[發明專利]電池荷電狀態觀測器

有效

• 申請號: 201310166240.4
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103389468A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: X.毛;X.唐
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;楊楷

1.一種在電池連接到多個負載的同時確定所述電池的荷電狀態的方法，所述方法包括以下步驟：

在多個時步處測量所述電池的端電壓；

在所述多個時步處測量與所述測量的端電壓一致的所述電池的端電流消耗；

在所述多個時步處測量與所述測量的端電壓一致的所述電池的溫度；

生成作為每個時步的電池參數、所述測量電壓、所述測量電流和所述測量溫度的函數的電池系統模型的狀態向量，所述電池參數包括電池內阻和電容；

生成作為每個時步的標稱電池系統矩陣和電池參數不確定性的函數的估計狀態向量；

為增廣系統生成作為每個時步的所述電池系統模型的所述狀態向量和所述估計狀態向量的函數的狀態向量；

生成每個時步的所述增廣系統的所述狀態向量的協方差；

通過遞歸地最小化每個時步的所述協方差的上界而確定所述協方差的所述上界；

利用所述最小化的上界基于更新的狀態向量確定開路電壓；

確定作為所述開路電壓的函數的所述電池的所述荷電狀態；以及

響應于所述荷電狀態而調節所述電池。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述電池系統模型利用雙RC對等效電路模型，其中所述電路模型由下式表示：

V?=?V_oc?+?IR?+?Vdl?+?V_df

其中，V_oc為所述開路電壓，V_dl為雙層電壓，V_df為擴散電壓，I為電池端電流，并且R為歐姆電阻。

3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述電池系統模型被變換為離散對應形式。

4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述變換后的電池系統模型由以下矩陣表示：

其中，μ描述V_OC和I之間的關系，C_dl為雙層電容，V_dl為所述電池系統模型的雙層電壓，R_ct為所述電池系統模型的電荷轉移電阻，V_df為所述電池系統模型的擴散電壓，C_df為所述電池系統模型的擴散電容，R_df為所述電池系統模型的擴散電阻，R為所述歐姆電阻，T為采樣時間，V為所述電池端電壓，并且I為所述電池端電流。

5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述電池系統模型的所述參數為有界的并且由下式表示：

其中

其中，A_k、B_k、C_k、D_k為標稱系統矩陣，并且ΔA_k、ΔB_k、ΔC_k、ΔD_k為由參數變化引起的對應系統矩陣中每一個中的變化。

6.根據權利要求5所述的方法，其中所述變化為范數有界的，并且其中所述變化被表示為如下范數有界矩陣：

其中，ΔA_k、ΔB_k、ΔC_k、ΔD_k為由參數變化引起的對應系統矩陣中的每一個中的不確定性，H_A,K、H_B,K、H_C,K、H_D,K為限定ΔA_k、ΔB_k、ΔC_k、ΔD_k的所述范數界的矩陣，G_x,k、G_I,k為能限制ΔA_k、ΔB_k、ΔC_k、ΔD_k的所述范數界的其它矩陣，通常，G_x,k、G_I,k可以選擇為單位矩陣，并且F_k為滿足的任何矩陣。

7.根據權利要求6所述的方法，其中，生成所述電池系統模型的所述狀態向量由下式表示：

。