[发明专利]电池荷电状态估算方法和装置

摘要

一种电池荷电状态估算方法和装置。所述方法包括步骤：A、获取电池基本参数；B、拟合电池OCV与SOC之间的关系模型；C、基于电池等效电路模型，建立电池的状态方程；D、调整状态方程的参数，观察对SOC估算精度的影响，得出电池基本参数以及OCV表达式中的系数对SOC估计精度的影响，获得关键参数；E、采用牛顿迭代法对关键参数建立更新方程，将更新方程与观测器估算SOC方法联合应用估算电池SOC。通过本发明的电池SOC估算方法和装置，能够在利用观测器估算电池SOC过程中，更新对于电池SOC估算精度造成影响的关键参数来修正电池SOC估算方法，因此提高SOC估算精度。

主权项

1.一种电池荷电状态估算方法，所述方法包括步骤：A、获取电池基本参数；所述电池基本参数为极化电阻、极化电容和电池的欧姆电阻；B、拟合电池开路电压与荷电状态之间的关系模型；C、基于电池等效电路模型，建立电池的状态方程；D、调整状态方程的参数，观察对荷电状态估算精度的影响，得出电池基本参数以及开路电压表达式中的系数对荷电状态估算精度的影响，获得关键参数；E、采用牛顿迭代法对关键参数建立更新方程，将更新方程与观测器估算荷电状态方法联合应用估算电池荷电状态；所述电池基本参数以及开路电压表达式中的系数对荷电状态估算精度的影响由下式确定：其中为电池荷电状态稳态估算误差，ΔR_总为电池总内阻误差，L₂为对电池荷电状态一阶导数的误差反馈量的增益系数，Δa_i为OCV‑SOC曲线线性化后的斜率误差，Δb_i为OCV‑SOC曲线线性化后的截距误差，Q为电池容量，soc(t)为电池荷电状态与时间的关系，为OCV‑SOC曲线线性化后斜率估计值，i为电池电流；所述获取电池基本参数的方法包括：A1、选取特定容量的电池样本；A2、将电池样本电量放空后静置第一预定时间；A3、对电池样本充电，每当充入的电量达到其容量预定比例后，停止充电并静置第二预定时间，静置后测量电池的开路电压；A4、根据电池开路电压与荷电状态的对应关系，获取电池的基本参数；所述电池开路电压与荷电状态之间的关系模型的表达式为：y＝a‑b×(‑ln(s))^α+cs，其中y为电池的开路电压，s为电池的荷电状态，a、b、c为所述关键参数，α为常数；所述基于电池等效电路模型，建立电池状态方程为：其中为电池端电压估算值，x_k为电池状态，U_p为电池极化电压，s_k为电池荷电状态，其中I_k为流过电池的电流，R_p、C_p分别为电池的极化电阻和极化电容；中间变量f(s_k)为电池开路电压，f(s_k)＝a‑b×(‑ln(s_k))^α+cs_k，中间变量D_k＝R₀，R₀为电池欧姆内阻，中间变量u_k等于I_k；所述采用牛顿迭代法对关键参数建立更新方程为：其中θ_i＝[a_i,b_i,c_i]^T为第i次迭代后的关键参数组成的向量；关键参数向量的初值θ₀＝[a₀,b₀,c₀]^T为随机数，μ为设定步长，y_k为时刻k电池的端电压实际值，为关键参数的雅可比矩阵且有：qj为电池充电过程中任意连续N个时段中第j个时段充入电池的电量，j＝1,2,...,N，N为预定值，Q为电池的容量；所述将更新方程与观测器估算荷电状态方法联合应用估算电池荷电状态为：其中x_k和x_k+1分别为此时刻和下一时刻的电池状态，中间变量其中R_p、C_p分别为电池的极化电阻和极化电容，中间变量其中Q为电池容量，y_k和分别为此时刻电池端电压的测量值和估算值；中间变量L₁为对电池极化电压一阶导数的误差反馈量的增益系数，L₂为对电池荷电状态一阶导数的误差反馈量的增益系数。