[发明专利]一种动力电池SOC与容量全生命周期联合估计方法

说明书

本发明提供了一种动力电池SOC与容量全生命周期联合估计方法，其采用实时采集的电池系统老化数据，基于模型提取多个老化阶段下的温变参数，建立含有多个老化阶段信息的电池模型，配合滤波器算法分别实施SOC估计，并利用不同老化状态对应的权值，以此融合计算出当前时刻的荷电状态SOC和容量，融合结果是基于多模型端电压信息匹配的结果，因而能够准确有效的获取不同温度、不同老化状态下的电池系统的荷电状态SOC和容量。

技术领域

本发明涉及动力电池管理技术领域，尤其涉及一种基于数据融合对动力电池系统的荷电状态与容量实现全生命周期的联合估计的方法。

背景技术

由于电池可测量值有限，许多参数无法直接获取，因此对于诸如荷电状态SOC与容量等常通过估计的方式来获得。目前主流的SOC估计方法是以安时积分为核心结合开路电压校正，采用定义方法进行容量的估计，估计误差受SOC精度影响往往大于5％，无法满足纯电动汽车的使用要求。

虽然采用滤波器反馈修正的方法能够提高安时积分法的估计精度，但由于SOC和容量存在明显的耦合关系，仅估计两者中任何单一状态量存在片面性，因此需要进行二者的联合协同估计。目前SOC-容量联合估计方法中大多采用SOC-容量-OCV三维响应面结合双滤波器实施，但该三维响应面受温度工况影响，曲面会随老化发生变化，稳定性较差；虽然利用该三维响应结合相关优化算法可以实现容量的有效定位，但受限于优化算法的实时性，该方法在车载控制器中应用前景较为渺茫。

对于估计结果来说，现有动力电池等效模型存在适应性差的问题，即单个电池模型较难实现全生命周期的电池模拟，并且在宽温度区间还会出现SOC估计不准的情况，即由于模型失效导致SOC估计不准确，故在估计效率提升上也面临着诸多困难。本发明能够结合多个老化状态下的参数，通过计算当前模型与测试数据拟合误差，实现了待测电池的有效定位，并利用含温度输入的模型，实现了老化、温度的解耦计算，保证了动力电池全生命周期、全温度范围的准确估计。

发明内容

为解决上述本领域中所存在的技术问题，本发明提供了一种动力电池SOC与容量全生命周期联合估计方法，基于数据融合的方式来实现，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、在所述动力电池充放电过程中，以采样时间△t为间隔对动力电池的端电压U_t、充放电电流I以及表面温度数据进行采样；

步骤二、建立所述动力电池在多个不同老化状态下的宽温度的系统模型以及所述系统模型对应的离散方程；所述的不同老化状态r可以为真实容量是额定容量的100％、95％、90％、85％、80％时的状态。

步骤三、基于某个老化状态下的模型参数，采用滤波器算法估计所述当前动力电池系统的SOC；

步骤四、根据当前电池实时数据计算各老化模型预测的权值；

步骤五、基于各老化状态下得到的SOC与权值，对当前电池系统的实时SOC与容量进行融合计算。

进一步地，所建立的动力电池系统模型采用戴维南模型，得到对应的离散方程为：

其中，

C_p,k为所述动力电池系统在k时刻的极化电容；

R_p,k为所述动力电池系统在k时刻的极化电阻；

R_0,k为所述动力电池系统在k时刻的欧姆内阻；

I_k为所述动力电池系统在k时刻的电流；

U_ocv,k为所述动力电池系统在k时刻的开路电压；

U_p,k为所述动力电池系统在k时刻的极化电压；