[發明專利]估算電池荷電狀態的方法

有效

• 申請號: 201910734269.5
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110361657B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 賀盾;陳福;孟超
• 申請（專利權）人: 廈門海泰新能技術有限公司
• 主分類號: G01R31/382
• 分類號: G01R31/382
• 代理公司: 廈門龍格專利事務所(普通合伙) 35207
• 代理人: 婁燁明

1.估算電池荷電狀態的方法，其特征在于，包括如下步驟：

建立電池等效電路模型；其中，所述電池等效電路模型用于匹配電化學阻抗譜并模擬電池動態變化，其包括電壓源和擴散單元；所述電壓源用于表征電化學電動勢；所述擴散單元用于表征擴散阻抗，并包括n級RC串聯單元，每級RC串聯單元均并聯于上級RC串聯單元中電容元件的兩端；第1級RC串聯單元的兩端子分別電連接所述電壓源的正、負極，第n級RC串聯單元中電容元件的兩端引出外電路回路；所述n級RC串聯單元中，各級電容元件的容值相同，第2級至第n級的電阻元件的阻值相同，第1級電阻元件的阻值為擴散電阻可調值；

測定電池的電化學阻抗譜；

在頻域下推導等效電路模型的總阻抗，并根據所測定的電化學阻抗譜，對等效電路模型中各元件的值進行參數擬合；

根據擬合結果，在時域下獲得路端電壓U_out與電池荷電狀態SOC、放電電流I_t、時刻t的關系，即U_out＝f(I_t,SOC,t)；

測得路端電壓U_out和放電電流I_t，并通過上述關系反向計算任一時刻t的荷電狀態SOC。

2.如權利要求1所述的估算電池荷電狀態的方法，其特征在于，在計算出荷電狀態SOC后還包括如下步驟：通過卡爾曼濾波方法反向校正路端電壓U_out與荷電狀態SOC的對應關系。

3.如權利要求1所述的估算電池荷電狀態的方法，其特征在于：

所述等效電路模型的n級RC串聯單元中，各級電容元件的容值均為C，第2級至第n級的電阻元件的阻值均為R；

所述等效電路模型在頻域下的總阻抗Z(w)包括擴散阻抗Z_Diffusion(w)，其計算公式為：Z(w)＝Z_Diffusion(w)；

其中，

4.如權利要求3所述的估算電池荷電狀態的方法，其特征在于：所述等效電路模型還包括設于所述外電路回路的極化單元，其包括相互串聯的極化內阻R₀、極化電感L₀、第一RC并聯單元和第二RC并聯單元；

所述第一RC并聯單元由電容元件C_rc1和電阻元件R_rc1并聯構成，所述第二RC并聯單元由電容元件C_rc2和電阻元件R_rc2并聯構成；

所述頻域下的總阻抗Z(w)還包括極化阻抗Z_Pol(w)，即Z(w)＝Z_Diffusion(w)+Z_Pol(w)；

其中，

5.如權利要求4所述的估算電池荷電狀態的方法，其特征在于：所述等效電路模型還包括設于所述外電路回路的相位偏移單元，其為由電感元件L_lc和電容元件C_lc并聯構成的LC并聯單元；

所述頻域下的總阻抗Z(w)還包括相位偏移單元的阻抗Z_CPE(w)，即Z(w)＝Z_Diffusion(w)+Z_Pol(w)+Z_CPE(w)；

其中，

6.如權利要求3所述的估算電池荷電狀態的方法，其特征在于：

所述第1級RC串聯單元中電阻元件的阻值為R_x；

所述在時域下獲得的路端電壓U_out與電池荷電狀態SOC、放電電流I_t、時刻t的關系通過以下公式的迭代結合得到：

其中，i在1-n中取值；表示第i個電容在t+1時刻的擴散電容電壓值；表示第i個電容在t時刻的擴散電容電壓值；當i＝1時，U_C1代表路端電壓U_out；

Δt表示采樣時間；I_Rx表示I_R矩陣中第n個元素，即電阻Rx的電流；[I_t,I_R(1:n-1)]表示由I_t、I_R1、I_R2、……、I_Rn-1構成的1*n階矩陣；I_t表示放電電流；I_R(1:n-1)表示I_R矩陣中的第1到第n-1個元素。