[发明专利]一种用于可充电电池的低温电池剩余电量估算方法及装置

说明书

本发明提供一种用于可充电电池的低温电池剩余电量估算方法及装置，所述装置包括电量估算单元、温度监控单元、加热控制单元、加热单元、电池、电压电流监控单元，所述电量估算单元建立算法模型，结合温度监控单元对数据进行拟合，提升低温下电池电量估算准确度。在估算中，广泛采用的是利用电池组电阻分量的阻抗电流积分法，通过对电池的建模，首先，选择电池的状态参数。在此基础上，通过输入电流和输出电压得到SOC的状态变量OCV(Z_k)，建立了电池的状态方程，可以对其剩余电量进行测量。然后利用扩展卡尔曼滤波算法利用测量电压y值估计电池的状态x，即通过扩展卡尔曼滤波算法估计电池的SOC，并使状态估计观测值的中误差最小。

技术领域

本发明属于低温可充电电池剩余电量估算技术领域，具体涉及一种用于可充电电池的低温电池剩余电量估算方法及装置。

背景技术

近年来，充电锂电池应用范围迅速扩大，但锂电池制造工艺决定电池可放电电量与温度成直接关系，为保证电池低温下具备足够容量，通常会对电池进行加热，同时电池在放电过程中也会产生自温升，实际情况是低温放电初期，电池处于放电状态，但电池剩余电量(SOC)增加，此现象较影响用户体验。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种借助机器算法，建立数据模型，充分考虑电池自放电的热耗及加热功耗，通过预计方法实现电池低温下SOC预估，并避免放电状态下电池剩余电量SOC增加的可充电电池的低温电池剩余电量估算方法及装置。

本发明提供如下技术方案：一种用于可充电电池的低温电池剩余电量估算方法，包括以下步骤：

S1：采用温度监控单元采集每个离散时间k的温度T并传递给电量估算单元，采用电压电流监控单元采集每个时间步的所述电池的输出电压y_k、输入电流i_k、所述可充电电池充电状态下的电池内部电阻R⁺、所述可充电电池放电状态下的电池内部电阻R^-和迟滞现象带来的电阻M并传递给所述电量估算单元；

S2：所述电量估算单元构建带有低通滤波器R_s的状态空间方程的开路电压电池模型，利用所述状态空间方程和状态变量对所述可充电电池于离散时间k时的状态x进行估计，构建电池建模参数θ，得到所述低通滤波器R_s于离散时间k+1时的滤波器状态向量f_k+1和于离散时间k时的滤波器输出电压向量

S3：所述电量估算单元向加热控制单元发出指令，使所述加热控制单元控制所述加热单元将环境温度加热至不同的温度T下，所述温度T从25℃起始，所述温度监控单元和所述电压电流监控单元再次采集监控所述温度T下的各项参数并传递给所述电量估算单元，所述电量估算单元根据所述不同的温度T及其各项参数构建的不同电池建模参数θ₃、θ₂、θ₁、θ₀再次构建根据温度进行电磁建模参数优化后的滤波器输出电压向量y(T)：

y(T)＝θ₃T³+θ₂T²+θ₁T¹+θ₀；

S4：采用离散时间k时的所述S3步骤得到的输出电压向量值y(k)估计电池于离散时间k+1时的电池状态x(k+1)；

S5：构建离散时间k初始值为0时的电池状态x(k)的期望值模型和协方差矩阵模型并进行逐渐递增的离散之间k的运算；

S6：使用扩展卡尔曼滤波算法电池状态x的估计值进行计算，得到的误差最小的估计值为低温电池剩余电量SOC值：

进一步地，所述步骤S2包括以下步骤：