[發明專利]基于可變參數一階RC模型計算電池剩余電量的方法

有效

• 申請號: 201911191147.2
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN112858913B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 孫偉;張浩;盛擁軍;王亭沂;官振樂;孫東;范路;王宏偉;李建鵬;徐寶聚
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術檢測中心;勝利油田檢測評價研究有限公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/388;G01R31/389
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 方圓

1.基于可變參數一階RC模型計算電池剩余電量的方法，其特征在于，包括有如下步驟：

構建一階RC電池等效電路模型；其中，E(t)表示電池的電動勢，R₁表示電池內部的歐姆內阻，R₂代表電池內部的極化內阻，C表示電池內部的極化電容，將極化內阻和極化電容并聯來模擬電池內部的動態極化效應；

構建可變參數一階RC模型；其中，在構建得到一階RC電池等效電路模型的基礎上，將極化電阻、極化電容轉換為關于SOC的函數；

對電池進行脈沖放電，分析電池端電壓值的變化情況，得到電池模型參數；

待電池達到穩定狀態后，測試電池端電壓得到電池的OCV(soc)；經過多次脈沖放電，得到電池的OCV(soc)-SOC的關系曲線；利用最小二乘法對電池的OCV(soc)-SOC的關系曲線進行擬合，可得到如下關系式：

OCV_(SOC)＝(3.82×10^-10)SOC⁵-(1.21×10^-7)SOC⁴+(1.51×10^-5)SOC³-(9.3×10^-4)SOC²+0.0293SOC+2.85；

通過對不同SOC下電池電阻的統計，得到Rt與SOC的關系曲線；對Rt與SOC的關系曲線進行擬合，得到Rt與SOC關系式：Rt(soc)＝0.0025SOC-0.8，極化內阻R1(SOC)＝0.0025SOC-0.8-R0；

根據Thevenin模型，得到如下公式：

E(t)＝V(t)+R₁I(t)+U_c(t)；

E(t)＝F[S(t)]；

其中，S(t)表示電池的SOC，電池電動勢E(t)是關于電池SOC的函數，將上式整理并求導可得：

V(t)＝E(t)-R₁I(t)-U_c(t)；

以電流I(t)作為輸入，電池端電壓為輸出，電容電壓和電池的SOC為系統狀態，得到電池的數學模型為：

輸出方程：

V(t)＝F[S(t)]-R₁I(t)-U_c(t)。

2.根據權利要求1所述的基于可變參數一階RC模型計算電池剩余電量的方法，其特征在于，對電池進行脈沖放電，分析電池端電壓值的變化情況，得到電池模型參數的步驟具體可描述為：

分析放電過程中電池端電壓值的驟降情況，得到瞬時壓降ΔV；

分析放電停止后電池端電壓值的復升情況，得到第一升壓階段的瞬時壓升以及第二升壓階段的第二壓升ΔVt；其中，第一升壓階段的時間不大于1s，第二升壓階段的時間不小于25s，第二壓升ΔVt表示經過第二升壓階段電池端電壓值由瞬時壓升值上升為電池停止放電時的極化電壓值。

3.根據權利要求1所述的基于可變參數一階RC模型計算電池剩余電量的方法，其特征在于，對電池輸出方程進行離散化處理，得到時間離散狀態空間模型：

V(k)＝F[S(k)]-R₁I(k)-U_c(k)+v(k)；

并確定得到狀態空間模型中的各矩陣的值：

4.根據權利要求3所述的基于可變參數一階RC模型計算電池剩余電量的方法，其特征在于，對時間離散狀態空間模型進行卡爾曼濾波：