[發(fā)明專利]電池荷電狀態(tài)估算方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580031120.0
• 申請(qǐng)日: 2015-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN106716158B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彩萍;姜久春;王樂一;李雪;張維戈;王占國;龔敏明;吳健;孫丙香;時(shí)瑋;趙婷;牛利勇;李景新;黃彧;黃勤河;鮑諺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/367
• 分類號(hào): G01R31/367
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.一種電池荷電狀態(tài)估算方法，所述方法包括步驟：

A、獲取電池基本參數(shù)；所述電池基本參數(shù)為極化電阻、極化電容和電池的歐姆電阻；

B、擬合電池開路電壓與荷電狀態(tài)之間的關(guān)系模型；

C、基于電池等效電路模型，建立電池的狀態(tài)方程；

D、調(diào)整狀態(tài)方程的參數(shù)，觀察對(duì)荷電狀態(tài)估算精度的影響，得出電池基本參數(shù)以及開路電壓表達(dá)式中的系數(shù)對(duì)荷電狀態(tài)估算精度的影響，獲得關(guān)鍵參數(shù)；

E、采用牛頓迭代法對(duì)關(guān)鍵參數(shù)建立更新方程，將更新方程與觀測(cè)器估算荷電狀態(tài)方法聯(lián)合應(yīng)用估算電池荷電狀態(tài)；

所述電池基本參數(shù)以及開路電壓表達(dá)式中的系數(shù)對(duì)荷電狀態(tài)估算精度的影響由下式確定：

其中為電池荷電狀態(tài)穩(wěn)態(tài)估算誤差，

ΔR_總為電池總內(nèi)阻誤差，

L₂為對(duì)電池荷電狀態(tài)一階導(dǎo)數(shù)的誤差反饋量的增益系數(shù)，

Δa_i為OCV-SOC曲線線性化后的斜率誤差，

Δb_i為OCV-SOC曲線線性化后的截距誤差，

Q為電池容量，

soc(t)為電池荷電狀態(tài)與時(shí)間的關(guān)系，

為OCV-SOC曲線線性化后斜率估計(jì)值，

i為電池電流；

所述獲取電池基本參數(shù)的方法包括：

A1、選取特定容量的電池樣本；

A2、將電池樣本電量放空后靜置第一預(yù)定時(shí)間；

A3、對(duì)電池樣本充電，每當(dāng)充入的電量達(dá)到其容量預(yù)定比例后，停止充電并靜置第二預(yù)定時(shí)間，靜置后測(cè)量電池的開路電壓；

A4、根據(jù)電池開路電壓與荷電狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲取電池的基本參數(shù)；

所述電池開路電壓與荷電狀態(tài)之間的關(guān)系模型的表達(dá)式為：

y＝a-b×(-ln(s))^α+cs，

其中y為電池的開路電壓，s為電池的荷電狀態(tài)，a、b、c為所述關(guān)鍵參數(shù)，α為常數(shù)；

所述基于電池等效電路模型，建立電池狀態(tài)方程為：

其中為電池端電壓估算值，

x_k為電池狀態(tài)，U_p為電池極化電壓，s_k為電池荷電狀態(tài)，

其中I_k為流過電池的電流，R_p、C_p分別為電池的極化電阻和極化電容；

中間變量f(s_k)為電池開路電壓，f(s_k)＝a-b×(-ln(s_k))^α+cs_k，中間變量D_k＝R₀，R₀為電池歐姆內(nèi)阻，

中間變量u_k等于I_k；

所述采用牛頓迭代法對(duì)關(guān)鍵參數(shù)建立更新方程為：

其中θ_i＝[a_i,b_i,c_i]^T為第i次迭代后的關(guān)鍵參數(shù)組成的向量；

關(guān)鍵參數(shù)向量的初值θ₀＝[a₀,b₀,c₀]^T為隨機(jī)數(shù)，μ為設(shè)定步長，y_k為時(shí)刻k電池的端電壓實(shí)際值，為關(guān)鍵參數(shù)的雅可比矩陣且有：

qj為電池充電過程中任意連續(xù)N個(gè)時(shí)段中第j個(gè)時(shí)段充入電池的電量，j＝1,2,...,N，N為預(yù)定值，Q為電池的容量；

所述將更新方程與觀測(cè)器估算荷電狀態(tài)方法聯(lián)合應(yīng)用估算電池荷電狀態(tài)為：

其中x_k和x_k+1分別為此時(shí)刻和下一時(shí)刻的電池狀態(tài)，

中間變量其中R_p、C_p分別為電池的極化電阻和極化電容，中間變量其中Q為電池容量，

y_k和分別為此時(shí)刻電池端電壓的測(cè)量值和估算值；

中間變量L₁為對(duì)電池極化電壓一階導(dǎo)數(shù)的誤差反饋量的增益系數(shù)，L₂為對(duì)電池荷電狀態(tài)一階導(dǎo)數(shù)的誤差反饋量的增益系數(shù)。