[发明专利]一种离线与在线气液电池模型耦合估算OCV的方法及系统

说明书

本发明提供一种离线与在线气液电池模型耦合估算OCV的方法及系统，包括以下步骤：步骤一，读取第k组电池数据；步骤二，离线气液动力学电池模型估算第k组开路电压OCV k；步骤三，读取第k+1组电池数据；步骤四，离线气液动力学电池模型估算OCV I；步骤五，智能算法在线辨识气液动力学电池模型参数；步骤六，在线气液动力学电池模型估算OCV II；步骤七，安时积分法估算OCV III；步骤八，加权法计算出OCV k；步骤九，移动窗口；转步骤三，如此循环往复并在每次循环时对k累加1，估算电池开路电压；本发明采用离线与在线气液动力学电池模型耦合估算电池开路电压，兼顾了离线参数模型计算量小、实时性高，在线参数模型动态特性好、估算精度高。

技术领域

本发明属于电池管理系统领域，具体为一种离线与在线气液电池模型耦合估算OCV的方法及系统。

背景技术

近年来，世界各国为了实现节能减排的目标纷纷发展电动汽车产业，电动汽车使用能够显著减少传统汽车对于石油的消费，电能可以从太阳能、地热能、核能、水力和风力中获得，因此，电动汽车技术是绿色可持续能源技术重要组成部分。电动汽车为了达到足够的行驶里程必须装备成百甚至上千个单体电池，如此众多电池要求在充放电过程中保持高度一致性，因此，电池管理系统是必不可少的。其中，电池状态估算(如SOC/OCV、SOH、SOE等)是电池管理系统的核心工作之一，现有电池状态估算技术普遍存在模型复杂，模型的状态方程无法直接反映温度对电池特性的影响，需要向模型中引入温度补偿系数或经验公式对估算结果进行修正，势必带来模型参数辨识的难度增加、计算量上升和鲁棒性下降等问题，最终导致电池开路电压估算不准确，剩余续航里程难以确定。

目前，研究最全面的电池解析模型是电化学模型与等效电路模型。其中，电化学模型从正负极氧化还原反应、锂离子固相、液相与界面扩散、电荷转移等机理建模，能够直接通过正极材料表面锂离子浓度估算电池SOC，且估算精度高，但是该模型由大量复杂的常微分方程和偏微分方程组成，包含数十个待确定的模型参数，而且大多数参数与电极材料属性密切相关难以确定(如孔隙率、材料粒径和形貌)，使得模型难以理解、计算量庞大，很难用于车载MCU实时估计，因此该模型多用于电池新材料开发或电池失效原理分析。等效电路模型本质是一种经验模型，该模型运用电子元件(如理想电压源、电容和电阻)模拟电池的外特性(如开路电压、电压迟滞、电池极化等)，具有简单直观、物理含义明确等特点，经过研究者们深入研究开发出多种形式和结构，如Rint模型,Thevenin模型,PNGV,n阶RC模型等。等效电路模型本身在整个电池充放电过中估算精度有限，所以通常与智能算法相结合形成闭环估算系统，如滑膜算法、模糊逻辑算法、模拟退火算法、粒子群算法、卡尔曼滤波或其变体算法(无迹卡尔曼、扩展卡尔曼、有限差分卡尔曼等)。而智能算法需要做大量的运算，最终等效电路模型仍需要与温度耦合，同样难以在车载MCU上实现实时估计。

综上所述，现有两种解析模型存在自身局限性，难以满足对电池状态进行快速高精度估算，急需一种能够更准确地反映温度与电池性能的关系，更精确地刻画电池充放电过程表现的非线性特性、结构简单、运算量小的解析模型和开路电压估算方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种离线与在线气液电池模型耦合估算OCV的方法及系统，本发明采用离线参数气液动力学电池模型与在线参数气液动力学电池模型耦合的方法实时估算电池OCV，具有运算复杂性低、估算速度快、估算实时性好、估算精度高、强鲁棒性等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种离线与在线气液电池模型耦合估算OCV的方法，包括以下步骤：

步骤一、读取第k组电池数据，k＝1,2,3…；

步骤二、将所述步骤一中第k组电池数据，代入离线气液动力学电池模型中估算第k组OCV k；

步骤三、读取第k+1组电池数据；

步骤四、将所述步骤三中的第k+1组电池数据，代入离线气液动力学电池模型中估算OCV I；