[發(fā)明專利]多時(shí)間尺度的基于荷電狀態(tài)和容量的均衡策略

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210017043.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN114336884A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮飛;宋斌;柴毅;李云隆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H01M10/44
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11471
• 代理人: 葛鐘

本申請(qǐng)公開一種用于被動(dòng)均衡電路的多時(shí)間尺度基于荷電狀態(tài)和容量的均衡策略，包括首先建立單體最小容量?差異模型；其中，包括單體最小容量模型和單體差異模型；然后基于單體最小容量?差異模型，通過雙擴(kuò)展卡爾曼濾波器，在多時(shí)間尺度下估計(jì)電池組中每個(gè)單體荷電狀態(tài)和容量；最后基于每個(gè)單體的荷電狀態(tài)和容量估計(jì)結(jié)果，計(jì)算每節(jié)電池需要均衡的安時(shí)積分量，并輸出均衡電流。如此，通過建立模型，準(zhǔn)確描述電池組中MCC和其他單體的動(dòng)態(tài)行為，同時(shí)基于模型和雙擴(kuò)展卡爾曼濾波器，在多時(shí)間尺度上對(duì)電池組中單體SOC和容量進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)。解決了現(xiàn)有技術(shù)中，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的容量估計(jì)，而且還必須要以準(zhǔn)確的SOC估計(jì)為前提的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多時(shí)間尺度的基于荷電狀態(tài)和容量的均衡策略。

背景技術(shù)

根據(jù)均衡變量，可以將均衡策略分為：基于電壓、基于荷電狀態(tài)(State ofCharge，SOC)和基于容量的均衡策略。基于電壓的均衡策略以電池運(yùn)行過程中正、負(fù)極兩端的電壓為控制變量，通過制定策略實(shí)現(xiàn)電池組各單體電壓達(dá)到一致或在閾值范圍內(nèi)。該方法具有可直接測量、測量精度高和控制算法簡單等優(yōu)點(diǎn)。然而，電壓不能精確表征電池內(nèi)部狀態(tài)的差異性，容易導(dǎo)致過均衡，增加了均衡能耗和均衡時(shí)間。基于SOC的均衡策略是以電池的SOC作為均衡變量，其均衡目標(biāo)是電池組各單體SOC達(dá)到一致或在閾值范圍內(nèi)。該方法具電池組電能得到充分利用、避免放電深度不同導(dǎo)致老化速度差異性、以及縮短均衡時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。然而，在電池全壽命周期內(nèi)，隨著電池的退化，其特性參數(shù)也會(huì)發(fā)生改變，SOC的準(zhǔn)確估計(jì)相對(duì)困難。基于容量的均衡策略是以總?cè)萘俊⒖沙潆娙萘炕蚩舍尫湃萘孔鳛榫庾兞浚饽繕?biāo)是實(shí)現(xiàn)電池組總?cè)萘康淖畲蠡岣唠姵亟M的容量利用率。該方法具有能夠?qū)崿F(xiàn)電池組容量最大化、避免過均衡帶來的均衡能耗高和均衡時(shí)間長的問題。然而，準(zhǔn)確的容量估計(jì)實(shí)現(xiàn)較難，并且這要以準(zhǔn)確的SOC估計(jì)為前提。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于被動(dòng)均衡電路的多時(shí)間尺度基于SOC和容量的均衡策略，以解決現(xiàn)有技術(shù)中在計(jì)算復(fù)雜度合理的前提下，對(duì)電池組中每個(gè)單體SOC和容量進(jìn)行高準(zhǔn)確度的估計(jì)，以及傳統(tǒng)的基于電壓和SOC的均衡策略，只能實(shí)現(xiàn)電池組容量最大化、均衡能耗和均衡時(shí)間最小化的部分性能指標(biāo)，難以兼顧上述性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高效能均衡策略等問題。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種用于被動(dòng)均衡電路的多時(shí)間尺度基于SOC和容量的均衡策略，包括：

建立單體最小容量-差異模型；所述單體最小容量差異模型包括單體最小容量模型和單體差異模型；

基于所述單體最小容量-差異模型，通過雙擴(kuò)展卡爾曼濾波器，在多時(shí)間尺度下估計(jì)電池組中每個(gè)單體荷電狀態(tài)和容量；

基于每個(gè)單體的荷電狀態(tài)和容量估計(jì)結(jié)果，計(jì)算每節(jié)電池需要均衡的安時(shí)積分量，并輸出均衡電流。

進(jìn)一步的，所述建立單體最小容量-差異模型，包括：

基于一階RC模型來建立單體最小容量模型；

基于Rint模型建立單體差異模型；

基于所述所述單體最小容量模型和所述單體差異模型，得到所述單體最小容量-差異模型。

進(jìn)一步的，所述基于所述單體最小容量-差異模型，通過雙擴(kuò)展卡爾曼濾波器，在多時(shí)間尺度下估計(jì)電池組中每個(gè)單體荷電狀態(tài)和容量，包括：

基于所述單體最小容量模型，通過雙擴(kuò)展卡爾曼濾波器，估計(jì)MCC的荷電狀態(tài)和參數(shù)，并基于所述荷電狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，通過擴(kuò)展卡爾曼濾波器估計(jì)MCC的容量；

基于單體差異模型，通過雙擴(kuò)展卡爾曼濾波器，估計(jì)其他單體的ΔSOC和Δ參數(shù)，并將所述其他單體的ΔSOC和所述MCC的SOC共同載入容量估計(jì)EKF，得到剩余單體容量估計(jì)。