[發明專利]一種基于二分法迭代的靜態SOC估算方法

在審

• 申請號: 201810984933.7
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109001643A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 王露;王順利;阮永利;謝非;于春梅;李小霞;李永橋;候光海;張曉琴;熊麗英;喬靜;陳蕾;張麗;王瑤;潘小琴;李進
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G06F17/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于二分法迭代的靜態SOC估算方法，屬于新能源測控領域；該方法根據二分法理論得到逼近迭代方法，通過不斷縮小區間取中間值對比處理，實現了對鋰離子電池靜態SOC值的有效估算；直接利用鋰離子電池由OCV?SOC曲線得到的擬合多項式，避開了變換或近似處理，最大程度上降低了系統處理誤差；該方法通過設置OCV逼近誤差范圍，可以人為調整SOC誤差，實現了精度可控；該方法算法復雜度低，迭代次數少，響應速度快，可實現類似萬用表的功能，從外部直接測量靜態SOC；該方法在傳統查表法和插值法的基礎上，改進為直接利用特性擬合表達式計算的方法，提高精度的同時減少了預先數據處理工作，減小處理單元的運算能力要求，實現了有效的鋰離子電池靜態SOC測算。

技術領域

本發明涉及一種基于二分法迭代的靜態SOC估算方法，屬于新能源測控領域，是一種基于數學函數方程理論的鋰離子電池估算方法。

背景技術

鋰離子電池由于自身比能量高、體積小等特點，對于實現環境友好型的電力應用具有很大的推動作用，目前在汽車、航空航天和便攜電子產品等領域的應用十分廣泛，而在電池管理系統（Battery Management System，BMS）中的核心技術就是鋰離子電池荷電狀態（State of Charge, SOC）的估算，也是一項影響新能源領域發展的瓶頸技術；尋找與創造對SOC的精確估算方法，在此基礎上保障鋰離子電池組的工作性能是急需解決的關鍵問題，對保障鋰離子電池組的工作性能及其能量和安全管理至關重要；針對SOC估算，相關研究機構和高校針展開了大量研究和長期的深入探索；國內外很多期刊，如Journal of PowerSources、Applied Energy、IEEE Transactions on Power Systems和電源技術等，設立了針對性很強的欄目用于相關研究成果展示；國內外相關研究人員目前在鋰離子電池的SOC估算方面取得了巨大進展；現有的鋰離子電池組BMS應用中主流方法是基于安時積分法（Ampere hour，Ah）和開路電壓法（Open Circuit Voltage，OCV）修正的估算方法，結合卡爾曼濾波及其擴展算法、粒子濾波法（Particle Filter，PF）和神經網絡法（Neural Network，NN）等修正參數、消除累積誤差的方法還在研究階段；OCV主要通過經驗公式法和查表法對SOC初值進行修正，對OCV-SOC關系曲線的利用效率不高，使SOC初始估算值偏差較大，導致之后安時積分過程誤差累積更加嚴重。

發明內容

本發明的目的是克服現有開路電壓估算靜態SOC方法的不足，提供一種基于二分法迭代逼近的方法，解決鋰離子電池應用中靜態SOC值精確估算問題。

本發明針對鋰離子電池靜態SOC值的精確估算目標，通過二分法不斷縮小取值區間和中間值比較的處理過程，實現了對鋰離子電池靜態SOC值的有效迭代估算；該方法直接利用鋰離子電池開路電壓(OCV)與SOC標定試驗得到的OCV-SOC曲線擬合多項式，不需做任何變換或近似處理，最大程度上降低了系統處理的誤差；該方法對SOC的估算精度可以預先設定，通過設置OCV逼近誤差范圍，可以人為的調整SOC偏離的誤差，以滿足期望的精度要求，實現了精度的可控性。

本發明針對傳統OCV修正Ah的SOC估算的初始SOC估算精度偏差問題，提出基于二分法的迭代逼近處理方法，源于數學函數與方程解的處理方法，在傳統查表法和插值法的基礎上，改進為直接利用OCV-SOC特性擬合表達式通過該的方法，提高精度的同時減少了預先數據處理的工作，對BMS處理單元的運算能力要求進一步減小，實現了鋰離子電池靜態SOC的有效測算；該方法算法復雜度低，循環迭代次數少，響應速度快，可以實現從外部檢測SOC，如同萬用表測量電壓一般的快速響應，方便了鋰離子電池靜態SOC的測量；本發明可為不同應用場景下的鋰離子電池靜態SOC估算提供方法參考，具有計算過程簡單、適應性好和精度高的優點。

附圖說明.

圖1 是本發明使用的OCV-SOC曲線示意圖；

圖2 是本發明對OCV-SOC曲線的第一次迭代處理過程；