[發(fā)明專利]基于狀態(tài)估計算法的電池實時發(fā)熱功率獲取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110566420.6
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113238150B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂超;宋彥孔;王立欣;葛亞明;韓依彤
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/382;G01R31/3842
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

基于狀態(tài)估計算法的電池實時發(fā)熱功率獲取方法，屬于鋰離子電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有在車輛行駛過程中無法準(zhǔn)確估計下一時刻的電池發(fā)熱功率的問題。本申請建立有關(guān)電池發(fā)熱功率估計的狀態(tài)方程和觀測方程，對所述狀態(tài)方程和觀測方程進行離散化，并借助卡爾曼濾波算法實現(xiàn)了電池發(fā)熱功率的準(zhǔn)確估計。它用于估計下一時刻電池的發(fā)熱功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池發(fā)熱功率的獲取方法，屬于鋰離子電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有高功率密度、高能量密度、循環(huán)壽命長等突出優(yōu)勢，目前已成為新能源汽車的核心儲能部件。隨著電池能量密度與功率密度的不斷增加，有效的熱管理系統(tǒng)是電池系統(tǒng)安全可靠運行的前提。

在對鋰離子電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)優(yōu)化設(shè)計時，需要對電池系統(tǒng)建立準(zhǔn)確的有限元仿真模型。電池的發(fā)熱功率是有限元模型的核心輸入?yún)?shù)，嚴(yán)重影響電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計的合理性與有效性。在電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)運行過程中，電池系統(tǒng)的運行參數(shù)的實時調(diào)整同樣受制于電池發(fā)熱功率。

目前，準(zhǔn)確的鋰離子電池的發(fā)熱功率獲取依賴于加速絕熱量熱儀(ARC)。加速絕熱量熱儀是一種價格昂貴的精密儀器，并且整個測試操作流程十分復(fù)雜。此外，ARC中從電池發(fā)熱功率測試需要事先知道電池的工況，無法在車輛行駛過程中實時地對電池的發(fā)熱功率進行測量。

當(dāng)前還存在一種基于Bernardi方程的電池產(chǎn)熱估算方式。但對于大型的商用電池(容量≥20Ah)而言，基于Bernardi方程的產(chǎn)熱計算準(zhǔn)確度較差，計算結(jié)果的精度受熵變系數(shù)的嚴(yán)重影響，無法準(zhǔn)確地估計出電池實時的發(fā)熱功率。因此，當(dāng)前缺乏一種能夠?qū)崟r地準(zhǔn)確計算電池發(fā)熱功率的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有在車輛行駛過程中無法準(zhǔn)確估計下一時刻的電池發(fā)熱功率的問題，現(xiàn)提供基于狀態(tài)估計算法的電池實時發(fā)熱功率獲取方法。

基于狀態(tài)估計算法的電池實時發(fā)熱功率獲取方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1、建立有關(guān)電池發(fā)熱功率的狀態(tài)方程和觀測方程，分別對所述有關(guān)電池發(fā)熱功率的狀態(tài)方程和觀測方程進行離散化，分別得到t_k-1時刻和t_k時刻的有關(guān)電池發(fā)熱功率的狀態(tài)方程、t_k-1時刻和t_k時刻的有關(guān)電池發(fā)熱功率的觀測方程，k為大于1的正整數(shù)；

步驟2、根據(jù)t_k-1時刻和t_k時刻的有關(guān)電池發(fā)熱功率的狀態(tài)方程、t_k-1時刻和t_k時刻的有關(guān)電池發(fā)熱功率的觀測方程，得到t_k時刻電池發(fā)熱功率的預(yù)測值；

步驟3、根據(jù)誤差協(xié)方差矩陣預(yù)測方程，得到t_k時刻電池發(fā)熱功率的預(yù)測值與t_k時刻電池發(fā)熱功率的實際值之間的誤差協(xié)方差矩陣；

步驟4、根據(jù)步驟3得到的誤差協(xié)方差矩陣和卡爾曼增益矩陣方程，得到t_k時刻的卡爾曼增益矩陣；

步驟5、根據(jù)t_k時刻的卡爾曼增益矩陣、狀態(tài)變量修正方程、測量的溫度與觀測方程計算得到的溫度之間的觀測量誤差和t_k時刻電池發(fā)熱功率的預(yù)測值，得到t_k時刻電池發(fā)熱功率的估計值，從而實現(xiàn)對下一時刻電池發(fā)熱功率的估計。

優(yōu)選地，所述方法還包括步驟6至步驟7，

步驟6、采用誤差協(xié)方差矩陣估計方程和t_k時刻電池發(fā)熱功率的預(yù)測值與t_k時刻電池發(fā)熱功率的實際值之間的誤差協(xié)方差矩陣，得到t_k時刻電池發(fā)熱功率的估計值與t_k時刻電池發(fā)熱功率的實際值之間的誤差協(xié)方差矩陣；