[發明專利]一種鋰離子電池內阻與荷電狀態同步估算方法

有效

• 申請號: 201810732479.6
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108459278B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 史志浩;蔣觀峰;王攀;陳迪;俞洋
• 申請（專利權）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: 北京君恒知識產權代理有限公司 11466
• 代理人: 鄭黎明

本發明公開了一種鋰離子電池內阻與荷電狀態同步估算方法，包括以下步驟：對鋰離子電池管理系統進行初始化處理；對鋰離子電池的電壓、電流和溫度進行檢測采集；建立鋰離子電池等效電路模型，對鋰離子電池等效模型進行離散化處理；建立擴展卡爾曼濾波模型的荷電狀態與內阻的狀態方程和端電壓的測量方程；建立荷電狀態與內阻的狀態預測方程和端電壓的輸出預測方程；確定誤差協方差矩陣及修正系數；對荷電狀態與內阻的狀態預測方程進行更新，確定實時荷電狀態和鋰離子電池內阻，并對誤差協方差矩陣進行更新；優點是實時同步估算鋰離子電池的內阻和鋰離子電池的荷電狀態，減小鋰離子電池老化和內阻變化對鋰離子電池荷電狀態估算的影響。

技術領域

本發明涉及電池荷電狀態估算領域，尤其涉及一種鋰離子電池內阻與荷電狀態同步估算方法。

背景技術

鋰離子電池由于容量大和較環保等優點得到廣泛的應用如：汽車電池、航空和船舶領域，通常情況下鋰離子電池會串聯多組進行應用，由于各鋰離子電池的性能不一，為避免在長期使用時產生過度充放電，鋰離子電池管理系統就必不可少。在鋰離子電池的管理系統中電池的荷電狀態是顯示電池組狀態的重要參數之一，而且鋰離子電池為功率型電池，多用于大電流工作場合，電池溫度變化比較大，電池溫度變化和電池的老化都會引起內阻變化，內阻的變化是鋰離子電池估算SOC(荷電狀態)的技術難點，估算SOC的現有技術有按時積分法計算SOC和卡爾曼濾波算法計算SOC，按時積分法計算SOC在初始值SOC不準確時無法校準SOC且產生的誤差會累計，對溫度和老化引起的內阻變化無法進行補償；卡爾曼濾波算法計算SOC時需要靜止狀態下對鋰離子電池進行完全充放電實驗，獲得內阻表進行SOC估算，在現實情況下無法進行實時估算和電池老化誤差的補償。

發明內容

本發明所要解決的技術問題為：提供一種可減小鋰離子電池內阻變化和電池老化對電池荷電狀態估算影響的同步估算鋰離子電池內阻和鋰離子電池荷電狀態的方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種鋰離子電池內阻與荷電狀態同步估算方法，包括以下步驟：

步驟1：對鋰離子電池管理系統進行初始化處理；

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；

步驟4：建立擴展卡爾曼濾波模型的荷電狀態與內阻的狀態方程和端電壓的測量方程；

步驟5：建立荷電狀態與內阻的狀態預測方程和端電壓的輸出預測方程；

步驟6：確定誤差協方差矩陣及修正系數；

步驟7：對荷電狀態與內阻的狀態預測方程進行更新，確定實時荷電狀態和鋰離子電池內阻，并對誤差協方差矩陣進行更新。

優選的，所述步驟2，對電壓的檢測采集為通過設置在單體鋰離子池電極兩端的采集線進行電壓模擬量采集，將采集到的電壓模擬量，傳輸到電池監控芯片進行A/D轉換處理為電壓數字量，得到采樣電壓；對電流的檢測采集為將檢測到的電壓數字量輸送到電壓-電流轉換器，得到采樣電流；對溫度的檢測采集為檢測采集設置在單體鋰離子電池特定位置的熱敏電阻兩端的電壓模擬量，將熱敏電阻兩端的電壓模擬量傳輸到電池監控芯片進行A/D轉換處理為數字量，得到采樣溫度。

優選的，所述步驟3，鋰離子電池的等效電路由鋰離子電池的開路電壓U_oc和電池內阻R₀串聯形成，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＝U_oc(SOC)+I×R₀