[發明專利]一種串聯電池組單體參數差異辨識方法

有效

• 申請號: 202011092297.0
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112433170B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 張彩萍;柳楊;張琳靜;張維戈;張言茹;黃彧;孫丙香
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01R31/396
• 分類號: G01R31/396;G01R31/388
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

本發明屬于電池參數辨識技術領域，涉及一種串聯電池組單體參數差異辨識方法，方法基于動態時間扭曲算法，對串聯電池組電池單體的充電數據進行分析處理，通過對比電池OCV曲線和電池單體的充電電壓曲線，計算所有具有“一一對應關系”的數據點之間的索引值之差的平均值T_d；并根據電池組的充電倍率和采樣時間間隔設置比例系數T_r；接著計算T_d與T_r的比值R，作為電池單體在充電過程中的起始SOC；最后根據各單體電池的充電起始SOC，計算出反映電池組SOC一致性的單體SOC差異情況。本發明方法實現了對串聯電池組內各電池單體的充電初始SOC、電池組SOC一致性的估計，具有較高精度和效率。

技術領域

本發明屬于電池參數辨識技術領域，涉及一種串聯電池組單體參數差異辨識方法。

背景技術

電池組內單體電池荷電狀態(SOC)的不一致性直接制約電池組的可用容量，隨著SOC不一致性的擴大，電池組的能量利用率將迅速下降，其對電池組可用容量的影響效果較電池老化引起的電池容量衰退更加明顯。鋰離子電池的SOC作為重要的電池組一致性參數，對電池組均衡與維護具有重要的指導意義。因此對電池組SOC一致性即電池組單體SOC的估計具有重要意義。

當前，SOC的估計方法按照時效可分為離線與在線兩類方法，具體方法主要有安時積分、卡爾曼濾波和機器學習等，以上各種方法均具有各自的優缺點。對于動力驅動系統，如電動汽車等，通常采用的在線或離線電池組單體SOC估計方法均依賴動態工況，其對恒流或恒功率等工況條件的適應性較差，估計誤差較大；而對于儲能系統，電池組單體SOC估計仍采用最基本的帶有電壓修正的安時積分法，其估計精度極低。

發明內容

本發明提出并實現了一種串聯電池組單體初始SOC估計方法。其采用較為穩定的串聯電池組充電數據作為輸入，根據記錄的串聯電池組單體初始OCV曲線為基準，同時兼顧動力驅動系統和儲能系統的運行工況條件，實現僅用部分串聯電池組充電曲線即可確定該串聯電池組內各單體電池的初始充電SOC。

本發明的技術方案實現步驟如下所述：

一種串聯電池組單體參數差異辨識方法，包括以下步驟：

步驟1：將串聯電池組電池單體完整的開路電壓(OCV)曲線作為所述方法的參考曲線，簡稱“參考曲線”；

步驟2：將串聯電池組的一次恒流充電數據作為分析對象，選取其中一支電池單體的充電電壓曲線進行分析，簡稱“充電曲線”；

步驟3：對“參考曲線”和“充電曲線”進行前向差分運算，得到兩曲線的電壓差分曲線，采用動態時間扭曲(DTW)算法對兩電壓差分曲線進行相似度和匹配關系的計算，得到兩電壓差分曲線上數據點的對應關系；所述數據點的對應關系為：“一一對應”或“一對多”；

步驟4：篩選出上述對應關系為“一一對應”的數據點，并計算所有具有“一一對應關系”的數據點之間的索引值之差的平均值T_d；

步驟5：根據串聯電池組的充電倍率和采樣時間間隔設置比例系數T_r；

步驟6：計算索引值之差的平均值T_d與比例系數T_r的比值R，按如下公式(1)計算，

其中，R為電池單體在充電過程中的起始SOC；

步驟7：選取串聯電池組中其他電池單體，重復步驟2-步驟6，直到全部電池單體均完成計算，得到串聯電池組中全部電池單體在充電過程中的起始SOC；

步驟8：根據各單體電池的充電起始SOC，計算出反映串聯電池組SOC一致性的單體SOC差異情況。