[發明專利]一種OCV-SOC標定實驗方法、電池等效模型參數辨識方法及SOC估算方法

在審

• 申請號: 201910315794.3
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN109991548A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 王玉華;金晨;蔡慧;徐海順;程淑亞
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/387
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊樂

1.一種電池OCV-SOC標定實驗方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：通過鋁空氣電池的放電實驗(22)獲取鋁空氣電池荷電狀態SOC和開路電壓OCV的實驗數據(23)并得出SOC-OCV實驗關系曲線(26)；

步驟二：在Matlab對鋁空氣電池的SOC和OCV的實驗數據(23)進行擬合并得到擬合式(24)；

步驟三：將由擬合式(24)得到的SOC-OCV擬合曲線(25)和實驗得到的SOC-OCV實驗關系曲線(26)進行對比并得出OCV-SOC對比誤差曲線(27)。

2.根據權利要求1所述的一種電池OCV-SOC標定實驗方法，其特征在于：獲得SOC-OCV實驗關系曲線(26)步驟如下：

S1：在保證鋁空氣電池滿電量的情況下，對鋁空氣電池進行恒流放電；

S2：鋁空氣電池SOC每減少5％，靜置1小時并記錄SOC和OCV值；

S3：重復S1和S2，直至鋁空氣電池SOC為5％，靜置1小時并記錄SOC和OCV值；

S4：繼續恒流放電，直至截止電壓2.9V，靜置1小時并并記錄SOC和OCV值；

S5：整理所得到的數據并得到SOC-OCV實驗關系曲線(26)。

3.根據權利要求2所述的一種電池OCV-SOC標定實驗方法，其特征在于：用不同的放電倍率分別對鋁空氣電池進行恒流放電，重復S1至S4并得到與不同放電倍率相對應的多組SOC和OCV實驗數據(23)以及多組SOC-OCV實驗關系曲線(26)。

4.根據權利要求2或3所述的一種鋁空氣的OCV-SOC標定實驗方法，其特征在于：放電倍率包括0.1C、0.2C、0.3C、0.4C，從而得到四組實驗數據(23)以及四組SOC-OCV實驗關系曲線(26)，其中C為鋁空氣電池的實際容量。

5.根據權利要求4所述的一種電池OCV-SOC標定實驗方法，其特征在于：分別對放電倍率為0.1C、0.2C、0.3C、0.4C所得到的實驗數據(23)進行擬合并分別得到四組擬合式(24)。

6.根據權利要求5所述的一種電池OCV-SOC標定實驗方法，其特征在于：根據四組擬合式(24)得出鋁空氣電池在任一放電倍率下的SOC與OCV的關系式：其中y為OCV值，x為SOC值，C₀、C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆、C₇為待定系數。

7.根據權利要求5或6所述的一種電池OCV-SOC標定實驗方法，其特征在于：分別對四組擬合式(24)進行最小二乘法擬合并得到C₀、C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆、C₇的關系表達式。

8.根據權利要求7所述的一種電池OCV-SOC標定實驗方法，其特征在于：將任一放電倍率代入C₀、C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆、C₇的關系表達式，并得到該任一放電倍率下的SOC-OCV擬合關系式，進一步得到SOC-OCV擬合曲線(25)，從而將SOC-OCV擬合曲線(25)和SOC-OCV實驗關系曲線(26)進行對比并得到誤差。

9.一種電池等效模型參數辨識方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟a：建立鋁空氣電池等效電路模型(2)；

步驟b：采用帶有遺忘因子的遞推最小二乘法(10)對鋁空氣電池等效電路模型(2)進行參數(4)辨識；

步驟c：建立參數特性曲線，參數特性曲線包括SOC特性曲線(28)。

10.一種SOC估算方法，其特征在于：包括基于權利要求7所述SOC-OCV擬合曲線(25)及權利要求8所述的SOC特性曲線(28)得到開路電壓法，將開路電壓法和安時積分法綜合運用估算鋁空氣電池SOC，具體步驟如下：

Q1：在鋁空氣電池的放電初始階段，t＝0時，采用開路電壓法確定鋁空氣電池初始荷電狀態SOC₀；

Q2：基于Q1，在鋁空氣電池放電過程中，0＜t＜300時，實時對其放電電流進行積分運算，采用安時積分法對鋁空氣電池SOC進行估算；

Q3：基于Q2，在鋁空氣電池放電過程中，300≤t≤500時，綜合運用開路電壓法和安時積分法對鋁空氣電池SOC進行估算；

Q4：放電末尾階段，t＞500時，電壓急劇下降，使用開路電壓法對鋁空氣電池SOC進行估算；以上Q1至Q4中，t為鋁空氣電池的放電時間。