[發(fā)明專利]一種串聯(lián)型電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)估計(jì)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211401925.8
• 申請日: 2022-11-10
• 公開（公告）號: CN116047301A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭思敏;苗一凡;支一脈;柏佳唯;張奧;陳沖;沈翠鳳;闞加榮;朱志浩
• 申請（專利權(quán)）人: 鹽城工學(xué)院
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;H01M10/42;H01M10/48
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1.一種串聯(lián)型電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)估計(jì)方法，所述的串聯(lián)型電池系統(tǒng)是由n個電池串聯(lián)而成，其中n為大于1的自然數(shù)，所述方法包括以下步驟：

S1、結(jié)合電池單體模型參數(shù)和串聯(lián)電路工作特性，確定串聯(lián)型電池系統(tǒng)模型，并建立一個含有2個RC并聯(lián)電路的二階電池等效電路模型；

S2、通過建立的等效電路模型結(jié)合荷電狀態(tài)定義，構(gòu)建電池空間狀態(tài)方程，再結(jié)合電池系統(tǒng)預(yù)測電壓U_b與在線檢測電壓值經(jīng)帶滑動窗口的自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波法AUKF模塊得到狀態(tài)估計(jì)更新值SOC_b，所述帶滑動窗口的AUKF算法模塊首先由帶滑動窗口的噪聲估計(jì)器獲得系統(tǒng)噪聲信息，將其代替無跡卡爾曼濾波法UKF中的噪聲統(tǒng)計(jì)信息，其次通過無跡卡爾曼法UKF流程中的初始化、選取采樣點(diǎn)、時間更新的計(jì)算后，利用觀測預(yù)測值與實(shí)際觀測值、系統(tǒng)采樣點(diǎn)與實(shí)際觀測值的適應(yīng)度函數(shù)得到的適應(yīng)度因子值來判斷是否進(jìn)行迭代，若需要迭代則重新選取采樣點(diǎn)計(jì)算，否則直接通過無跡卡爾曼濾波法UKF進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)更新，最終得到狀態(tài)估計(jì)更新值SOC_b；

S3、將電池單體離線數(shù)據(jù)輸入到不一致性檢測器模塊，所述不一致性檢測器模塊由數(shù)據(jù)均值篩選和歐姆內(nèi)阻不一致性判別兩個模塊組成，然后將篩選后數(shù)據(jù)的電壓U結(jié)合在線檢測電壓經(jīng)參數(shù)校準(zhǔn)器后得到補(bǔ)償值ΔSOC_b，所述歐姆內(nèi)阻不一致性判別是根據(jù)電池歐姆內(nèi)阻導(dǎo)致壓降幅度變化來判斷，通過擬合電池組與電池單體壓降的線性關(guān)系，通過其斜率變化率即可得到不一致性情況；

S4、將所得到的電池荷電狀態(tài)估計(jì)值SOC_b與補(bǔ)償值ΔSOC_b迭加得到校準(zhǔn)修正后的值SOC_r；

S5、利用校準(zhǔn)值SOC_r去更新電池系統(tǒng)模型，并得到下一時刻的電池系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)值，通過以上步驟的循環(huán)迭代更新，得到準(zhǔn)確的串聯(lián)型電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)估計(jì)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求S1所述的串聯(lián)型電池荷電狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于，所述電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)補(bǔ)償值ΔSOC_b產(chǎn)生步驟如下：

(1)以電池單體離線數(shù)據(jù)中電壓、電容、歐姆內(nèi)阻為輸入，經(jīng)不一致性檢測器模塊中的數(shù)據(jù)均值篩選部分，對其相關(guān)數(shù)據(jù)均值計(jì)算，相關(guān)數(shù)據(jù)均值包括:u_v、q_c、r_c分別為單體電池的電壓、可用容量和歐姆內(nèi)阻的平均值，u_i,q_i,r_i分別為第i個單體電池的電壓、可用容量和歐姆內(nèi)阻，從而對池組不一致性檢測進(jìn)行初步篩選；

(2)將篩選后的數(shù)據(jù)進(jìn)入歐姆內(nèi)阻不一致性判別模塊，所述模塊是根據(jù)放電起始階段，電池電壓存在一個瞬間的下降，該電壓下降值Δi是因?yàn)闅W姆內(nèi)阻分壓導(dǎo)致的，其數(shù)學(xué)關(guān)系為：Δu＝i*r₀,式中i為放電電流，r₀為歐姆內(nèi)阻，根據(jù)壓降幅值的大小可間接反應(yīng)歐姆內(nèi)阻大小情況；放電階段由電池單體電壓計(jì)算得到電池組電壓，其表達(dá)式為：

式中ΔU_r為電池組歐姆內(nèi)阻壓降幅值；Δu_r,i為第i個電池歐姆內(nèi)阻壓降幅值；Δu_r為單體電池的壓降幅度；n為電池組中單體電池數(shù)量；將電池組與單體電池壓降幅度關(guān)系進(jìn)行線性擬合,并對其求導(dǎo)得到線性關(guān)系變化速率k′，其表達(dá)式如下：根據(jù)開始電池不一致性影響小的情況下所得的變化速率k′和隨時間變化所得到電池數(shù)據(jù)得到的變化速率k′進(jìn)行比較，若出現(xiàn)變化速率幅度差距較大的情況，則說明電池組之間出現(xiàn)不一致性現(xiàn)象；

(3)結(jié)合不一致性檢測后的電壓U與在線檢測電壓輸入?yún)?shù)校準(zhǔn)器得到補(bǔ)償值ΔSOC_b，參數(shù)校準(zhǔn)器設(shè)計(jì)為：k_soc為校正系數(shù)。