锂离子电池荷电状态与参数自适应联合估计方法
【专利摘要】本发明公开了锂离子电池管理【技术领域】中的一种锂离子电池荷电状态与参数自适应联合估计方法。包括：确定影响锂离子电池荷电状态SOC估算精度的关键系数；辨识用于估算锂离子电池荷电状态的基本参数；利用电池状态方程计算时刻k锂离子电池的端电压估算值，同时测量时刻k锂离子电池的端电压实际值；根据关键系数更新方程更新时刻k的关键系数，并求取时刻k+1锂离子电池的状态；利用更新后的关键系数和时刻k+1锂离子电池的状态，计算时刻k+1锂离子电池的端电压估算值。本发明提供的方法，对任意时刻锂离子电池的端电压的估计都具有较高的精度，且易于实现。
【专利说明】锂离子电池荷电状态与参数自适应联合估计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂离子电池管理【技术领域】，尤其涉及一种锂离子电池荷电状态与参数自适应联合估计方法。
【背景技术】
[0002]随着雾霾程度的加剧，人们把希望寄托在清洁能源上。电动汽车与传统燃油汽车相比，尾气零排放的特征，弓丨起了政府的高度重视，增加电动汽车在汽车中的比重成为未来发展的趋势，电池作为电动汽车的能量供给源，是一个关键的部件。
[0003]电池的有效利用和合理管理成为降低其使用成本的一种有效途径。在电动汽车运行中，电池管理系统(BMS)监测电池的运行状态，需要基于电池模型参数的准确辨识，给出当前电池的荷电状态(SOC)，而近年来伴随电池发展的电池模型参数辨识方法层出不穷。
[0004]电动汽车的优点显而易见，但是影响电动汽车推广的关键因素是电动汽车的价格过高，而电动汽车昂贵是电池造成的，人们正在寻求更好的电池成组方式，充分利用电池的电量，降低电池成本。电池的成组方式依赖于电池参数的一致性，参数辨识和SOC准确估计不可避免，效率高的参数辨识方法和精度高的SOC估计方法成为人们探索的目标。准确的SOC估计,有助于电池的合理利用，延长电池的使用寿命。
[0005]因此，有必要寻找一种简单、实用且能够同时得到电池参数与SOC的方法。本发明提供的一种锂离子电池荷电状态与参数自适应联合估计方法，正是满足上述要求的方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提供一种锂离子电池荷电状态与参数自适应联合估计方法，用于同时获取电池参数和S0C，并实现电池参数的准确辨识以及SOC的准确估计。
[0007]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种锂离子电池荷电状态与参数自适应联合估计方法，其特征是所述方法包括:
[0008]步骤1:确定影响锂离子电池荷电状态SOC估算精度的关键参数；
[0009]步骤2:辨识用于估算锂离子电池荷电状态的基本参数；
[0010]所述基本参数包括锂离子电池的极化内阻、极化电容和欧姆内阻；
[0011]步骤3:利用电池状态方程计算时刻k锂离子电池的端电压估算值，同时测量时刻k锂离子电池的端电压实际值；
[0012]步骤4:根据关键参数更新方程更新时刻k的关键参数，并求取时刻k+Ι锂离子电池的状态；
[0013]步骤5:利用更新后的关键参数和时刻k+Ι锂离子电池的状态，计算时刻k+Ι锂离子电池的端电压估算值。
[0014]所述确定影响锂离子电池荷电状态SOC估算精度的关键参数是，根据开路电压OCV和锂离子电池荷电状态SOC关系函数确定影响锂离子电池荷电状态SOC估算精度的关键参数；[0015]其中，开路电压OCV和锂离子电池荷电状态SOC关系函数为:f (S)=a_bX(-1n (s)) α +cs ；
[0016]f (S)为开路电压OCV ;
[0017]s为锂离子电池荷电状态SOC ；
[0018]α为常数；
[0019]a、b和c为关键参数。
[0020]所述关键参数更新方程为:
【权利要求】
1.一种锂离子电池荷电状态与参数自适应联合估计方法，其特征是所述方法包括: 步骤1:确定影响锂离子电池荷电状态SOC估算精度的关键参数； 步骤2:辨识用于估算锂离子电池荷电状态的基本参数； 所述基本参数包括锂离子电池的极化内阻、极化电容和欧姆内阻； 步骤3:利用电池状态方程计算时刻k锂离子电池的端电压估算值，同时测量时刻k锂离子电池的端电压实际值； 步骤4:根据关键参数更新方程更新时刻k的关键参数，并求取时刻k+Ι锂离子电池的状态； 步骤5:利用更新后的关键参数和时刻k+Ι锂离子电池的状态，计算时刻k+Ι锂离子电池的端电压估算值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述确定影响锂离子电池荷电状态SOC估算精度的关键参数是，根据开路电压OCV和锂离子电池荷电状态SOC关系函数确定影响锂离子电池荷电状态SOC估算精度的关键参数； 其中，开路电压OCV和锂离子电池荷电状态SOC关系函数为:f(s) = a-bX (-1n(s))a+cs ； f(s)为开路电压OCV ； s为锂离子电池荷电状态SOC ； a为常数； a、b和c为关键参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述关键参数更新方程为:
θΜ =0,-MJf f (JTW1 (JfY (Jfffl - λ ) i其中，;i为迭代次数； Bi^bi和Ci分别为经过i次迭代后的关键参数； μ为设定步长； Yk为时刻k锂离子电池的端电压实际值；
为关键参数的雅克比矩阵且.
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述求取时刻k+Ι锂离子电池的状态采用公式％*1 = Axt + βλ + 4 (λ—h).其中，xk+i为时刻k+Ι锂离子电池的状态；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是所述计算时刻k+Ι锂离子电池的端电压估算值采用公式:
6.根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的方法，其特征是所述辨识用于估算锂离子电池荷电状态的基本参数包括: 子步骤Al:选取锂离子电池； 子步骤A2:将所述锂离子电池的电量放空后静置至少第一设定时间； 子步骤A3:对所述锂离子电池充电，每当充入的电量达到锂离子电池容量的5%时，停止充电，静置至少第二设定时间，得到一组锂离子电池的开路电压OCV和荷电状态SOC的映身寸关系； 子步骤A4:当锂离子电池充满后， 根据得到的各组锂离子电池的开路电压OCV和荷电状态SOC的映射关系，计算锂离子电池的极化内阻、极化电容和欧姆内阻。
【文档编号】G01R31/36GK104007395SQ201410258544
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】姜久春, 张彩萍, 王乐一, 李雪, 张维戈, 龚敏明, 王占国, 孙丙香, 时玮 申请人:北京交通大学