将k用k+Ι代替，返回步骤101，实现递推。 步骤105、利用在步骤101?104递推计算中获得待辨识参数向量(\中的元素0 1Λ、02,。(^、(^，分别按公式丫此二 0 !,^Rin= 0 3,k/04,k、Rp= -02,k_03,k/04,k、Cp= 0 4,k2/(02,k04,k+03,k)计算出电池等效电路模型中的电池开路电压V。。、直流内阻Rin、RC电路中的Rp和Cp。4.如权利要求1所述的一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法，其特征在于，所述步骤2具体包括如下步骤: 步骤201、按公式Vp, k= V oc-Vt, k_IkRin+wk计算当前时刻k的电池极化电压V p, k，其中，V。。、Rin和w k分别为在所述步骤1中在线辨识的电池开路电压、直流内阻、有色噪声，V t,k和Ik为由传感器测量得到的电池端电压和通过电池的电流； 步骤202、按公式Vp,k+1= e At/Rp/CpVp,k+(l-e —)RpIkfe计下一时刻k+Ι的电池极化电压Vp,k+1，其中，RP、CP分别为所述步骤1中在线识别的用于模拟电池的电荷转移现象的RC回路中的电阻、电容，At为下一时刻k+Ι与当前时刻k之间的时间； 步骤203、按wk+1= Γ Tk0k估计下一时刻的有色噪声wk+1，其中，「\、(\分别为所述步骤1中计算出的时刻k输入向量的递推值、待辨识参数向量；步骤 204、分别按公式严g’_k+i= (γ oc-Vp,k+1-Vnax+wk+1)/Rin, IdlschrB'ma\+1= (V oc-Vp,k+1_V_+wk+1) /Rin计算下一时刻k+1不超过电池允许最高电压V_的最大充电电流I ~’_k+1、不超过电池允许最低电压V-的最大放电电流I —g’_k+1; 步骤205、按下式计算出基于电压限制的下一时刻k+Ι的电池SOP: short_ v了chrg，max charge, k+1 ' max 1k+1， short_ Vjdischrg, maxdischarge, k+1 ' min 丄k+1 °5.如权利要求1所述的一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法，其特征在于，所述步骤3具体包括如下步骤: 步骤301、按公式Vp,k+1= e At/Rp/CpVp,k+(l-e ―)RpIkfe计下一时刻k+1的电池极化电压Vp,k+1，其中，RP、CP分别为所述步骤1中在线识别的用于模拟电池的电荷转移现象的RC回路中的电阻、电容，At为下一时刻k+Ι与当前时刻k之间的时间；步骤 302、分别按公式 rh—k+1= (Voc-Vp,k+1-VnJ/Rin, IdlschrB'maxk+1= (Voc-Vp,k+1-Vnin)/Rin计算下一时刻k+1不超过电池允许最高电压V_的最大充电电流rtog’_k+1、不超过电池允许最低电压V-的最大放电电流I —g’_k+1; 步骤303、令k = k+1，重复步骤301和步骤302，则可在没有其他输入的情况下计算出当前时刻以后η个时刻的不超过电池允许最高电压￥_的最大充电电流I &g’_k+1、不超过电池允许最低电压V-的最大放电电流I —g’_k+i，其中，i = 1?η ;进而按下式计算出基于电压限制的下一时刻以后时刻的电池SOP:or\pV, long__ χτ jchrg, max.0Urcharge, k+j ' max丄k+j，QfipV，long_ \T了dischrg，maxdischarge, k+j * min 丄k+j， 其中，下标中的k代表当前时刻、k+j代表当前时刻以后的j (j = 1,2,…，η)。6.如权利要求1所述的一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法，其特征在于，所述步骤4具体包括如下步骤: 步骤401、按公式Vp,k= V oc-Vt> k_IkRin+wJ+算当前时刻k的电池极化电压V p, k，其中，V。。、Rin和w k分别为在所述步骤1中在线辨识的电池开路电压、直流内阻、有色噪声，V t,k和Ik为由传感器测量得到的电池端电压和通过电池的电流； 步骤402、按公式Vp,k+1= e At/Rp/CpVp,k+(l-e ―)RpIkfe计下一时刻k+1的电池极化电压Vp,k+1，其中，RP、CP分别为所述步骤1中在线识别的用于模拟电池的电荷转移现象的RC回路中的电阻、电容，At为下一时刻k+Ι与当前时刻k之间的时间； 步骤403、按wk+1= Γ Tk0k估计下一时刻的有色噪声wk+1，其中，「\、(\分别为所述步骤1中计算出的时刻k输入向量的递推值、待辨识参数向量； 步骤 404、分别按公式 rh一k+1= V DC-Vp,k+「I_Rin+wk+1、v—k+1= V oc-vp,k+「I_Rin+wk+1计算下一时刻k+1不超过电池允许最大充电电流I_的最高电压v~’_k+1、不超过电池允许最大放电电流1_的最低电压V dlschrB'mink+1； 步骤405、按下式计算出基于电流限制的下一时刻k+Ι的电池SOP: short_ 了 Vchrg，maxcharge, k+1 丄 π?η^k+1，q^dI，short_ j TTdischrg, min discharge, k+1 丄 max Vk+1 °7.如权利要求1所述的一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法，其特征在于，所述步骤5具体包括如下步骤: 步骤501、按公式Vp,k+1= e At/Rp/CpVp,k+(l-e ―)RpIkfe计下一时刻k+1的电池极化电压Vp,k+1，其中，RP、CP分别为所述步骤1中在线识别的用于模拟电池的电荷转移现象的RC回路中的电阻、电容，At为下一时刻k+Ι与当前时刻k之间的时间；步骤 502、分别按公式 Vchrg’_k+1= Voc-Vp,k+1-1_Rin、Vdlschrg’_k+1= Voc-Vp,k+1-1_Rin计算下一时刻k+Ι不超过电池允许最大充电电流1_的最高电压Vg’_k+1、不超过电池允许最大放电电流1_的最低电压V dlschrB,mink+1； 步骤503、令k = k+1，重复所述步骤501和步骤502，则可在没有其他输入的情况下计算出当前时刻以后η个时刻的不超过电池允许最大充电电流1_的最高电压V &g’_k+1、不超过电池允许最大放电电流1_的最低电压Vdl—ink+1，其中，i = 1?η ;进而按下式计算出基于电流限制的下一时刻以后时刻的电池SOP:QnpI，long__ τ ττ-chrg, maxcharge, k+j 丄 minVk+j?Q^ypI，long_ 丁 Vdischrg，minOUrdischarge, k+j 丄 max 'k+j， 其中，下标中的k代表当前时刻、k+j代表当前时刻以后的j (j = 1，2，…，η)。8.如权利要求1所述的一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法，其特征在于，所述步骤6具体包括如下步骤: 步骤601、按如下公式计算下一时刻的电池SOP: qi short__rV，short, short?b〇P charge, k+1 Π1&Χ LbUrcharge, k+1? bUrcharge, k+1」， Qi/-\T^short__rV，short, short?discharge, k+1 ΓΠ3-Χdischarge, k+1?discharge, k+1」， 其中，下标中的k代表当前时刻、k+1代表下一时刻，S0Pshortcharge.k+1、SOP dischrge.k+1分别为充电过程和放电过程中下一时刻的电池SOP ； 步骤602、按如下公式下一时刻以后时刻的电池SOP o^plong= 「qnpV，longCAD1' long?.0Ur charge, k+j IllclAcharge, k+j? OUFcharge, k+j」， soplongdlscharge.k+J= max [SOPdischarge, k+j 7 SOPdischarge, k+j-1， 其中，下标中的k代表当前时刻、k+j代表当前时刻以后的j(j = 1，2，…，η)时刻，SOP charge, k+j、SOP discharge.k+.j分别为充电过程和放电过程中下一时刻以后时刻的电池SOP ο9.如权利要求1所述的一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法，其特征在于，串联电池组放电过程中的电池SOP为串联电池组中的单体电压最低的电池S0P，串联电池组充电过程中的电池SOP为串联电池组中的单体电压最高的电池SOP。10.如权利要求1-9任一项所述的一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法的应用，其特征在于，通过计算出的电池SOP用于防止电池加速老化甚至自燃爆炸的电池温度限制。
【专利摘要】本发明公开了一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法及其应用，该方法包括如下步骤：电池参数及电池动态效应的递推在线辨识；基于电压限制的下一时刻的电池SOP计算；基于电压限制的下一时刻以后时刻的电池SOP计算；基于电流限制的下一时刻的电池SOP计算；基于电流限制的下一时刻以后时刻的电池SOP计算；基于电压限制和电流限制综合的下一时刻的电池SOP、下一时刻以后时刻的电池SOP的在线估计。本发明考虑了电池电压和电流工作窗口对峰值功率的影响，能同时实现高精度的SOP的单步预测和多步预测，能有效防止电池在实时运行过程中被滥用、帮助其它相关系统实现最优化的能量管理。
【IPC分类】G01R31/36
【公开号】CN105277895
【申请号】CN201510641657
【发明人】杨林, 赵小巍, 羌嘉曦
【申请人】上海凌翼动力科技有限公司, 上海交通大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年9月30日