[發明專利]一種考慮軟包電池外部環境影響的SOC估計方法

有效

• 申請號: 202010655623.8
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111830418B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 胡犇;趙萬忠;鄒松春;高犇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01R31/388
• 分類號: G01R31/388;G01R31/389;G01R31/396;G01R31/367;G06F17/11;G06F17/15
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種考慮軟包電池外部環境影響的SOC估計方法，其特征在于，步驟如下：

步驟S1：基于二階RC模型建立狀態方程，利用在線參數辨識方法結合所測得的電池電流和端電壓數據來獲取當前的二階RC模型中的參數；

步驟S2：選定待測軟包電池，選取外部機械載荷、溫度、放電倍率三者的測試范圍，在所設定的標準環境下改變單一變量進行相應的電池容量標定實驗、恒流脈沖實驗、通用的城市道路行駛工況實驗；

步驟S3：利用電池容量標定實驗記錄的數據得到單一影響因素下電池容量，通過歸一化處理后，再引入一個容量修正因子，將該容量修正因子定義為關于三個影響因素的函數，利用電池容量標定實驗數據擬合得到一個函數方程式；

步驟S4：利用步驟S2中恒流脈沖實驗數據得到不同條件下的開路電壓值，再結合對應的SOC值，定義一個五階冪函數OCV-SOC，將不同條件下冪函數先擬合出來再將同次項系數對影響因素進一步擬合，得到相應結果；

步驟S5：在不同外部環境下的城市道路行駛工況下，將上述實驗數據得到的基于外部環境對電池容量和電池開路電壓的修正代入到自適應無跡卡爾曼濾波中，從而得到最終的估計結果。

2.根據權利要求1所述的考慮軟包電池外部環境影響的SOC估計方法，其特征在于，所述步驟S1中的二階RC模型的拉普拉斯方程描述為：

式中，U_OC為電池的開路電壓，R₀為電池的歐姆內阻，R₁為電化學極化電阻，R₂為濃差極化內阻，C₁為電化學極化電容，C₂為濃差極化電阻，U_t為電池的端電壓，也叫負載電壓，I為流經電池的電流，即負載電流；

相應的傳遞方程為：

其中，τ₁＝R₁C₁，τ₂＝R₂C₂；

采用雙線性變換法將傳遞方程從S平面映射到Z平面上，變換方程為轉化后的方程總結為：

再將其轉化為差分方程：

y(k)＝U_oc(k)-U_t(k)＝a₁y(k-1)+a₂y(k-2)+a₃I(k)+a₄I(k-1)+a₅I(k-2)

式中，k，k-1，k-2分別為對應的采樣時刻，對上述差分方程中的開路電壓進行如下簡化：

U_oc(k)＝U_oc(k-1)＝U_oc(k-2)

最終能夠將差分方程整理為：

U_t(k)＝(1-a₁-a₂)U_oc(k)+a₁U_t(k-1)+a₂U_t(k-2)-a₃I(k)-a₄I(k-1)-a₅I(k-2)

定義相關向量：

θ(k)＝[(1-a₁-a₂)U_oc(k) a₁ a₂ -a₃ -a₄ -a₅]^T

最終簡化的差分方程表達為：