[发明专利]固态浓度模型结合经验等效电路模型的蓄电池状态估计器

权利要求书

1.一种用于确定蓄电池电池单元在充电或放电期间的状态的方法，所述方法包括：

提供所述蓄电池电池单元的包括端子电压的等效电路模型，所述端子电压等于扩散效应压降、双层压降、欧姆电阻压降和开路电压之和；

建立与所述等效电路模型中的所述双层压降和所述欧姆电阻压降相关联的电阻值和电容值；

提供降阶的电化学模型，以基于在所述蓄电池电池单元的正电极和负电极处的活性材料的固体浓度的计算来确定开路电压值；

在充电或放电期间获得所述蓄电池电池单元的测量的端子电压数据和测量的电流数据，其中所述测量的端子电压数据和电流数据使用传感器来获得；以及

基于所述等效电路模型、所述建立的电阻值和电容值、所述降阶的电化学模型以及所述测量的端子电压数据和电流数据，使用微处理器来计算所述蓄电池电池单元的状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述等效电路模型中的所述双层压降被建模为第一并联电阻器-电容器对和第二并联电阻器-电容器对，其中所述第一和第二并联电阻器-电容器对具有不同的时间常数。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，建立电阻值和电容值包括：通过经验确定所述第一和第二并联电阻器-电容器对的电阻值和电容值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述降阶的电化学模型包括在所述正电极和负电极处的活性材料的所述固体浓度的有限差分逼近，并且将所述正电极和负电极中的每个固体粒子建模为三个或更多个分立层。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述开路电压值从在固体-电解质界面处的活性材料的所述固体浓度来确定。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述蓄电池电池单元的状态包括：在连续运行的数值预测修正中结合所述等效电路模型和所述降阶的电化学模型；以及基于所述测量的端子电压数据和电流数据来计算所述蓄电池电池单元的状态。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，计算所述蓄电池电池单元的状态包括：使用扩展卡尔曼滤波器。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述蓄电池电池单元的状态包括：计算所述开路电压、在所述正电极和负电极处的活性材料的所述固体浓度、所述扩散效应压降和所述双层压降。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：基于所述计算的开路电压来计算所述蓄电池电池单元的荷电状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述蓄电池电池单元的所述荷电状态由蓄电池控制器使用，以控制所述蓄电池电池单元的充电和放电。

11.一种用于确定电动车辆的蓄电池组中的蓄电池电池单元在充电或放电期间的状态的方法，所述方法包括：

提供所述蓄电池电池单元的包括端子电压的等效电路模型，所述端子电压等于扩散效应压降、双层压降、欧姆电阻压降和开路电压之和；

建立与所述等效电路模型中的所述双层压降和所述欧姆电阻压降相关联的电阻值和电容值，其中所述等效电路模型中的所述双层压降被建模为第一并联电阻器-电容器对和第二并联电阻器-电容器对，并且所述第一和第二并联电阻器-电容器对具有不同的时间常数；

提供降阶的电化学模型，以基于在所述蓄电池电池单元的正电极和负电极处的活性材料的固体浓度的计算来确定开路电压值；

在充电或放电期间获得所述蓄电池电池单元的测量的端子电压数据和测量的电流数据，其中所述测量的端子电压数据和电流数据使用传感器来获得；

基于所述等效电路模型、所述建立的电阻值和电容值、所述降阶的电化学模型以及所述测量的端子电压数据和电流数据，使用微处理器来计算所述蓄电池电池单元的状态，其中所述蓄电池电池单元的状态包括所述开路电压、在所述正电极和负电极处的活性材料的所述固体浓度、所述扩散效应压降和所述双层压降；以及

基于所述计算的开路电压来计算所述蓄电池电池单元的荷电状态。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述降阶的电化学模型包括在固体-电解质界面处的活性材料的所述固体浓度的有限差分逼近，并且将所述正电极和负电极中的每个固体粒子建模为三个或更多个分立层。