一种混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组荷电状态估计方法技术

本发明专利技术公开了一种混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组荷电状态估计方法，其包括以下步骤：步骤1：建立混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组一阶RC等效电路模型；步骤2：推导出磷酸铁锂动力电池组离散形式的状态方程和观测方程；步骤3：将开路电压Uocv、等效内阻R0、极化电阻Rp、极化电容Cp与荷电状态SOC的关系分别进行分段线性拟合；并在额定容量QN和等效内阻R0中引入受电池老化影响的衰减量Qloss；步骤4：通过自适应卡尔曼滤波算法估计混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组的荷电状态SOC。本发明专利技术从混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组的动态特性出发，引入阿伦尼乌斯方程并考虑老化因素对磷酸铁锂动力电池组的影响，提高了SOC估算的准确性，为实际工程应用提供了理论依据。

An estimation method for charging state of lithium iron phosphate battery pack for hybrid power ships

The present invention discloses a method for estimating the state of charge of the hybrid power ship lithium iron lithium power battery group, which includes the following steps: Step 1: the first order RC equivalent circuit model of the hybrid power ship lithium iron lithium power battery group is set up; step 2: the state equation and the observation equation of the discrete form of the lithium iron phosphate power battery group are derived. Step 3: the relationship between the open circuit voltage Uocv, the equivalent internal resistance R0, the polarization resistance Rp, the polarization capacitance Cp and the charge state SOC is piecewise linear fitting, and the attenuation Qloss affected by the battery aging is introduced in the rated capacity QN and the equivalent internal resistance R0; step 4: the hybrid power ship is estimated by the adaptive Calman filter algorithm. The charge state SOC of lithium iron phosphate power battery pack. Based on the dynamic characteristics of the hybrid power battery, the Arrhenius equation was introduced and the influence of aging factors on the lithium iron phosphate battery group was considered. The accuracy of the SOC estimation was improved, and the theoretical basis for practical engineering application was provided.

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组荷电状态估计方法
本专利技术涉及动力电池组使用领域，具体涉及一种混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组荷电状态估计方法。
技术介绍
由于世界石油危机和空气污染的日益严重，采用太阳能、风能、蓄电池等新能源构成的混合动力船舶受到了世界各地政府和企业的重视，且逐渐成为船舶行业主要的发展趋势。随着混合动力船舶的普及，电池管理系统(BatteryManagementSystem，BMS)在混合动力船舶方面得到了广泛的应用与发展；由于磷酸铁锂动力电池组结构的复杂性，在估算荷电状态(StateofCharge，SOC)过程中容易受到诸如充放电电流、环境温度、自放电、电池老化等因素的影响；为充分发挥混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组的动力性能、提高动力电池组使用的安全性、延长动力电池组的使用寿命，有必要对混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组组的SOC进行预测估计。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组荷电状态估计方法，以降低估算SOC过程的计算量，提高SOC的精确性。为达到上述目的，本专利技术提供了一种混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组荷电状态估计方法，其包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组荷电状态估计方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：建立混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组一阶RC等效电路模型；所述一阶RC等效电路模型由极化电阻Rp和极化电容Cp并联后再与等效内阻R0、开路电压Uocv串联组成；步骤2：选择极化电压Up、荷电状态SOC作为一阶RC等效电路模型的状态变量，负载电流IL、负载电压UL分别作为一阶RC等效电路模型的输入、输出，推导出磷酸铁锂动力电池组离散形式的状态方程和观测方程；步骤3：将开路电压Uocv、等效内阻R0、极化电阻Rp、极化电容Cp与荷电状态SOC的关系分别进行分段线性拟合，用于引入受SOC和电池老化影响的参数；并在额...

【技术特征摘要】
1.一种混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组荷电状态估计方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：建立混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组一阶RC等效电路模型；所述一阶RC等效电路模型由极化电阻Rp和极化电容Cp并联后再与等效内阻R0、开路电压Uocv串联组成；步骤2：选择极化电压Up、荷电状态SOC作为一阶RC等效电路模型的状态变量，负载电流IL、负载电压UL分别作为一阶RC等效电路模型的输入、输出，推导出磷酸铁锂动力电池组离散形式的状态方程和观测方程；步骤3：将开路电压Uocv、等效内阻R0、极化电阻Rp、极化电容Cp与荷电状态SOC的关系分别进行分段线性拟合，用于引入受SOC和电池老化影响的参数；并在额定容量QN和等效内阻R0中引入受电池老化影响的衰减量Qloss；步骤4：通过自适应卡尔曼滤波算法估计混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组的荷电状态SOC。2.如权利要求1所述的混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组荷电状态估计方法，其特征在于，步骤2具体包括以下步骤：步骤2.1：由磷酸铁锂动力电池组一阶RC等效电路原理及基尔霍夫定律可得：UL＝Uocv-Up-ILR0(2)，其中，Up为极化电压；UL为负载电压；IL为负载电流；步骤2.2：根据安时积分法，磷酸铁锂动力电池组的荷电状态SOC的理论计算式为：其中，SOCt为磷酸铁锂动力电池组在时刻t时的荷电状态；SOC0为磷酸铁锂动力电池组荷电状态初始值；η为库伦效率；IL,τ为负载瞬时电流；QN为磷酸铁锂动力电池组额定容量；式(3)的离散方程为：其中，Δt为采样周期；SOC(k+1)和SOC(k)分别为k+1和k时刻的荷电状态；IL(k)为k时刻的负载电流；步骤2.3：联立式(1)和式(4)可得磷酸铁锂动力电池组离散形式的状态方程为：其中，τ1(k)为k时刻一阶RC等效电路模型的时间常数，满足τ1(k)＝Rp(k)Cp(k)；Up(k+1)和Up(k)分别为k+1和k时刻的极化电压；ω(k)为不相关的高斯白噪声，服从正态分布，满足：ω(k)～(0,Wk)，其中Wk为对称正定矩阵；式(2)对应的离散方程为磷酸铁锂动力电池组离散形式的观测方程为：其中，UL(k)为k时刻的负载电压；Uocv[SOC(k)]为Uocv与SOC(k)之间的非线性关系；υ(k)为不相关的高斯白噪声，服从正态分布，满足：υ(k)～(0,Vk)，其中Vk为对称正定矩阵。3.如权利要求2所述的混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组荷电状态估计方法，其特征在于，步骤2还包括以下步骤：步骤2.4：将离散形式的状态方程(5)和观测方程(6)分别简写为：X(k+1)＝A(k)X(k)+B(k)IL(k)+ω(k)(7)，UL(k)＝C(k)X(k)+D(k)IL(k)+υ(k)(8)，其中，D(k)＝-R0(k)。4.如权利要求3所述的混合动力船舶磷酸铁锂动力电池组荷电状态估计方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐帅帅，高迪驹，丁椿夏，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海,31