[發明專利]一種基于自適應卡爾曼濾波的鋰離子動力電池安全度估算方法及估算裝置

有效

• 申請號: 202010857345.4
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111983472B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 于德亮;王文嵩;李然
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/392;G01R31/388
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊紅娟

1.一種基于自適應卡爾曼濾波的鋰離子動力電池安全度估算方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、構建電池的等效模型，所述等效模型包括極化部分、電池內阻、電池內部電動勢和電池輸出電壓；

S2、采集電池的負載電流、負載電壓，經所述等效模型得到極化電壓和等效模型的鋰電池內部電動勢，經自適應卡爾曼濾波得到SOC百分比最大值和最優電壓；

S3、采集電池溫度，溫度經卡爾曼濾波得到溫度估計值；

S4、所述SOC百分比最大值、最優電壓和溫度估計值經模糊控制生成電池安全度。

2.根據權利要求1所述一種基于自適應卡爾曼濾波的鋰離子動力電池安全度估算方法，其特征在于，所述電池的等效模型為：

其中，Up為極化電壓，I_L為負載電流，U_ocv為電池電路模型的開路電壓，U_L為終端電壓，Rp，Cp分別為鋰電池使用過程中的極化電阻和極化電容，R₀為電路模型的內阻。

3.根據權利要求2所述一種基于自適應卡爾曼濾波的鋰離子動力電池安全度估算方法，其特征在于，步驟S2所述經卡爾曼濾波得到SOC百分比最大值和最優電壓的方法包括如下步驟：

S21、根據鋰電池內部電動勢建立電池SOC關系，進而得到k時刻的電池SOC值；

U_ocv(k)＝aSOC(k)+b；

其中，SOC(k₀)為初始SOC，η為鋰電池受到溫度、放電速率影響的修正因數，Q_N為鋰電池的額定容量；

S22、構建卡爾曼濾波系統方程，將鋰離子電池的電流作為控制信號輸入卡爾曼濾波的系統狀態方程中，得到k時刻的工作電壓估計值，所述狀態方程為：

其中，D為過程噪聲矩陣，q為過程噪聲均值；

S23、通過下式得到k時刻系統電壓的測量值；

Z(k)＝H·X(k)+G·U(k)+b+v(k)；

S24、根據所述k時刻系統電壓的測量值進行狀態估計協方差P_k預估；

P_k＝A_kP_k-1A^T_k+DQ_k-1D^T；

其中，Q為過程噪聲的方差；

S25、計算卡爾曼增益Kg(k)，輸出k+1時刻的電池SOC估計值，并對誤差協方差進行更新，具體為：

Kg_k＝P_kH^T_k(H_kP_kH^T_k+R_k-1)^-1；

其中，R為測量噪聲的方差，r為測量噪聲的均值；

S26、步驟S25所述修正的SOC估計值作為步驟S21中所述的電池SOC初始值，重復進行步驟S21-S25，得到最大SOC值；

S27、將單次充電最大SOC值與電池額定容量比較，得出當前電池狀態的SOC老化程度，用百分比表示，即為SOC百分比最大值。