[发明专利]一种用扩展卡尔曼滤波估算锂离子电池充电电量的方法

说明书

本发明公开了一种用扩展卡尔曼滤波估算锂离子电池充电电量的方法，包括以下步骤：初始化，输入锂离子电池出厂信息；测量锂离子电池内阻，作为扩展卡尔曼滤波计算内阻值；测量锂离子电池的开路电压，计算充电启动前的SOC值，作为扩展卡尔曼滤波的初始SOC值；启动恒流恒压充电过程，并每隔一段时间监视电压、电流数据，利用电压、电流通过扩展卡尔曼滤波计算SOC值；充电完成后关闭流水灯，让显示的SOC值变为1；记录这次电池充电过程的数据，用于电池标准容量校正，提高下一次充电SOC估算精度。本发明SOC估计效果比安时积分更加精确，并且解决了安时积分积累误差问题，锂离子电池内阻模型简单，算法计算量小，能够实现普及化。

技术领域

本发明涉及电池充电管理领域，特别涉及一种用扩展卡尔曼滤波估算锂离子电池充电电量的方法。

背景技术

锂离子电池被发明后已被普遍地运用在现代设备的移动储能单元中，对锂离子电池充电的SOC估计已经成为众多学者研究的热点。有开路电压法、安时积分法、卡尔曼滤波相关方法、神经网络法等，但这些方法大多存在一些问题，比如安时积分法的计算结构精度不高，并且存在累计误差问题。

锂离子电池内阻和SOC有紧密的关系，准确地估计锂离子电池的内阻能大幅度提高算法的精确度。锂离子充电不一定都是从SOC＝0开始的，充电前校准是很重要的。锂离子电池的标准容量会随着环境温度和充电循环次数衰退或增加。但是两次临近的充电数据的相似性较高，而且上一次成功的充电过程数据能成为下一次充电过程的校准数据。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种算法简单、计算精度高的用扩展卡尔曼滤波估算锂离子电池充电电量的方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种用扩展卡尔曼滤波估算锂离子电池充电电量的方法，是基于充电桩实现的，充电桩包括电流电压传感器、CPU模块、显示屏、恒流恒压充电模块、数据接口模块、流水灯、存储器，恒流恒压充电模块与锂离子电池连接，电流电压传感器与锂离子电池、CPU模块连接，电流电压传感器采集锂离子电池的电流和电压信号并将采集到的信号送入CPU模块，CPU模块与显示屏、数据接口模块、流水灯、存储器连接，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：初始化，通过数据接口模块输入锂离子电池出厂信息；

步骤二：采用脉冲测量锂离子电池内阻，测得内阻将作为扩展卡尔曼滤波计算内阻值；

步骤三：测量锂离子电池的开路电压，用开路电压计算充电前的剩余SOC值，剩余的SOC值作为扩展卡尔曼滤波的初始SOC值；

步骤四：通过恒流恒压充电模块启动恒流恒压充电过程，并每隔一段时间监视电压、电流数据，利用电压、电流通过扩展卡尔曼滤波计算SOC值；

步骤五：充电完成后关闭流水灯，让显示的SOC值变为1；记录这次电池充电过程的数据，用于电池标准容量校正，提高下一次充电SOC估算精度。

上述用扩展卡尔曼滤波估算锂离子电池剩余电量的方法，所述步骤一中，锂离子电池出厂信息包括电池容量、开路电压曲线、最高截止电压、最低截止电压、电池报废标准以数组方式一次性输入。

上述用扩展卡尔曼滤波估算锂离子电池剩余电量的方法，所述步骤一中，电池容量等于最近一次完整充电电量。

上述用扩展卡尔曼滤波估算锂离子电池剩余电量的方法，所述步骤二中，内阻的测量使用脉冲实验测得，在某一段SOC，使用充电脉冲测定内阻，内阻＝(脉冲电压-稳定电压)/脉冲电流，测得内阻作为扩展卡尔曼滤波计算内阻值。

上述用扩展卡尔曼滤波估算锂离子电池剩余电量的方法，所述步骤三中，开路电压曲线为：