[發(fā)明專利]一種鋰離子電池內(nèi)阻與荷電狀態(tài)同步估算方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810732479.6 | 申請日： | 2018-07-05 |
| 公開（公告）號： | CN108459278B | 公開（公告）日： | 2021-01-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 史志浩;蔣觀峰;王攀;陳迪;俞洋 | 申請（專利權(quán)）人： | 寧波均勝科技有限公司 |
| 主分類號： | G01R31/389 | 分類號： | G01R31/389;G01R31/387;G01R31/388;G01R31/367 |
| 代理公司： | 北京君恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11466 | 代理人： | 鄭黎明 |
| 地址： | 315000 浙*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 鋰離子電池 內(nèi)阻 狀態(tài) 同步 估算 方法 | ||
1.一種鋰離子電池內(nèi)阻與荷電狀態(tài)同步估算方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1：對鋰離子電池管理系統(tǒng)進行初始化通電；
步驟2：對鋰離子電池的電壓、電流和溫度進行檢測采集；
步驟3：建立鋰離子電池等效電路模型，對鋰離子電池等效電路模型進行離散化處理，所述的鋰離子電池的等效電路由鋰離子電池的開路電壓Uoc和電池內(nèi)阻R0串聯(lián)形成，該鋰離子電池等效電路模型的端電壓為鋰離子電池的輸出端電壓：
U＝Uoc(SOC)+I×R0
其中SOC為鋰離子電池的荷電狀態(tài)，鋰離子電池開路電壓Uoc(SOC)是關(guān)于SOC的函數(shù)，I為流經(jīng)鋰離子電池的電流，U為鋰離子電池的端電壓，SOCinit為鋰離子電池初始狀態(tài)的SOC，通過鋰離子電池開路電壓表可查得當前溫度下開路電壓下的SOCinit；
對鋰離子電池等效電路模型進行離散化處理可得：
其中SOC(k)為k時刻的荷電狀態(tài)，I(k)為k時刻流經(jīng)鋰離子電池的電流，I(k-1)為k-1時刻流經(jīng)鋰離子電池的電流，SOC(k-1)為k-1時刻的荷電狀態(tài)；
步驟4：建立擴展卡爾曼濾波模型的荷電狀態(tài)與內(nèi)阻的狀態(tài)方程和端電壓的測量方程，荷電狀態(tài)與內(nèi)阻的狀態(tài)方程：端電壓的測量方程：Y(k)＝Uoc(k-1)-x2×I(k-1)+w
其中，x1為SOC、x2為內(nèi)阻R0，X(k)為以k時刻的x1和x2建立的矩陣既X(k)＝[x1x2]T＝[SOCR0]T，X(k-1)為以K-1時刻的x1和x2建立的矩陣，Y(k)為k時刻鋰離子電池的端電壓U(k)，I(k)為k時刻流經(jīng)電池的電流，I(k-1)為k-1時刻流經(jīng)電池的電流，T為采樣時刻，Cactual為鋰離子電池的實際電量，ε為庫倫效率，隨機變量v為過程噪聲，認為是均值為0、協(xié)方差矩陣為Q的白噪聲；隨機變量w為測量噪聲，認為是均值為0、協(xié)方差矩陣為R的白噪聲；
步驟5：建立荷電狀態(tài)與內(nèi)阻的狀態(tài)預(yù)測方程和端電壓的輸出預(yù)測方程，荷電狀態(tài)與內(nèi)阻的狀態(tài)預(yù)測方程：
端電壓的輸出預(yù)測方程：
其中，為k-1時刻鋰離子電池管理系統(tǒng)對k時刻荷電狀態(tài)與內(nèi)阻的預(yù)測矩陣，為k-1時刻荷電狀態(tài)與內(nèi)阻的預(yù)測矩陣，為k時刻的端電壓U(k)的預(yù)測值，為k-1時刻的電池開路電壓Uoc(k-1)的預(yù)測值，為內(nèi)阻R0的預(yù)測值；
步驟6：確定誤差協(xié)方差矩陣及修正系數(shù)，
誤差協(xié)方差矩陣：P(k|k-1)＝A(k-1)P(k-1)AT(k-1)+Q
修正系數(shù)：K(k)＝P(k)CT(k)(C(k)P(k)CT(k)+R)-1
其中，P(k-1)為k-1時刻的誤差協(xié)方差矩陣，P(k|k-1)為k-1時刻鋰離子電池管理系統(tǒng)對k時刻誤差協(xié)方差矩陣的估算矩陣，P(k)為k時刻的誤差協(xié)方差矩陣，K(k)為k時刻的修正系數(shù)，A(k-1)為k-1時刻的狀態(tài)單位矩陣，AT(k-1)為k-1時刻的狀態(tài)單位矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣，CT(k)為觀測矩陣C(k)的轉(zhuǎn)置矩陣，其中狀態(tài)單位矩陣A和觀測矩陣C(k)分別為：
步驟7：荷電狀態(tài)與內(nèi)阻的狀態(tài)預(yù)測方程進行的更新：通過關(guān)系式對荷電狀態(tài)與內(nèi)阻的狀態(tài)預(yù)測方程進行更新，為k時刻修正后荷電狀態(tài)與內(nèi)阻的預(yù)測矩陣，既最優(yōu)矩陣，實現(xiàn)鋰離子電池內(nèi)阻與荷電狀態(tài)同步估算；
步驟8：誤差協(xié)方差矩陣的更新，通過關(guān)系式P(k)＝(12-K(k)C(k))P(k|k-1)對誤差協(xié)方差矩陣進行更新，更新后的誤差協(xié)方差矩陣P(k)將用于下一輪循環(huán)中，其中I2為2階單位矩陣。
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