[發明專利]一種串聯型電池系統的荷電狀態估計方法

在審

• 申請號: 202211401925.8
• 申請日: 2022-11-10
• 公開（公告）號: CN116047301A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）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）人: 鹽城工學院
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;H01M10/42;H01M10/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公布了一種串聯型電池系統的荷電狀態估計方法，所述方法為：結合電池單體模型參數和串聯電路工作特性建立串聯型電池系統模型，并由串聯型電池系統模型得到空間狀態方程，結合預測電壓Usubgt;b/subgt;及在線檢測電壓經帶滑動窗口的自適應無跡卡爾曼濾波法AUKF模塊進行狀態估計，得到狀態估計值SOCsubgt;b/subgt;；將電池單體離線數據經不一致性檢測器篩選后得到的電壓U，再結合在線檢測電壓值經參數校準器得到荷電狀態補償值ΔSOCsubgt;b/subgt;；最后將SOCsubgt;b/subgt;與ΔSOCsubgt;b/subgt;迭加，得到校準后的SOCsubgt;r/subgt;,再進一步更新電池系統模型，并得到下一時刻的電池系統SOCsubgt;b/subgt;，如此循環迭代。

技術領域

本發明屬于智能電網中大容量電池儲能系統設計與控制技術領域，涉及一種串聯型電池系統荷電狀態估計方法。

背景技術

隨著人們對電動汽車的動力學和續航里程要求的提高，單個電池的電極電勢和材料技術水平的限制已經不能滿足需求，因此需要將多個電池單體串聯組成大容量電池系統，即串聯電池系統。但隨著電池數量的增多，電池不一致性的問題是不可避免的，將影響著串聯型電池系統荷電狀態(State?of?Charge,SOC)的準確估計，整個串聯電池系統的荷電狀態估計影響著電池管理系統的穩定運行，關系著電動汽車的行駛安全和使用壽命。因此準確的電池系統荷電狀態估計有著重要的意義。

目前，國內外關于電池荷電狀態估計的方法主要分為安時積分法、開路電壓法、基于模型的濾波法和數據驅動法，但這些方法都有不足之處。其中安時積分法難以克服累計誤差和測量誤差造成的影響；開路電壓法因需要長時間靜置不能應用于實時估計；基于模型的濾波法需要建立精確的模型；數據驅動法需要大量數據進行訓練。目前主要的估計方法為基于濾波法中的卡爾曼濾波族法，但是由于系統噪聲未知，會導致濾波算法的估計精度不高、穩定性差的缺點，所以常用噪聲估計器獲取系統噪聲信息去代替濾波中的噪聲統計信息。如文獻(CN107831448A)公開的一種并聯型電池系統的荷電狀態估計方法，該方法基于極大似然準則和最大期望算法的思想，構建出帶次優遞推的噪聲估計器，提高了估計精度、減小了計算量。但是其中自適應系數的取值決定著噪聲估計器計算的權重值，本發明通過使用滑動窗口的方法對權重取值不確定造成誤差的問題提出了解決方法，從而提高估算精度；此外，目前關于串聯型電池系統方面的文獻不是很多，文獻(CN105183934B)公開的一種基于參數校正器串聯型電池參數建模方法，該方法通過結合SOC估計模塊與參數校正器模塊對串聯型電池系統的荷電狀態進行修正，然后通過修正值去對串聯型電池系統模型進行更新，建立準確的串聯型電池系統模型，但是該方法沒有考慮到隨著時間推移串聯型電池系統內部電池不一致性是無法避免的，本發明針對此問題提出了對通過不一致性檢測器來對電池不一致性進行檢測，從而獲得精確的電池系統內部參數。

發明內容

本發明的目的在于針對上述問題，提出一種串聯型電池系統荷電狀態估計方法，一是通過帶滑動窗口的噪聲估計器對噪聲統計信息進行平穩化處理，解決噪聲統計信息估計中權重值對模型精度影響較大的問題；二是通過計算適應度因子來控制無跡卡爾曼濾波法UKF迭代次數，解決無跡卡爾曼濾波法UKF迭代速度不可控的問題；三是通過對歐姆內阻導致壓降幅度不一致性進行檢測，從而對串聯型電池系統中不一致性情況進行檢測，獲取精確的電池系統參數，解決串聯型電池系統中不一致性導致電池系統參數難以被準確測量的問題，最終得到精確的串聯型電池系統荷電狀態估計值。

本發明目的是通過以下技術方案來實現：