。

10、在该技术方案中，通过获取上一周期的soc估算值、可用容量及库伦效率完成soc估算，获取本体老化分量、界面综合老化分量、离子扩散老化分量，并采用自适应动态加权融合模型计算soh估算值；进一步利用soh估算值更新固态电池的可用容量与库伦效率，更新soc估算，同时依据soc所处电池工作区间动态更新各老化分量对应的权重，迭代得到第二soh估算值。由此实现soc与soh的双向闭环耦合估算，一方面，利用老化状态修正soc计算参数，抑制电池老化带来的soc漂移；另一方面，多老化分量加权融合可以规避单一阻抗特征受工况、温度扰动带来的结果跳变，提升soh估算的鲁棒性；周期迭代的双向约束闭环能够抑制误差单向累积放大，适配固态电池全生命周期内持续演化的老化行为，整体提升固态电池soc、soh联合估算在全老化阶段下的估算精度与长期运行稳定性。

11、在一些实施例中，

12、根据上一周期的soc估算值、固态电池的可用容量、库伦效率，计算当前时刻对应的第一soc估算值，包括：

13、根据上一周期的soc估算值，确定soc估算值所处的电池工作区间；

14、根据电池工作区间，确定soc估算值对应的soc估算策略；

15、基于固态电池的可用容量、库伦效率，利用soc估算策略，计算当前时刻对应的第一soc估算值。

16、在一些实施例中，

17、根据电池工作区间，确定soc估算值对应的soc估算策略，包括：

18、获取第一映射关系，其中，第一映射关系包括至少两个电池工作区间与至少两个soc估算策略的对应关系，电池工作区间与soc估算策略一一对应；

19、根据第一映射关系，基于soc估算值所处的电池工作区间，确定soc估算值对应的soc估算策略，其中，

20、电池工作区间包括第一工作区间，soc估算策略包括第一估算策略，第一工作区间对应第一估算策略；

21、第一估算策略，包括：基于动态库伦积分公式，计算soc估算值对应的第一soc估算值，动态库伦积分公式，包括：

22、

23、其中，为t时刻的soc估算值，为t时刻的上一时刻的soc估算值，为库伦效率，为t时刻的电流，为固定采样周期，为固态电池的可用容量。

24、在一些实施例中，

25、方法还包括：

26、获取固态电池当前的电流极性，其中，电流极性包括充电工况或者放电工况，充电工况对应充电ocv-soc对照表，放电工况对应放电ocv-soc对照表，充电ocv-soc对照表用于存储充电工况下参考开路电压与标准soc校正值的对应关系，放电ocv-soc对照表用于存储放电工况下参考开路电压与标准soc校正值的对应关系；

27、根据当前的电流极性，确定对应的第一ocv-soc对照表；

28、根据上一周期的soc估算值，查询第一ocv-soc对照表，确定上一周期的soc估算值对应的理论开路电压；

29、获取固态电池的稳态开路电压；

30、基于稳态开路电压，计算稳态开路电压与理论开路电压的电压差值；

31、根据电压差值，基于第一ocv-soc对照表，获取soc估算值对应的局部斜率，将电压差值除以局部斜率，得到soc修正量；

32、根据soc修正量，确定修正后的第一soc估算值，其中，修正后的第一soc估算值=第一soc估算值+soc修正量。

33、在一些实施例中，

34、方法还包括：

35、计算固态电池的稳态开路电压，包括：

36、若固态电池满足稳态静置条件，则获取预设时长的短时弛豫电压时序数据；

37、根据短时弛豫电压时序数据，基于预先构建的弛豫拟合模型，迭代得到稳态开路电压；

38、其中，稳态静置条件，包括：固态电池的电流的归一化绝对值小于预设电流阈值，并且，归一化绝对值小于预设电流阈值的持续时间大于预设时间阈值。

39、在一些实施例中，

40、弛豫拟合模型，包括：

41、

42、其中，为短时弛豫电压时序数据中的t时刻的实时端电压，为稳态开路电压，为界面快速极化幅值系数，为固相慢速扩散极化幅值系数，为界面极化自适应动态时间常数，为扩散极化自适应动态时间常数；

43、根据短时弛豫电压时序数据，基于预先构建的弛豫拟合模型，迭代得到稳态开路电压，包括：

44、构建残差目标函数，其中，残差目标函数用于计算残差，残差为短时弛豫电压时序数据中的实时端电压与拟合得到的开路电压的差值的平方累加和；

45、同步迭代更新稳态开路电压、界面快速极化幅值系数、固相慢速扩散极化幅值系数、界面极化自适应动态时间常数以及扩散极化自适应动态时间常数；

46、在每一轮迭代中，实时计算残差；

47、若残差小于预设收敛阈值，或者，迭代次数大于最大迭代次数阈值，则结束迭代过程，得到收敛后的稳态开路电压。

48、在一些实施例中，

49、电池工作区间包括第二工作区间，soc估算策略包括第二估算策略，第二工作区间对应第二估算策略；

50、第二估算策略，包括：

51、获取界面阻抗幅值、界面阻抗相位、扩散阻抗幅值、电芯实时温度；

52、获取预先标定的多维特征映射函数，其中，多维特征映射函数包括多组测试数据及其对应的阻抗映射soc值，每一组测试数据包括界面阻抗幅值、界面阻抗相位、扩散阻抗幅值、电芯实时温度；

53、将界面阻抗幅值、界面阻抗相位、扩散阻抗幅值、电芯实时温度输入多维特征映射函数，通过插值运算得到第一阻抗映射soc值；

54、将第一阻抗映射soc值与通过动态库伦积分公式计算得到的当前时刻的soc估算值进行加权融合，得到融合后的soc估算值。

55、在一些实施例中，

56、电池工作区间包括第三工作区间，soc估算策略包括第三估算策略，第三工作区间对应第三估算策略；

57、第三估算策略，包括：

58、

59、其中，为基于第三估算策略计算得出的soc估算值，为平滑权重系数，为基于第一估算策略计算得出的soc估算值，为基于第二估算策略计算得出的soc估算值。

60、在一些实施例中，

61、基于自适应动态加权融合模型，计算第一soh估算值，包括：

62、将本体老化分量、界面综合老化分量、离子扩散老化分量输入到自适应动态加权融合模型，得到soh估算值；

63、其中，自适应动态加权融合模型，包括：

64、

65、其中，为soh估算值，为本体老化分量权重，为本体老化分量，为界面综合老化分量权重，为界面综合老化分量，为离子扩散老化分量权重，为离子扩散老化分量，。

66、在一些实施例中，

67、方法还包括：

68、构建界面损伤累计因子模型；

69、基于界面损伤累计因子模型，计算界面累计损伤因子；

70、其中，界面损伤累计因子模型，包括：

71、

72、其中，为当前时刻的界面累计损伤因子，为上一周期的界面累计损伤因子，为初始的界面阻抗幅值，为实时界面阻抗相对变化量，，为温度校正后的界面阻抗幅值，为相位加权标定系数，为界面相位衰减量，，为初始的界面阻抗相位，为温度校正后的界面阻抗相位，为时间周期。

73、在一些实施例中，

74、方法还包括：

75、计算实时界面阻抗相对变化量，包括：

76、获取第一界面阻抗时序，其中，第一界面阻抗时序是经温度校正后的界面阻抗时序；

77、构建第一时间窗口，其中，第一时间窗口对应第一窗口时长；

78、基于第一界面阻抗时序，计算第一时间窗口对应的短期稳态基准阻抗；

79、根据短期稳态基准阻抗，计算短时可逆扰动分量；

80、对短时可逆扰动分量进行滤波，得到第二界面阻抗时序；

81、构建第二时间窗口，其中，第二时间窗口对应第二窗口时长，第二窗口时长大于第一窗口时长；

82、对第二界面阻抗时序进行采样，得到长时不可逆老化阻抗分量；

83、基于长时不可逆老化阻抗分量，计算实时界面阻抗相对变化量，包括：

84、

85、其中，为实时界面阻抗相对变化量，为长时不可逆老化阻抗分量的第k个计算周期的界面阻抗幅值，为长时不可逆老化阻抗分量的初始的界面阻抗幅值。

86、在一些实施例中，

87、在获取第一界面阻抗时序之前，方法还包括：

88、采集每一个频率点对应的阻抗幅值和阻抗相位，确定第一频段区间对应的欧姆阻抗幅值、欧姆阻抗相位；以及，第二频段区间对应的界面阻抗幅值、界面阻抗相位；以及，第三频段区间对应的扩散阻抗幅值、扩散阻抗相位；

89、对欧姆阻抗幅值、界面阻抗幅值、扩散阻抗幅值进行温度校正，得到温度校正后的欧姆阻抗幅值、温度校正后的界面阻抗幅值、温度校正后的扩散阻抗幅值。

90、在一些实施例中，

91、对欧姆阻抗幅值、界面阻抗幅值、扩散阻抗幅值进行温度校正，得到温度校正后的欧姆阻抗幅值、温度校正后的界面阻抗幅值、温度校正后的扩散阻抗幅值，包括：

92、获取温度耦合系数、实时电芯表面温度；

93、计算温度偏差，其中，温度偏差=实时电芯表面温度-基准标定温度；

94、根据温度耦合系数、实时电芯表面温度，通过阻抗归一化校正公式，分别对欧姆阻抗幅值、界面阻抗幅值、扩散阻抗幅值进行温度校正，得到温度校正后的欧姆阻抗幅值、温度校正后的界面阻抗幅值、温度校正后的扩散阻抗幅值，其中，阻抗归一化校正公式，包括：

95、

96、其中，为温度校正后的阻抗幅值，为温度校正前的阻抗幅值，为温度耦合系数，为实时电芯温度，为基准标定温度。

97、在一些实施例中，

98、基于第一soc估算值，确定第一soc估算值所处的电池工作区间，以更新老化分量权重，包括：

99、获取每一个电池工作区间一一对应的基准权重组合，其中，基准权重组合包括本体老化分量基准权重、界面综合老化分量基准权重、离子扩散老化分量基准权重；

100、根据第一soc估算值，确定第一soc估算值所处的电池工作区间对应的第一基准权重组合；

101、基于第一soh估算值，确定固态电池所处的老化阶段，其中，老化阶段包括前期老化阶段、中期老化阶段、后期老化阶段；

102、根据固态电池所处的老化阶段，调整第一基准权重组合，得到更新后的老化分量权重。

103、在一些实施例中，

104、基于第一soh估算值，更新固态电池的可用容量、库伦效率，包括：

105、根据固态电池的额定容量、soh估算值，得到更新后的可用容量，包括：

106、

107、其中，为更新后的可用容量，为固态电池的额定容量，为soh估算值；

108、获取库仑效率基准表，其中，库仑效率基准表包括多组电芯温度、电流倍率、电流极性的对应关系；

109、获取当前的电芯温度、电流倍率、电流极性，基于库仑效率基准表，通过插值运算得到基准库伦效率；

110、基于第一soh估算值，计算老化修正系数，包括：

111、

112、其中，为老化修正系数，为界面老化衰减标定系数，为第一soh估算值；

113、根据基准库伦效率和老化修正系数，计算更新后的库伦效率，包括：

114、

115、其中，为更新后的库伦效率，为基准库伦效率，为老化修正系数。

116、另一方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括：

117、至少一个处理器；

118、至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

119、当至少一个程序被至少一个处理器执行，使得至少一个处理器实现上述的方法。

120、另一方面，本技术实施例提供一种非易失性计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述的方法。

121、本技术实施例的有益效果：区别于现有技术的情况，本技术实施例提供一种soc和soh的联合估算方法，应用于固态电池，方法包括：获取上一周期的soc估算值、固态电池的可用容量、库伦效率；根据上一周期的soc估算值、固态电池的可用容量、库伦效率，计算当前时刻对应的第一soc估算值；获取本体老化分量、界面综合老化分量、离子扩散老化分量，其中，离子扩散老化分量由初始的扩散阻抗幅值和温度校正后的扩散阻抗幅值计算得到，每一个老化分量一一对应一个老化分量权重；基于自适应动态加权融合模型，计算第一soh估算值，其中，自适应动态加权融合模型用于计算每一个老化分量与其对应的老化分量权重相乘后求和得到的加权和，将加权和作为第一soh估算值；基于第一soh估算值，更新固态电池的可用容量、库伦效率，以基于更新后的可用容量、库伦效率，得到第二soc估算值；基于第一soc估算值，确定soc估算值所处的电池工作区间，以更新老化分量权重，代入自适应动态加权融合模型，得到第二soh估算值。

122、通过获取上一周期的soc估算值、固态电池的可用容量、库伦效率，计算当前时刻对应的第一soc估算值，并且，基于自适应动态加权融合模型，计算第一soh估算值，进一步地，基于第一soh估算值，更新固态电池的可用容量、库伦效率，以得到第二soc估算值，同时，基于第一soc估算值，确定第一soc估算值所处的电池工作区间，以得到第二soh估算值，本技术能够实现soc、soh的双向耦合互校正，提高soc、soh的估算精度。