[发明专利]一种具有温度补偿功能的锂电池电荷状态估算方法

摘要

一种具有温度补偿功能的锂电池电荷状态估算方法，以各单体电池二阶RC网络等效电路模型为基础，结合热力学第一定律、傅里叶定律及牛顿冷却定律，建立了锂电池组各单体电池的温度模型，该温度模型包括各单体电池内部产热，各单体电池与周围环境之间对流换热，各单体电池之间对流换热以及各单体电池之间的传导传热。该温度模型的建立使得各单体电池等效电路模型内部参数（包括开路电压，内阻，极化内阻，极化电压）的估计精度更高，然后利用无迹卡尔曼滤波算法对各单体电池的SOC进行估计，结合该温度模型的UKF对各单体电池SOC的估计精度相对误差提高，因此本发明可为锂电池组中各单体电池SOC的估算方法研究提供具有一定参考价值的技术手段和支撑依据。

主权项

1.一种具有温度补偿功能的锂电池电荷状态估算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立各单体锂电池二阶RC网络等效电路模型；步骤2、建立单体锂电池温度模型；dE_e＝m*C_p*dT_r     (2)Q_loss＝Q_conv+Q_cond       (4)Q_conv＝h_conv1S_area(T_r‑T_air)+h_conv2S_area(T_y‑T_z)     (5)其中，k表示时间步长；E_e:电池内部能量；Q_gen(k)：电池内部产热速率；m：电池质量，m>0；C_p：电池比热容，取值为130‑880J/kg/K；R₀(SOC,T_b)：电池内阻；I：工作电流；与分别表示时间步长k处电池内部电化学极化电压与浓差极化电压；R₁(SOC_T,T_b)_k：表示时间步长k处电化学极化内阻；R₂(SOC_T,T_b)_k：表示时间步长k处浓差极化内阻；dT_cell：单体电池随时间的温度变化；h_conv1：空气与锂电池之间对流换热系数，其取值为5‑10W/(m²*K)；h_conv2：锂电池与锂电池之间对流换热系数，取值为5‑10W/(m²*K)；S_area：热交换面积，取值大于0；k_T：材料导热系数，取值为100‑300W/(m*K)；A：垂直于热流方向的面积，取值大于0；D:层间距离，取值大于0；T_r：第r节单体电池温度；T_y：单体电池y的温度；T_z：单体电池z的温度；联立以上公式求解，即可得出各单体电池温度；步骤3、建立单体锂电池二阶RC网络等效电路的离散状态空间模型；步骤4、以步骤一的各单体锂电池二阶RC网络等效电路模型、步骤二的单体锂电池温度模型以及步骤三的单体锂电池二阶RC网络等效电路的离散状态空间模型为基础，利用无迹卡尔曼滤波算法估算锂电池的电荷状态。