[發(fā)明專利]一種鋰電池的SOC在線估測方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910236124.2 | 申請日： | 2019-03-27 |
| 公開（公告）號： | CN109946623B | 公開（公告）日： | 2020-02-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉衛(wèi)平;郭昊天;劉佳;郭玉峰;關(guān)哲;孟金 | 申請（專利權(quán)）人： | 吉林大學(xué) |
| 主分類號： | G01R31/388 | 分類號： | G01R31/388 |
| 代理公司： | 沈陽銘揚聯(lián)創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241 | 代理人： | 屈芳 |
| 地址： | 130012 吉林*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 鋰電池 soc 在線 估測 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種鋰電池的SOC在線估測方法，包括以下步驟：(1)利用改進的安時積分法建立電池SOC模型；(2)建立電池的二階RC等效電路模型，以及建立電池系統(tǒng)的等效離散狀態(tài)空間模型；(3)通過實驗獲得電池的開路電壓與電池荷電狀態(tài)之間的函數(shù)關(guān)系用以獲取荷電狀態(tài)初值；(4)最后用擴展卡爾曼濾波算法進行電池的SOC估測。本發(fā)明在生成SOC方程的過程中，分別通過考慮溫度、放電電流以及循環(huán)次數(shù)的影響來對電池進行容量補償，選用的二階RC等效電路模型具有較高精度且工程上較易實現(xiàn)，并對初值進行定期校準，降低誤差，在提升擴展卡爾曼濾波算法收斂速度的同時，使估測值的精度更高。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電動汽車動力電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池的SOC在線估測方法。
背景技術(shù)
隨著電動汽車的發(fā)展，電池管理系統(tǒng)(Battery management system,BMS)得到了廣泛應(yīng)用，為了充分發(fā)揮電池系統(tǒng)的動力性能，防止電池過充過放，延長使用壽命，優(yōu)化駕駛和提高電動汽車的續(xù)航性能，需要BMS對電池的荷電狀態(tài)(State of Charge,SOC)進行準確估計，電池的SOC是指電池目前所存儲的能量，其作用與燃油汽車系統(tǒng)中的油量表類似，但檢測方法不同，電池的SOC不能通過傳感器直接得到，必須借由其他可測物理量如電池的端電壓、充放電電流、溫度等配合相應(yīng)算法進行估測來獲得。
目前電池SOC估測的主要方法有：開路電壓法、安時積分法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、卡爾曼濾波法等。開路電壓法通過電池開路電壓和SOC存在的數(shù)學(xué)比例關(guān)系來估算電池的SOC，需要電池長時間靜置以達到電壓穩(wěn)定，內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)結(jié)束所需的靜置時間一般在一小時以上，因此不適合在線估測；安時積分法電池電流隨時間積分也會產(chǎn)生累積誤差，還有初始值帶來的誤差等，安時積分法通過將流經(jīng)電池的電流與時間進行積分來估測電池的荷電狀態(tài)，原理簡單，適用于所有電池，但這種方法對于電流測量的準確度要求較高，若電流測量不準，會產(chǎn)生估測誤差，且誤差具有累積性，會隨時間增大；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法需要足夠的運行工況，通過大量的數(shù)據(jù)進行不斷訓(xùn)練，才能計算出比較準確的結(jié)果，且不同的訓(xùn)練方法，有不同的準確性，此算法需要占用很多資源。卡爾曼濾波算法的主要思想是對系統(tǒng)的狀態(tài)做出最小方差意義上的最優(yōu)估計，將電池視為一個動態(tài)系統(tǒng)，荷電狀態(tài)為系統(tǒng)的一個內(nèi)部狀態(tài)，從而對荷電狀態(tài)進行估測，其估測精度一定程度上受模型的精度影響。
發(fā)明內(nèi)容
針對本領(lǐng)域的不足之處，本發(fā)明提出了一種鋰電池的SOC估測方法，其目的在于提高電池SOC的估測準確度。
實現(xiàn)本發(fā)明上述方案的具體步驟如下：
一種鋰電池的SOC在線估測方法，步驟如下：
S1、建立電池的SOC方程；S2、建立電池的二階等效電路模型，并建立電池系統(tǒng)的離散狀態(tài)空間模型；S3、確定電池開路電壓OCV與電池荷電狀態(tài)SOC之間的函數(shù)關(guān)系，用以獲得電池荷電狀態(tài)初值；S4、利用擴展卡爾曼濾波算法進行電池SOC估測。
進一步地，所述步驟S1中建立電池的SOC方程具體包括：S11、考慮溫度影響程度對電池實際可用容量進行校正獲得實際可用容量受溫度影響的校正系數(shù)；S12、考慮放電電流影響程度對電池實際可用容量進行校正獲得實際可用容量受放電倍率影響的校正系數(shù)；S13、考慮老化影響程度對電池實際可用容量進行校正獲得實際可用容量受老化影響的校正系數(shù)。
進一步地，所述步驟S11中，考慮溫度影響程度對電池實際可用容量進行校正，電池實際可用容量與溫度成正相關(guān)，隨著溫度的升高，電池內(nèi)部活性物質(zhì)利用率提高，實際可用容量增大，用KT表示溫度影響系數(shù)，等于T溫度下電池放電總量CT與標稱容量CN比值：
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