[发明专利]一种锂离子电池内阻与荷电状态同步估算方法

摘要

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。

主权项

1.一种锂离子电池内阻与荷电状态同步估算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对锂离子电池管理系统进行初始化通电；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，荷电状态与内阻的状态方程：端电压的测量方程：Y(k)＝Uoc(k‑1)‑x2×I(k‑1)+w其中，x1为SOC、x2为内阻R0，X(k)为以k时刻的x1和x2建立的矩阵既X(k)＝[x1 x2]T＝[SOC R0]T，X(k‑1)为以K‑1时刻的x1和x2建立的矩阵，Y(k)为k时刻锂离子电池的端电压U(k)，I(k)为k时刻流经电池的电流，I(k‑1)为k‑1时刻流经电池的电流，T为采样时刻，Q为锂离子电池的额定电量，ε为库伦效率，随机变量v为过程噪声，认为是均值为0、协方差矩阵为Q的白噪声；随机变量w为测量噪声，认为是均值为0、协方差矩阵为R的白噪声；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，荷电状态与内阻的状态预测方程：端电压的输出预测方程：其中，为k‑1时刻锂离子电池管理系统对k时刻荷电状态与内阻的预测矩阵，为k‑1时刻荷电状态与内阻的预测矩阵，为k时刻的端电压U(k)的预测值，为k‑1时刻的电池开路电压Uoc(k‑1)的预测值，为内阻R₀的预测值。步骤6：确定误差协方差矩阵及修正系数，误差协方差矩阵：P(k|k‑1)＝A(k‑1)P(k‑1)AT(k‑1)+Q修正系数：K(k)＝P(k)CT(k)(C(k)P(k)CT(k)+R)‑1其中，P(k‑1)为k‑1时刻的误差协方差矩阵，P(k|k‑1)为k‑1时刻锂离子电池管理系统对k时刻误差协方差矩阵的估算矩阵，P(k)为k时刻的误差协方差矩阵，K(k)为k时刻的修正系数，A(k‑1)为k‑1时刻的状态单位矩阵，AT(k‑1)为k‑1时刻的状态单位矩阵的转置矩阵，CT(k)为观测矩阵C(k)的转置矩阵，其中状态单位矩阵A和观测矩阵C(k)分别为：步骤7：荷电状态与内阻的状态预测方程进行的更新：通过关系式对荷电状态与内阻的状态预测方程进行更新，为k时刻修正后荷电状态与内阻的预测矩阵，既最优矩阵，实现锂离子电池内阻与荷电状态同步估算；步骤8：误差协方差矩阵的更新，通过关系式P(k)＝(I2‑K(k)C(k))P(k|k‑1)对误差协方差矩阵进行更新，更新后的误差协方差矩阵P(k)将用于下一轮循环其中，其中I2为2阶单位矩阵。