[發(fā)明專利]一種鋰離子電池SOC估測算法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910446731.1 | 申請日： | 2019-05-27 |
| 公開（公告）號： | CN110261778B | 公開（公告）日： | 2020-08-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 彭富明;李慶超;方斌 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京理工自動化研究院有限公司 |
| 主分類號： | G01R31/367 | 分類號： | G01R31/367 |
| 代理公司： | 南京泰普專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32360 | 代理人： | 張磊 |
| 地址： | 211100 江蘇省南京市麒*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 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 鋰離子電池 soc 估測 算法 | ||
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池SOC估測算法，主要步驟包括建立鋰離子電池模型，利用放電靜置法確定SOC?OCV的關(guān)系，離線狀態(tài)下估計電池模型初始參數(shù)，在線狀態(tài)下利用帶遺傳因子的最小二乘法進行電池模型參數(shù)辨識，利用狀態(tài)觀測器觀測SOC。本發(fā)明算法本發(fā)明算法結(jié)合帶遺傳因子的最小二乘法進行實時參數(shù)辨識和狀態(tài)觀測器進行SOC觀測，實現(xiàn)簡單，實用性強，通過利用狀態(tài)觀測器解決了傳統(tǒng)卡爾曼濾波器計算量大，難以應(yīng)用實際的問題，并且通過狀態(tài)觀測器保證了鋰離子電池估測算法的準(zhǔn)確性，估算精度高。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電池荷電狀態(tài)（SOC）估算領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池SOC估測算法。
背景技術(shù)
動力電池，作為電動汽車的主要能源，它的 SOC 是能源管理系統(tǒng)中最重要和最基礎(chǔ)的參數(shù)之一；只有準(zhǔn)確的 SOC 值估算才能進行合理的能源分配，從而更有效地利用有限能源；也能正確預(yù)測車輛的剩余行駛里程。SOC的定義是電池的荷電狀態(tài)，它是用來表示電池的剩余電量。準(zhǔn)確電池荷電狀態(tài)是進行電動汽車能系統(tǒng)管理前提和先決條件。電池是一個復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，用于電動車輛時，因電子設(shè)備繁多，噪聲干擾復(fù)雜，難以得到準(zhǔn)確的噪聲統(tǒng)計；加之外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境參數(shù)變化隨機性，使系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型不夠準(zhǔn)確，產(chǎn)生模型誤差，因此必須對電池荷電狀態(tài)估計的抗干擾能力和自適應(yīng)能力進行研究，提高估計的魯棒性對電池荷電狀態(tài)的有效性。
目前現(xiàn)有的SOC估算方法中，基于電流積分法的安時計量法容易形成累積誤差；基于電池端電壓測量的開路電壓法和電動勢法，需要電池長時間靜置，無法實時估算 SOC值；基于大量樣本數(shù)據(jù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，需要以大量的數(shù)據(jù)樣本為依據(jù)提供可靠的訓(xùn)練方法；基于電池狀態(tài)空間模型和遞推方程的卡爾曼濾波方法，計算量大，實際應(yīng)用困難。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：提供一種鋰離子電池SOC估測算法，解決傳統(tǒng)鋰離子電池SOC估測算法計算量大，估算精度低，實現(xiàn)困難的問題。
技術(shù)方案：一種鋰離子電池SOC估測算法，主要包括以下步驟：
步驟1：建立戴維南鋰離子電池模型；
步驟2：利用間歇放電靜置法確定SOC-OCV的關(guān)系；
步驟3：離線狀態(tài)下估計電池模型初始參數(shù)；
步驟4：在線狀態(tài)下帶遺傳因子的最小二乘法進行電池模型參數(shù)的辨識；
步驟5：利用狀態(tài)觀測器觀測SOC。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，建立二階戴維南鋰離子電池模型，使用開路電壓E(t)表示電壓源，R表示電池的歐姆電阻，使用二階阻容環(huán)路模擬電池的極化過程。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，利用間歇放電靜置法確定SOC-OCV的關(guān)系，首先將電池完全充電至100％SOC，其次，每10%SOC下使用負脈，電流對電池進行放電，然后靜止1h以消除極化反應(yīng)，最后求靜置時的平均值以獲得SOC-OCV曲線，脈沖放電電流設(shè)定為C/2,其放電時間寬度對應(yīng)于一定量的電荷，即10%SOC。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在離線狀態(tài)下估計電池模型初始參數(shù)，根據(jù)放電結(jié)束后電池內(nèi)部歐姆電阻上產(chǎn)生的壓降消失的過程，可得電池歐姆內(nèi)阻：
，
為輸出電流，采用兩個阻容環(huán)節(jié)疊加的方式模擬電池的極化過程，Cs和Rs組成的RC并聯(lián)電路時間常數(shù)較小，用于模擬電池在電流突變時的電壓快速變化的過程，Cp和Rp并聯(lián)電路的時間常數(shù)較大，用于模擬電壓緩慢變化的過程，假設(shè)電池在(t0-tr)期間先放電一段時間，然后剩余時間處于靜置狀態(tài)，其中t0為放電開始時刻，td為放電停止時刻，tr為靜置停止時間，在此過程中RC網(wǎng)路電壓為：
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