[發(fā)明專利]一種混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)估計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711262700.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN108020791A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐帥帥;高迪駒;丁椿夏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/36
• 分類號(hào): G01R31/36
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周榮芳

本發(fā)明公開了一種混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)估計(jì)方法，其包括以下步驟：步驟1：建立混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組一階RC等效電路模型；步驟2：推導(dǎo)出磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組離散形式的狀態(tài)方程和觀測(cè)方程；步驟3：將開路電壓Uocv、等效內(nèi)阻R0、極化電阻Rp、極化電容Cp與荷電狀態(tài)SOC的關(guān)系分別進(jìn)行分段線性擬合；并在額定容量QN和等效內(nèi)阻R0中引入受電池老化影響的衰減量Qloss；步驟4：通過自適應(yīng)卡爾曼濾波算法估計(jì)混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)SOC。本發(fā)明從混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組的動(dòng)態(tài)特性出發(fā)，引入阿倫尼烏斯方程并考慮老化因素對(duì)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組的影響，提高了SOC估算的準(zhǔn)確性，為實(shí)際工程應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)力電池組使用領(lǐng)域，具體涉及一種混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)估計(jì)方法。

背景技術(shù)

由于世界石油危機(jī)和空氣污染的日益嚴(yán)重，采用太陽能、風(fēng)能、蓄電池等新能源構(gòu)成的混合動(dòng)力船舶受到了世界各地政府和企業(yè)的重視，且逐漸成為船舶行業(yè)主要的發(fā)展趨勢(shì)。隨著混合動(dòng)力船舶的普及，電池管理系統(tǒng)(Battery Management System，BMS)在混合動(dòng)力船舶方面得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展；由于磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在估算荷電狀態(tài)(State of Charge，SOC)過程中容易受到諸如充放電電流、環(huán)境溫度、自放電、電池老化等因素的影響；為充分發(fā)揮混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組的動(dòng)力性能、提高動(dòng)力電池組使用的安全性、延長(zhǎng)動(dòng)力電池組的使用壽命，有必要對(duì)混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組組的SOC進(jìn)行預(yù)測(cè)估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)估計(jì)方法，以降低估算SOC過程的計(jì)算量，提高SOC的精確性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)估計(jì)方法，其包括以下步驟：

步驟1：建立混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組一階RC等效電路模型；所述一階RC等效電路模型由極化電阻Rp和極化電容Cp并聯(lián)后再與等效內(nèi)阻R0、開路電壓Uocv串聯(lián)組成；

步驟2：選擇極化電壓Up、荷電狀態(tài)SOC作為一階RC等效電路模型的狀態(tài)變量，負(fù)載電流IL、負(fù)載電壓UL分別作為一階RC等效電路模型的輸入、輸出，推導(dǎo)出磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組離散形式的狀態(tài)方程和觀測(cè)方程；

步驟3：將開路電壓Uocv、等效內(nèi)阻R0、極化電阻Rp、極化電容Cp與荷電狀態(tài)SOC的關(guān)系分別進(jìn)行分段線性擬合，用于引入受SOC和電池老化影響的參數(shù)；并在額定容量QN和等效內(nèi)阻R0中引入受電池老化影響的衰減量Qloss；

步驟4：通過自適應(yīng)卡爾曼濾波算法估計(jì)混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)SOC。

上述的混合動(dòng)力船舶磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組荷電狀態(tài)估計(jì)方法，其中，步驟2具體包括以下步驟：

步驟2.1：由磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組一階RC等效電路原理及基爾霍夫定律可得：