[发明专利]一种基于可变时间尺度的电池容量在线估计方法

说明书

本发明涉及一种基于可变时间尺度的电池容量在线估计方法，包括以下步骤：1)根据电池动态特性建立电池等效电路模型；2)在小时间尺度内对电池等效电路模型的参数进行辨识；3)在与参数辨识相同的小时间尺度内实时估计电池的SOC；4)选择电池容量估计的大时间尺度的初始时刻，将此时的电池SOC作为初始SOC，并从此时刻开始进行电量累积；5)判断在小时间尺度内电池电量累积绝对值是否大于阈值，若是，则进行步骤6)，若否，则返回步骤2)；6)根据SOC变化量以及该时间段内的电量累积，进行电池容量估计，并重复步骤2)‑6)。与现有技术相比，本发明具有大时间尺度可变、考虑容量变化特性、降低SOC估计误差对容量估计的影响等优点。

技术领域

本发明涉及储能电池领域，尤其是涉及一种基于可变时间尺度的电池容量在线估计方法。

背景技术

电池容量是表征电池系统性能的一个重要参量，在电池应用及管理中起到了十分重要的作用。一方面，电池容量的大小直接决定了电池一次充电后的工作时间(以电动汽车为例，电池容量的大小影响一次充电续驶里程)；另一方面，电池管理中的很多关键状态，如SOC(State of Charge，荷电状态)，SOH(State of Health，健康状态)等的估计都需要以准确的电池容量作为前提。

电池容量本身是一个复杂的时变量，会随着电池运行时间，运行工况以及电池所处的温度变化而变化。获取电池容量常见的方式是对电池容量进行标定和校准，但这不适合正在工作中的电池(在线)，并且电池的标定工作需要大量时间。为了能够在线获取电池容量，国内外学者、研究人员进行了很多尝试。

一种常见的方法是基于电池SOC变化与电流累积的电池容量估计方法，通过估计某段时间内初始以及结束的SOC并记录该时间段内的充放电电量，累积的充放电电量除以初始以及结束的SOC之差即为电池容量。

另一类常用的方法是基于状态估计的电池容量估计方法，通过建立电池模型，将电池容量作为电池模型的参数之一，采用状态估计或参数辨识的方法在线估计电池容量。该方法一般会使用两个状态估计器或滤波器，同步估计电池的SOC与容量，考虑到SOC与容量的时变特性，两者的估计通常是在不同的时间尺度下进行的。

还有一种方法是基于容量增量法或电压微分法的电池容量估计方法，该方法通过对电池充放电，获得电池容量与电池电压的关系曲线后对其进行微分，从而获取电池容量的微分曲线。该曲线中的峰值或者谷值会随着电池容量的变化而变化并具有一定的相关性，利用这种相关性可以估计出电池的容量。

但是，以上三种方法在应用时均存在一些问题。第一种电池容量估计方法较为简单，但是在应用过程中会受到电池SOC估计误差以及电量累积计算误差的影响，从而会影响电池容量的估算精度；第二种电池容量估计方法需要两个估计器或滤波器，导致计算变得复杂，且电池容量估计的时间尺度一般是固定的，当电池SOC变化量较小的时候，对电池容量的估计提供不了有效信息，从而会产生误差；第三种方法对电池的运行工况较为苛刻，需要恒流充放电的工况，所以在线应用受到限制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于可变时间尺度的电池容量在线估计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于可变时间尺度的电池容量在线估计方法，包括以下步骤：

基于模型的SOC估计：

1)根据电池动态特性建立电池等效电路模型；

2)根据采样得到的电池电流电压数据，在小时间尺度内对电池等效电路模型的参数进行辨识；

3)在与参数辨识相同的小时间尺度内实时估计电池的SOC；

基于可变时间尺度的电池容量估计：