[发明专利]基于IPF的锂离子电池SOC估计方法

说明书

本发明公开了一种基于IPF的锂离子电池SOC估计方法，包括以下步骤：建立锂离子电池系统的数学模型，得到系统的状态方程和观测方程，并离散化处理；对锂离子电池进行恒流脉冲放电实验，获得锂离子电池开路电压和锂离子电池的剩余电流SOC；在MATLAB上对锂离子电池开路电压和锂离子电池的剩余电流SOC的关系曲线进行拟合，并辨识得到电池模型参数，从而建立锂离子电池的等效模型；采用改进的粒子滤波估算锂离子电池SOC。本发明通过锂离子电池系统的数学模型以及改进的粒子滤波的估算得到锂离子电池荷电状态，具有估算精确度高和估算快速的特点，从而保证锂离子电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池SOC估计方法，特别涉及一种基于IPF的锂离子电池SOC估计方法。

背景技术

近年来，由于能源危机、环境污染以及能源安全等诸多因素，电动汽车行业迎来了蓬勃发展。目前，电动汽车的产业化进程面临以下核心问题：1、电池有效储能密度低，且短时间内很难有效提高；2、电池价格昂贵，生产维护成本高；3、电池充电时间长。而要解决以上问题，目前只能从电池管理系统的研发入手。电池管理系统(BMS)作为电动汽车的重要组成部分，可以实时监测电池的电压、温度、电流、SOC等，对车载锂电池进行有效控制和管理，从而有效提高电池组使用寿命，提高电动汽车的续航里程。而SOC估计作为电池管理系统中反映电池使用情况的最重要的数据，其估计的准确与否直接影响电池管理系统的工作性能，因此一种准确、快速的SOC估计方法对于电动汽车行业的发展有很大的推动作用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于IPF的锂离子电池SOC估计方法。本发明具有估算精确度高和估算快速的特点。

本发明的技术方案：一种基于IPF的锂离子电池SOC估计方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

S1、建立锂离子电池系统的数学模型，得到系统的状态方程和观测方程，并离散化处理；

S2、对锂离子电池进行恒流脉冲放电实验，获得锂离子电池开路电压和锂离子电池的剩余电量SOC；

S3、在MATLAB上对锂离子电池开路电压和锂离子电池的剩余电量SOC的关系曲线进行拟合，并辨识得到锂离子电池模型参数，从而建立锂离子电池的等效模型；

S4、采用改进的粒子滤波估算锂离子电池SOC。

上述的基于IPF的锂离子电池SOC估计方法中，所述的状态方程为

所述的观测方程为

U_L(k)＝U_OC(k)-i(k)×R₀(k)-U₁(k)+v(k)

式中：SOC(k+1)为系统k+1时刻的锂离子电池荷电状态，U₁(k+1)为系统k+1时刻的极化电压值，Δt表示采样时间，R1表示极化电阻，R0为欧姆内阻，τ1表示极化时间，η表示充放电效率，QN表示电池实际容量，i(k)表示系统k时刻的放电电流，w(k)和v(k)表示系统k时刻状态和量测的噪声。

前述的基于IPF的锂离子电池SOC估计方法中，所述的恒流脉冲放电实验的步骤如下：

①在室温下，在锂离子电池上连接具有恒流放电功能的负载；

②利用锂离子电池的最大充电电流值对锂离子电池进行恒流充电，直到锂离子电池两极的电压差达到截止电压；

③利用锂离子电池最大充电电压恒压对锂离子电池继续进行充电，直到充电电流小于0.033C/1倍率，此时认为锂离子电池已充满电；