一种锂离子电池SOC与容量联合估计方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池SOC与容量联合估计方法，属于动力电池管理领域。具体步骤为：一，锂离子电池等效电路模型的建立；二，结合电池模型与安时积分模型建立状态空间方程；三，将电池容量衰减量作为电池模型误差在状态方程中表征；四，解耦估计算法得到并行的状态量估计器与模型误差估计器，即误差校正扩展卡尔曼滤波算法可以用来同时估计锂离子电池SOC和容量。本发明专利技术提出估计电池模型误差的EKF改进算法，将电池老化导致的容量衰退作为模型误差，使用基于EKF的SOC和模型误差的解耦估计算法，实现对容量的估计，并实时补偿SOC的估计误差。仿真结果表明，本方法不但可以提高SOC估计的准确度，还可以实现对容量误差的估计。还可以实现对容量误差的估计。还可以实现对容量误差的估计。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池SOC与容量联合估计方法


[0001]本专利技术属于动力电池管理领域，具体是指一种锂离子电池SOC与容量联合估计方法。

技术介绍

[0002]车用动力电池为电动汽车提供主要动力，其技术性能和经济成本决定着电动汽车的发展前景。为了提高电池的工作性能和延长电池的使用寿命，良好的电池管理系统(Battery Management System,BMS)已经成为当今电动汽车至关重要的一部分。电池SOC和容量估计是BMS最核心的功能，二者的估算精度和实用性非常重要。
[0003]电池荷电状态(State Of Charge,SOC)反映电池的剩余电量。目前主要的SOC估计方法有开路电压法、电化学阻抗法、安时积分法、神经网络法、卡尔曼滤波法等。各种算法存在的问题如下：开路电压法虽然在充放电开始和结束阶段能够较好地估计电池SOC，但充放电过程中因SOC
‑
OCV“平台期”的存在导致SOC估计误差较大，并且因为需要长时间静置电池组才能获取开路电压，与实时性相矛盾，在工程实践中很少单独使用；电化学阻抗法在电池电量较低或较高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池SOC与容量联合估计方法，其特征在于，所述的估算方法包括以下步骤：步骤一，建立锂离子电池等效电路模型，其作用是用来研究包括电池的端电压、充、放电电流、工作温度外特性之间的关系，表征电池静态特性及动态特性；步骤二，结合电池模型与安时积分模型建立状态空间方程；步骤三，将电池容量衰减量作为电池模型误差在状态方程中表征；步骤四，将以上状态空间方程代入EKF算法迭代式，解耦估计算法得到并行的状态量估计器与模型误差估计器，即误差校正扩展卡尔曼滤波算法用来同时估计锂离子电池SOC和容量。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池SOC与容量联合估计方法，其特征在于，步骤一，建立一阶RC锂离子电池等效电路模型的表达式为：其中U
t
为电池端电压；U
OCV
为电池开路电压；I
B
为电流，规定放电时为正，充电时为负；R0为电池欧姆内阻；U
P
为极化电压；R
P
与C
P
分别是极化内阻和极化电容。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池SOC与容量联合估计方法，其特征在于，步骤二，安时积分模型：其中，SOC
k
和SOC
k+1
分别为迭代至第k步和第k+1步的电池荷电状态的数值；η为库伦效率；Δt为系统采样周期；C
N
为电池标称容量；I
B,k
为电流值，规定放电为正，充电为负，则系统的状态空间方程是：式中w
1,k
和w
2,k
分别为系统状态方程中对应于SOC和U
P
的高斯白噪声项，v
k+1
为系统观测方程的高斯白噪声项。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池SOC与容量联合估计方法，其特征在于，所述的步骤三具体为：将电池容量衰减量作为电池模型误差在状态方程中表征，得到以下的状态空间表达式
其中b
k
为电池容量衰减导致的模型误差。5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池SOC与容量联合估计方法，其特征在于，所述步骤四中，将所述状态空间表达式代入EKF算法迭代式，解耦估计算法得到并行的状态量估计器与模型误差估计器，可用来同时估计锂离子电池SOC和容量，首先，非线性时变系统的状态方程为：式中，x
k
和x
k
‑1分别为系统处于k时刻和k
‑
1时刻的状态向量，u
k
和u
k
‑1分别为系统k时刻和k
‑
1时刻的控制输入向量，f(x
k
‑1,u
k
‑1)是非线性系统的状态方程函数，w
k
‑1为过程噪声，y
k
为系统k时刻的观测向量，h(x
k
,u
k
)为非线性系统的观测方程函数，v
k
为观测噪声。6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池SOC与容量联合估计方法，其特征在于，为了达到线性化处理，采用泰勒公式进行展开，定义达到线性化处理，采用泰勒公式进行展开，定义其中，A
k
为系统状态转移矩阵，C
k
为系统的观测矩阵，扩展卡尔曼滤波算法的递推过程式可表达如下：滤波状态初始条件:滤波状态初始条件:式中，为状态量初始值；为误差协方差矩阵初始值；x0为状态量真实值，假定系统当...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟华，王鑫，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：