[發明專利]使用雙擴展卡爾曼濾波器的電池狀態估計方法和系統

有效

• 申請號: 201510363336.9
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105223506B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 崔宇鎮
• 申請（專利權）人: 崇實大學校產學協力團
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

使用雙擴展卡爾曼濾波器的電池狀態估計方法和系統。公開了一種電池狀態估計方法和系統。電池狀態估計是通過應用ARX模型和雙擴展卡爾曼濾波器來提供的。電池狀態估計系統使用ARX模型估計電池模型的參數，并且通過將所估計的電池模型的參數應用到雙擴展卡爾曼濾波器來估計電池狀態，該雙擴展卡爾曼濾波器包括用于估計電池的充電狀態(SOC)的狀態濾波器和用于估計電池的健康狀態(SOH)的加權濾波器。

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年6月30日提交的韓國專利申請No.10-2014-0081076和2015年4月1日提交的韓國專利申請No.10-2015-0045886的優先權，這兩個韓國專利申請的公開內容通過整體引用的形式被并入在本文中。

技術領域

本發明涉及使用雙擴展卡爾曼濾波器的電池狀態估計方法和系統以及執行該方法的記錄介質，更具體地，涉及可以將滯后和擴散現象考慮在內來計算電池狀態的使用雙擴展卡爾曼濾波器的電池狀態估計方法和系統以及執行該方法的記錄介質。

背景技術

隨著對諸如筆記本電腦、攝像機和手機的便攜式電子產品的需求的迅速增加以及用于存儲能量的電容器、機器人和衛星的全面發展，正在進行關于能夠重復進行充電和放電的高性能二次電池的研究。

市售二次電池包括鎳-鎘電池、鎳-金屬氫化物電池、鎳-鋅電池、鋰二次電池。其中，鋰二次電池正越來越收到關注，因為鋰二次電池幾乎沒有記憶效應，因此鋰二次電池提供很多優勢，例如充電/放電具有更少的記憶效應、低的自放電率和高的能量密度。

特別地，近來，由于碳能源正日益枯竭以及對自然環境的公共利益的增加，對混合動力車輛和電動車輛的需求已經在包括美國、歐洲、日本和韓國的全球范圍內逐漸增加。由于混合動力或電動車輛提供有來自通過對其能量進行充電/放電的電池組的驅動力，這樣的混合動力或電動車輛已收到來自市場的良好反響。混合動力或電動車輛更加節能并減少污染排放。因此，由于車輛用電池被認為是混合動力或電動車輛的主要部件，時下車輛用電池已經受到關注。

由于電池用于諸如筆記本電腦或車輛的各種類型的移動設備對于適當的功能具有有限的使用壽命，因此測量關于電池的充電狀態(SOC)的準確信息是重要的。SOC是關于電池能夠持續多久的參數中的一個，因此當用戶使用從電池接收電力的設備時SOC是非常重要的信息。諸如筆記本電腦、手機和車輛的常規的配備有電池的設備可以估計電池的SOC，然后可以基于所估計的SOC向用戶提供包括電池的可用時間或充電量在內的信息。

電池的SOC通常以相對于電池的滿充電容量(FCC)的剩余量的百分比的形式進行顯示。可以使用多種方法來估計電池的SOC，并且其中一種常規方法是使用庫侖計數法來估計SOC的方法。庫侖計數法是通過積累電池的輸入/輸出電流以及將所積累的電流加入初始容量/從初始容量減去而找到SOC的方案。然而，當SOC的初始值中存在誤差或者當所測量的電流的誤差隨著時間經過而累積時，庫倫計數法可能提供有限的準確度。使用卡爾曼濾波器來估計SOC和健康狀態(SOH)的方法可以被用來克服這種局限。為了提高估計的準確度，電池模塊及其參數應當是準確的。應當準確考慮參數的變化的信息。然而，由于其需要較多的時間和設備，獲得這種準確信息是不容易的。此外，如果電池的類型或容量不相同，應當再次進行新測試，這增加了更多麻煩。另外，對于電池的參數，隨著電池的老化，卡爾曼濾波器的SOC/SOH的估計準確度將降低，這是因為其參數值將隨著時間經過而改變。

發明內容

本公開針對一種使用雙擴展卡爾曼濾波器的電池狀態估計方法和系統以及用于執行該方法的記錄介質，其中，使用ARX模型來估計電池參數，并且通過應用滯后參數和擴散參數來估計電池狀態。