[發明專利]一種計及溫度和循環次數的鋰離子電池SOC估計方法

有效

• 申請號: 201811031989.7
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109143097B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 劉征宇;朱誠誠;尤勇;姚利陽;楊昆
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種計及溫度和循環次數的鋰離子電池SOC估計方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)建立鋰電池模型，包括電池模型、溫度模型和循環損失模型；具體為：

1)電池模型：

其中，V_batt為電池端電壓，E₀為電池恒壓，K為極化常數，C為電池可用容量，it＝∫idt為電池實際電量，i^*為濾波后的電池電流，A_b為指數區振幅，B為指數區時間常數逆，D為極化電壓斜率，R分別為電池歐姆內阻，i為電池電流；R_pol為極化內阻；

2)溫度模型:

其中，T是電池溫度，T_ref為電池參考溫度，T_a是環境溫度，為開路電壓溫度系數，α和β是Arrhenius常數，是電池容量溫度系數；

3)循環損失模型：

R＝R_initial+R_cycle (6)

C＝C_initial-C_cycle (7)

其中R_initial、R_cycle分別為新電池或零循環電池內阻、電池循環內阻，C_initial、C_cycle分別為新電池或零循環電池容量、電池循環衰減容量；

(2)做鋰電池恒流放電實驗，對鋰電池模型參數進行識別；

(3)以安時積分法作為狀態方程、鋰電池模型作為觀測方程；

(4)利用EKF算法進行SOC估計。

2.根據權利要求1所述的一種計及溫度和循環次數的鋰離子電池SOC估計方法，其特征在于：所述的電池模型中，電池模型的極化內阻和濾波電流如下建立：

1)充、放電過程極化內阻R_pol分別表示如下：

2)描述鋰電池動態特性而引入濾波電流i^*，其在下式給出:

其中，I(s)為電池電流的的拉普拉斯變換，t_d是電池響應時間，通過實驗測得。

3.根據權利要求2所述的一種計及溫度和循環次數的鋰離子電池SOC估計方法，其特征在于：步驟(1)中所述的循環損失模型中，循環內阻和循環衰減容量如下建立：

R_cycle＝k_cycle(N)^1/2 (11)

C_cycle＝C_initial·ζ (12)

其中，N為電池循環次數，k_cycle是定義的系數，ζ為容量損失系數，L_calendar為日歷壽命損失，L_cycle循環次數損失，A為常數，E_a為電池活化能，R_g為氣體常數，T為電池溫度，z為冪因子。

4.根據權利要求3所述的一種計及溫度和循環次數的鋰離子電池SOC估計方法，其特征在于：步驟(2)所述的恒流放電實驗為：

基于兩個不同環境溫度下的恒流放電實驗曲線，每條曲線上取四個點，每個點的信息包括電池端電壓V_i^j、已使用電量和電池溫度其中i表示第i條曲線，j表示第j個點。