[發(fā)明專利]一種電池狀態(tài)確定方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011270164.8
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112485672A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 夏林清;李福生;范淵杰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/389;G01R31/392;G01R31/388
• 代理公司: 北京同達信恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 黃邃

本發(fā)明公開了一種電池狀態(tài)確定方法及裝置，其中方法為：根據(jù)待測電池的單級分數(shù)階電池模型的狀態(tài)微分方程組和所述單級分數(shù)階電池模型的動態(tài)過程方程組，確定所述待測電池的狀態(tài)空間方程；基于所述狀態(tài)空間方程，確定狀態(tài)觀測器中的轉(zhuǎn)換關(guān)系；基于所述單級分數(shù)階電池模型對應實際物理系統(tǒng)的測量物理量，通過所述狀態(tài)觀測器，迭代更新所述待測電池的狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池狀態(tài)估計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池狀態(tài)確定方法及裝置。

背景技術(shù)

可充電的電池用于日常生活中的供電，如鋰離子電池、氫燃料電池等。單節(jié)可充電的電池能夠提供的能量及開路電壓有限，通常多節(jié)可充電的電池組成電池組集中進行供電，可充電的電池在使用過程中會發(fā)熱。單個可充電的電池在電池組內(nèi)處于不同的位置，電池組的結(jié)構(gòu)決定了單個可充電的電池的溫度并不完全一致，這樣造成單個可充電的電池的老化程度也不一致。此外，由于制造工藝和使用時間不同，同一電池組中的可充電的電池也可能不一致。為了防止電池組使用過程中某個可充電的電池出現(xiàn)過充過放的問題，對可充電的電池的狀態(tài)進行估計就尤為重要，如對可充電的電池的充電狀態(tài)(State of Charge)和健康狀態(tài)(State of Health)。

然而，現(xiàn)有的算法都是以整數(shù)階的電阻電容(RC)模型對單個可充電的電池充放電過程進行模擬。其中單階RC模型對可充電的電池阻抗模型擬合誤差較大，造成對可充電的電池的狀態(tài)估計不準確，而多階RC模型會使可充電的電池阻抗模型過于復雜，實際工程應用時會消耗大量算力，降低電池管理系統(tǒng)(battery management system，BMS)的實時性。這是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種電池狀態(tài)確定方法及裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中單階RC模型對可充電的電池的狀態(tài)估計不準確，而多階RC模型會消耗大量算力的問題。

第一方面，本發(fā)明提供一種電池狀態(tài)確定方法，包括：根據(jù)待測電池的單級分數(shù)階電池模型的狀態(tài)微分方程組和所述單級分數(shù)階電池模型的動態(tài)過程方程組，確定所述待測電池的狀態(tài)空間方程；所述待測電池為可充電的電池；所述單級分數(shù)階電池模型是按照離散線性分數(shù)階微分方程描述所述待測電池的阻抗的電池模型；基于所述狀態(tài)空間方程，確定狀態(tài)觀測器中的轉(zhuǎn)換關(guān)系；基于所述電池模型對應實際物理系統(tǒng)的測量物理量，通過所述狀態(tài)觀測器，迭代更新所述待測電池的狀態(tài)。

上述方法中，由于所述單級分數(shù)階電池模型是按照離散線性分數(shù)階微分方程描述所述待測電池的阻抗的電池模型得到的，所述單級分數(shù)階電池模型可以更準確地描述所述待測電池的阻抗的變化關(guān)系，且只采用了單級的電池模型，不需要消耗過多算力，進一步地，可以根據(jù)狀態(tài)微分方程組和動態(tài)過程方程組，確定所述待測電池的狀態(tài)空間方程，基于所述狀態(tài)空間方程，確定狀態(tài)觀測器中的轉(zhuǎn)換關(guān)系，基于所述狀態(tài)觀測器，可以迭代更新所述待測電池的狀態(tài)，從而逐漸修正所述待測電池的充電狀態(tài)，逼近精確的所述待測電池的充電狀態(tài)，相對于整數(shù)階的電池模型，上述方法既不會消耗過大的算力，也能夠更精確地得到所述待測電池的充電狀態(tài)。

可選的，所述待測電池的狀態(tài)為所述待測電池的充電狀態(tài)；所述狀態(tài)觀測器包括以下四個觀測器：系統(tǒng)狀態(tài)預測器、系統(tǒng)狀態(tài)更新器、參數(shù)狀態(tài)預測器和參數(shù)狀態(tài)更新器；所述四個觀測器之間存在預設的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系；所述系統(tǒng)狀態(tài)預測器用于更新所述待測電池的充電狀態(tài)預測值；所述系統(tǒng)狀態(tài)更新器用于對所述系統(tǒng)狀態(tài)預測器更新的充電狀態(tài)預測值修正，得到充電狀態(tài)估算值；所述參數(shù)狀態(tài)預測器用于更新預設參數(shù)的參數(shù)預測值；所述參數(shù)狀態(tài)更新器用于對所述參數(shù)狀態(tài)預測器更新的參數(shù)預測值修正，得到參數(shù)估算值；所述基于所述狀態(tài)空間方程，確定狀態(tài)觀測器中的轉(zhuǎn)換關(guān)系；包括：基于所述狀態(tài)空間方程，確定所述系統(tǒng)狀態(tài)預測器的第一轉(zhuǎn)換關(guān)系、所述系統(tǒng)狀態(tài)更新器的第二轉(zhuǎn)換關(guān)系、所述參數(shù)狀態(tài)預測器的第三轉(zhuǎn)換關(guān)系和所述參數(shù)狀態(tài)更新器的第四轉(zhuǎn)換關(guān)系。