一种锂离子电池荷电状态估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电动汽车电池技术领域。
【背景技术】
[0002] 电池荷电状态（StateofCharge，S0C)用来表征电池的剩余电量，即剩余电量与 额定容量的百分比，理论上其值在〇%?100%的范围内。电池荷电状态不能直接从电池本身 获得，只能通过测量电池组的外特性参数（如电压、电流、内阻、温度等）间接估计得到。电 动汽车锂离子电池在使用过程中，由于内部复杂的电化学反应现象，导致电池特性体现出 高度的非线性（充放电时变参数、迟滞现象等），使准确估计电池荷电状态具有很大难度。
[0003] 传统的电池荷电状态估计方法，如放电实验法、内阻法、开路电压法等，虽然估计 结果较为精确，但是不可用于在线估计；而常用的安时法，即电流计量法，虽然实施简单，但 其受电流采集精度的影响，会产生累积误差，并且电池荷电状态初始值选择不当，也会导致 估计结果不准确。而近几年研究的估计算法，如卡尔曼滤波，虽然可以在线估计电池荷电状 态，也解决了初始值带来的误差影响，同时降低噪声对估计结果的影响，但其不考虑充放电 时变参数、迟滞现象等非线性特征，长时间运行将产生电池荷电状态估计误差；为了处理上 述非线性问题，人们采用神经网络的方法，但该方法由于需要大量样本数据，因此计算量较 大，不利于实时估计电池荷电状态。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是采用基于参数时变观测器的估计方法解决当锂离子电池在不同 倍率充放电的复杂工况下的锂离子电池荷电状态估计方法。
[0005] 本发明具体步骤是： 标定电池充电静置开路电压、放电静置开路电压与电池荷电状态的关系，将电池荷电 状态作为状态变量引入锂离子电池连续模型得到：
【主权项】
1. 一种锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于：其具体步骤是： 标定电池充电静置开路电压、放电静置开路电压与电池荷电状态的关系，将电池荷电 状态作为状态变量引入锂离子电池连续模型得到：
其中，&/、<、G和I分别表示电池荷电状态、电池工作电流、电池 额定容量、充电静置开路电压、放电静置开路电压和标定的静置开路电压； 根据充放电开路电压确定迟滞电压上界，考虑电池迟滞现象为与电流绝对值大小相关 的一阶动态过程：
其中，和：^分别表示迟滞电压上界、迟滞衰减系数和迟滞电压； 符号±表示充电或放电； 针对不同倍率电流充放电静置曲线做指数曲线拟合，采用RC环构建参数随电流变化 的电池极化电压模型和内阻模型：
其中，表示极化时间常数，i?和C分别表示电池的极化电阻和极化电容，& 表示电池内阻； 对h沭电压求和，构律电池樽型端电压方稈：
其中，表示基于模型的端电压估计值； 获得非线性参数时变的电池模型：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于： 在确定上述锂离子电池模型的基础上，设计如下观测器：
其中，用于估计电池荷电状态^^，Jzr表示传感器测量电压信号，i为观测 器增益，其大小需根据实际情况--------噪声、模型不确定性、跟踪速率与精度进行标定。
【专利摘要】一种锂离子电池荷电状态估计方法，属于电动汽车电池技术领域。本发明的目的是采用基于参数时变观测器的估计方法解决当锂离子电池在不同倍率充放电的复杂工况下的锂离子电池荷电状态估计方法。本发明具体步骤是：将电池荷电状态作为状态变量引入锂离子电池连续模型，根据充放电开路电压确定迟滞电压上界，考虑电池迟滞现象为与电流绝对值大小相关的一阶动态过程，采用RC环构建参数随电流变化的电池极化电压模型和内阻模型，构建电池模型端电压，获得非线性参数时变的电池模型。本发明基于参数时变的锂离子电池等效电路模型，将模型参数标定为电流倍率的函数，能较为准确地表现电池特性，同时易于现有估计方法的应用。
【IPC分类】G01R31-36
【公开号】CN104535932
【申请号】CN201410794758
【发明人】王宇雷, 张吉星, 马彦, 陈虹
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月20日