[發明專利]一種基于實際局部數據的鋰離子電池容量估算方法及系統

在審

• 申請號: 202011261777.5
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112782586A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 呂桃林;解晶瑩;羅偉林;閔凡奇;付詩意;楊旸;李永;晏莉琴
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所;上海動力儲能電池系統工程技術有限公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G06F30/367
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種基于實際局部數據的鋰離子電池容量估算方法及系統，包含：步驟一、建立鋰離子電池的等效電路模型，步驟二、基于帶遺忘因子的最小二乘法利用鋰離子電池實際工作數據，對模型中的OCV、R₀、R₁、C₁進行辨識，步驟三、基于電池開路電壓模型擬合電池的SOC?OCV方程。步驟四、利用電池的實際數據辨識局部過程中的OCV變化，根據SOC?OCV方程估算電池局部過程中的SOC變化。步驟五、根據局部過程中的SOC變化及其對應的容量變化，估計鋰離子電池的容量。本發明基于實際局部數據的對鋰離子電池的容量進行估算，解決了實際過程中較少通過全充放對電池容量進行校準的問題，可用于鋰離子電池的精準管控。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池狀態評估領域，具體地，涉及一種基于實際局部數據的鋰離子電池容量估算方法及系統。

背景技術

由于鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、放電倍率高、循環壽命長、無記憶效應、對環境無污染等優點，已大規模的應用于通訊、新能源汽車、智能電網等領域。同時由于鋰離子電池具有輸出功率高、溫度范圍廣、自放電率低等優點，也廣泛的應用于國防領域。

隨著鋰離子電池的廣泛應用，對其進行精準管理顯得愈發重要，其中電池容量的準確估算則是精準管理的重要內容。在實際使用過程中，電池較少的進行全充放的容量標定，因此如何通過局部充放電數據對其容量進行估算變得尤為重要。

發明專利CN201710308354.6提出了一種鋰離子電池的SOC和SOH聯合估計方法。該方法通過構建鋰離子電池的離線等效電路模型，根據模型構建鋰離子電池的滾動時域SOC估計優化模型，以實現鋰離子電池的SOC和可用容量進行在線聯合估計。但該模型建立過程中，所涉及的模型參數需通過離線測試進行標定，對實際難以獲得電池樣本情況難以適用。發明專利CN201910789878.0提出了一種SOC和SOH聯合估計方法。該建模方法提出利用實驗所測數據，得到訓練樣本集，采用所述神經網絡，實現SOC和SOH的聯合估計，在估計過程中充分考慮到兩者之間的耦合關系及各種老化因素的影響。但在該模型的建立過程中，需要大量的測試數據，且評估的準確性受訓練樣本的影響很大。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于實際局部數據的鋰離子電池容量估算方法及系統。

根據本發明提供的一種基于實際局部數據的鋰離子電池容量估算方法，包括：

步驟一、建立鋰離子電池的等效電路模型：

其中，U為鋰離子電池工作電壓，OCV為鋰離子電池開路電壓，I為鋰離子電池工作電流，R₀為鋰離子電池歐姆內阻，U₁為鋰離子電池極化電壓，t為鋰離子電池工作時間，R₁為鋰離子電池極化內阻，C₁為鋰離子電池電化學反應等效電容；

步驟二、基于帶遺忘因子的最小二乘法，利用鋰離子電池實際工作數據，對等效電路模型中的OCV、R₀、R₁、C₁進行辨識；

步驟三、基于電池開路電壓模型擬合電池的SOC-OCV方程；

步驟四、利用電池的實際數據辨識局部過程中的OCV變化，根據SOC-OCV方程估算電池局部過程中的SOC變化；

步驟五、根據局部過程中的SOC變化及對應的容量變化，估計鋰離子電池的容量。

優選地，所述的步驟二中基于帶遺忘因子的最小二乘法利用鋰離子電池實際工作數據，對等效電路模型中的OCV、R₀、R₁、C₁進行辨識，其具體估算過程包括：