[发明专利]一种锂离子电池内阻与荷电状态同步估算方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池内阻与荷电状态同步估算方法，包括以下步骤：对锂离子电池管理系统进行初始化处理；对锂离子电池的电压、电流和温度进行检测采集；建立锂离子电池等效电路模型，对锂离子电池等效模型进行离散化处理；建立扩展卡尔曼滤波模型的荷电状态与内阻的状态方程和端电压的测量方程；建立荷电状态与内阻的状态预测方程和端电压的输出预测方程；确定误差协方差矩阵及修正系数；对荷电状态与内阻的状态预测方程进行更新，确定实时荷电状态和锂离子电池内阻，并对误差协方差矩阵进行更新；优点是实时同步估算锂离子电池的内阻和锂离子电池的荷电状态，减小锂离子电池老化和内阻变化对锂离子电池荷电状态估算的影响。

技术领域

本发明涉及电池荷电状态估算领域，尤其涉及一种锂离子电池内阻与荷电状态同步估算方法。

背景技术

锂离子电池由于容量大和较环保等优点得到广泛的应用如：汽车电池、航空和船舶领域，通常情况下锂离子电池会串联多组进行应用，由于各锂离子电池的性能不一，为避免在长期使用时产生过度充放电，锂离子电池管理系统就必不可少。在锂离子电池的管理系统中电池的荷电状态是显示电池组状态的重要参数之一，而且锂离子电池为功率型电池，多用于大电流工作场合，电池温度变化比较大，电池温度变化和电池的老化都会引起内阻变化，内阻的变化是锂离子电池估算SOC(荷电状态)的技术难点，估算SOC的现有技术有按时积分法计算SOC和卡尔曼滤波算法计算SOC，按时积分法计算SOC在初始值SOC不准确时无法校准SOC且产生的误差会累计，对温度和老化引起的内阻变化无法进行补偿；卡尔曼滤波算法计算SOC时需要静止状态下对锂离子电池进行完全充放电实验，获得内阻表进行SOC估算，在现实情况下无法进行实时估算和电池老化误差的补偿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：提供一种可减小锂离子电池内阻变化和电池老化对电池荷电状态估算影响的同步估算锂离子电池内阻和锂离子电池荷电状态的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种锂离子电池内阻与荷电状态同步估算方法，包括以下步骤：

步骤1：对锂离子电池管理系统进行初始化处理；

步骤2：对锂离子电池的电压、电流和温度进行检测采集；

步骤3：建立锂离子电池等效电路模型，对锂离子电池等效电路模型进行离散化处理；

步骤4：建立扩展卡尔曼滤波模型的荷电状态与内阻的状态方程和端电压的测量方程；

步骤5：建立荷电状态与内阻的状态预测方程和端电压的输出预测方程；

步骤6：确定误差协方差矩阵及修正系数；

步骤7：对荷电状态与内阻的状态预测方程进行更新，确定实时荷电状态和锂离子电池内阻，并对误差协方差矩阵进行更新。

优选的，所述步骤2，对电压的检测采集为通过设置在单体锂离子池电极两端的采集线进行电压模拟量采集，将采集到的电压模拟量，传输到电池监控芯片进行A/D转换处理为电压数字量，得到采样电压；对电流的检测采集为将检测到的电压数字量输送到电压-电流转换器，得到采样电流；对温度的检测采集为检测采集设置在单体锂离子电池特定位置的热敏电阻两端的电压模拟量，将热敏电阻两端的电压模拟量传输到电池监控芯片进行A/D转换处理为数字量，得到采样温度。

优选的，所述步骤3，锂离子电池的等效电路由锂离子电池的开路电压U_oc和电池内阻R₀串联形成，该锂离子电池等效电路模型的端电压为锂离子电池的输出端电压：

U＝U_oc(SOC)+I×R₀