[發明專利]鋰離子電池荷電狀態估算方法和裝置

有效

• 申請號: 201580077027.3
• 申請日: 2015-02-28
• 公開（公告）號: CN107533105B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 姜久春;張彩萍;趙婷;張維戈;王占國;龔敏明;吳健;孫丙香;時瑋;李雪;牛利勇;李景新;黃彧;黃勤河;鮑諺
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01R31/3842
• 分類號: G01R31/3842
• 代理公司: 11246 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱琨

1.一種鋰離子電池荷電狀態估算方法，所述方法包括步驟：

A、擬合鋰離子電池的開路電壓與荷電狀態關系；

B、利用觀測器方法估算鋰離子電池荷電狀態；

C、對于步驟B中估算出的鋰離子電池荷電狀態，如果大于預定閾值，則使用觀測器方法估算鋰離子電池荷電狀態，如果小于預定閾值，則使用安時積分法估算鋰離子電池荷電狀態；

所述預定閾值為：根據開路電壓與荷電狀態關系導數最小值所對應的鋰離子電池荷電狀態值；

步驟A中擬合鋰離子電池的開路電壓與荷電狀態關系包括：

A1、在辨識工況下采集鋰離子電池的端電壓、鋰離子電池充電或放電電流、鋰離子電池充放電安時數與容量的比值；

A2、利用步驟A1的采集量，辨識鋰離子電池的歐姆內阻、極化電阻、極化電容以及開路電壓與荷電狀態擬合關系的系數；

開路電壓OCV與荷電狀態s的擬合關系為：

OCV＝f(s)＝a+b·(-ln(s))^α+c·s+d·exp(s)，

其中α為預定指數，

相應地，所述開路電壓與荷電狀態擬合關系的系數為a，b，c和d；

所述辨識工況為：取一定數量的樣本鋰離子電池，將樣本鋰離子電池的荷電狀態充電或放電至中間值，按照I₁，I₂，I₃，…I_k，…，I_N，-I₁，-I₂，-I₃，…-I_k，…，-I_N安培的電流進行相等時間間隔的充、放電，并根據步驟A1在每個時間間隔內采集預定次數的數據。

2.根據權利要求1中所述的鋰離子電池荷電狀態估算方法，其特征在于，所述辨識工況為：取一定數量的樣本鋰離子電池，將樣本鋰離子電池的荷電狀態充電或放電至中間值，按照I₁，-I₁，I₂，-I₂，I₃，-I₃，…I_k，-I_k…，I_N，-I_N安培的電流進行相等時間間隔的充、放電，并根據步驟A1在每個時間間隔內采集預定次數的數據。

3.根據權利要求1或2中任一項所述的鋰離子電池荷電狀態估算方法，其特征在于，所述步驟A2中辨識鋰離子電池的歐姆內阻，極化電阻，極化電容以及開路電壓與荷電狀態擬合關系的系數的方法為：

以采集到的端電壓、鋰離子電池充電或放電電流、鋰離子電池充放電安時數與容量的比值作為模型輸入，經過數學運算組成輸入矩陣Φ(1)，Φ(2)……Φ(n)，其中n為總的數據采集次數；

按照以下方式迭代，辨識鋰離子電池的歐姆內阻、極化電阻、極化電容以及開路電壓與荷電狀態擬合關系的系數：

P(0)＝C·I

其中C為任意常數，為第k次迭代中的鋰離子電池的歐姆內阻、極化電阻、極化電容以及開路電壓與荷電狀態擬合關系的系數組成的向量，總迭代次數為n，λ為遺忘因子，取值在0到1之間，Y(k)為第k次迭代中鋰離子電池的端電壓值。

4.權利要求1或2中任一項所述的鋰離子電池荷電狀態估算方法，其特征在于，在全壽命區域內取樣樣本鋰離子電池，充放電測試溫度范圍為0℃-45℃之間。