[發明專利]一種鋰離子電池的內部三維溫度場在線重構的方法

在審

• 申請號: 202210193784.9
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114563722A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 謝翌;李偉;胡曉松;張揚軍;陳斌;錢煜平
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R31/382
• 分類號: G01R31/382
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種鋰離子電池的內部三維溫度場在線重構的方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：根據電池的輸入電壓與電流，在線辨識電池的內部平均內阻；

S2：利用電池的輸入電流與電壓，完成當前時刻的SOC的估計；

S3：基于S1與S2中的內阻與SOC估計結果，估計電池核心的平均溫度；

S4：以電池表面測試溫度以及S3中估計的電池平均溫度為輸入，確定電池內部三維溫度場基本的重構函數，并完成電池內部三維溫度場的重構。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池的內部三維溫度場在線重構的方法，其特征在于：所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11：輸入電池當前時刻t的電流與電壓計算電池的系統矩陣

其中，I(t)表示t時刻的電池電流，V_t(t)表示t時刻的電池電壓，至表示帶觀測變量中系統殘差的系數矩陣，n_d是人為設置的參數，表示向前取n_d個時間點的殘差值；

S12：將上一時刻的待觀測矩陣帶入到當前時刻的系統矩陣內，得出當前時刻的端電壓V_t(t)計算值：

其中，表示系統矩陣，w(t)表示系統估計誤差，θ(t)表示待觀測矩陣，具體形式如下：

其中，OCV是電池的開路電壓，R_o是電池的歐姆內阻，R_1p是電池的極化內阻，C_1p是電池的極化電容，c_t-1(t)至表示電池帶觀測矩陣中的殘差項；

S13：設置遺忘因子，計算當前時刻的協方差矩陣P(t)：

其中，λ表示遺忘因子，P(t-1)表示上一時刻的協方差矩陣；

S14：計算電池當前時刻的帶辨識矩陣

3.根據權利要求2所述的鋰離子電池的內部三維溫度場在線重構的方法，其特征在于：所述步驟S2具體包括以下步驟：

S21：建立電池的一階RC電路模型，輸入電池的電壓與電流，完成電池當前時刻SOC的初驗估計，構建由端電壓觀測電池SOC的后驗方程，同時完成先驗估計的協方差矩陣的計算

其中，表示t時刻的初驗矩陣[SOC,U_p]^T，其中U_p為極化電壓，表示t-1時刻被修正的后驗SOC，I_t-1表示t-1時刻的電池電流，A_t與B_t表示SOC先驗估計的矩陣，具體形式如下：

其中τ₁表示時間常數即R_1pC_1p，表示電池的估計電壓，C_t與D_t表示為

表示t時刻未修正的協方差矩陣，表示t-1時刻的修正后的協方差矩陣，R_w,t表示算法的估計誤差；

S22：設計系統的正定矩陣S用于選擇待估計參數矩陣中的目標估計參數

其中，L_t表示待修正矩陣的參數選擇矩陣，用于選取實際需要觀測的目標參數，這里可取[1,1]^T；

S23：計算濾波器的增益矩陣K_t，計算公式如下

其中，I表示單位矩陣，θ是為估計需要而設置的常數，表示估計誤差；

S24：與S23中的增益矩陣耦合計算得出電池的SOC的后驗估計

其中，表示t時刻的初驗矩陣[SOC,U_p]^T；

S25：更新電池系統誤差的協方差矩陣

其中，表示t時刻的修正后的協方差矩陣；

S26：通過自適應的方法更新電池的系統誤差與估計誤差

其中，e_t表示電壓估計值與實際值之間的誤差，n表示選擇共n個時間點的數據進行誤差的更新，R_w，t+1表示更新后的系統誤差，R_v，t+1表示更新后的估計誤差。