[发明专利]一种电池状态确定方法及装置

说明书

本发明公开了一种电池状态确定方法及装置，其中方法为：根据待测电池的单级分数阶电池模型的状态微分方程组和所述单级分数阶电池模型的动态过程方程组，确定所述待测电池的状态空间方程；基于所述状态空间方程，确定状态观测器中的转换关系；基于所述单级分数阶电池模型对应实际物理系统的测量物理量，通过所述状态观测器，迭代更新所述待测电池的状态。

技术领域

本发明涉及电池状态估计技术领域，尤其涉及一种电池状态确定方法及装置。

背景技术

可充电的电池用于日常生活中的供电，如锂离子电池、氢燃料电池等。单节可充电的电池能够提供的能量及开路电压有限，通常多节可充电的电池组成电池组集中进行供电，可充电的电池在使用过程中会发热。单个可充电的电池在电池组内处于不同的位置，电池组的结构决定了单个可充电的电池的温度并不完全一致，这样造成单个可充电的电池的老化程度也不一致。此外，由于制造工艺和使用时间不同，同一电池组中的可充电的电池也可能不一致。为了防止电池组使用过程中某个可充电的电池出现过充过放的问题，对可充电的电池的状态进行估计就尤为重要，如对可充电的电池的充电状态(State of Charge)和健康状态(State of Health)。

然而，现有的算法都是以整数阶的电阻电容(RC)模型对单个可充电的电池充放电过程进行模拟。其中单阶RC模型对可充电的电池阻抗模型拟合误差较大，造成对可充电的电池的状态估计不准确，而多阶RC模型会使可充电的电池阻抗模型过于复杂，实际工程应用时会消耗大量算力，降低电池管理系统(battery management system，BMS)的实时性。这是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种电池状态确定方法及装置，解决了现有技术中单阶RC模型对可充电的电池的状态估计不准确，而多阶RC模型会消耗大量算力的问题。

第一方面，本发明提供一种电池状态确定方法，包括：根据待测电池的单级分数阶电池模型的状态微分方程组和所述单级分数阶电池模型的动态过程方程组，确定所述待测电池的状态空间方程；所述待测电池为可充电的电池；所述单级分数阶电池模型是按照离散线性分数阶微分方程描述所述待测电池的阻抗的电池模型；基于所述状态空间方程，确定状态观测器中的转换关系；基于所述电池模型对应实际物理系统的测量物理量，通过所述状态观测器，迭代更新所述待测电池的状态。

上述方法中，由于所述单级分数阶电池模型是按照离散线性分数阶微分方程描述所述待测电池的阻抗的电池模型得到的，所述单级分数阶电池模型可以更准确地描述所述待测电池的阻抗的变化关系，且只采用了单级的电池模型，不需要消耗过多算力，进一步地，可以根据状态微分方程组和动态过程方程组，确定所述待测电池的状态空间方程，基于所述状态空间方程，确定状态观测器中的转换关系，基于所述状态观测器，可以迭代更新所述待测电池的状态，从而逐渐修正所述待测电池的充电状态，逼近精确的所述待测电池的充电状态，相对于整数阶的电池模型，上述方法既不会消耗过大的算力，也能够更精确地得到所述待测电池的充电状态。

可选的，所述待测电池的状态为所述待测电池的充电状态；所述状态观测器包括以下四个观测器：系统状态预测器、系统状态更新器、参数状态预测器和参数状态更新器；所述四个观测器之间存在预设的数据传递关系；所述系统状态预测器用于更新所述待测电池的充电状态预测值；所述系统状态更新器用于对所述系统状态预测器更新的充电状态预测值修正，得到充电状态估算值；所述参数状态预测器用于更新预设参数的参数预测值；所述参数状态更新器用于对所述参数状态预测器更新的参数预测值修正，得到参数估算值；所述基于所述状态空间方程，确定状态观测器中的转换关系；包括：基于所述状态空间方程，确定所述系统状态预测器的第一转换关系、所述系统状态更新器的第二转换关系、所述参数状态预测器的第三转换关系和所述参数状态更新器的第四转换关系。