[发明专利]基于状态估计算法的电池实时发热功率获取方法

说明书

基于状态估计算法的电池实时发热功率获取方法，属于锂离子电池热管理系统应用领域。本发明的目的是为了解决现有在车辆行驶过程中无法准确估计下一时刻的电池发热功率的问题。本申请建立有关电池发热功率估计的状态方程和观测方程，对所述状态方程和观测方程进行离散化，并借助卡尔曼滤波算法实现了电池发热功率的准确估计。它用于估计下一时刻电池的发热功率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池发热功率的获取方法，属于锂离子电池热管理系统应用领域。

背景技术

锂离子电池具有高功率密度、高能量密度、循环寿命长等突出优势，目前已成为新能源汽车的核心储能部件。随着电池能量密度与功率密度的不断增加，有效的热管理系统是电池系统安全可靠运行的前提。

在对锂离子电池热管理系统优化设计时，需要对电池系统建立准确的有限元仿真模型。电池的发热功率是有限元模型的核心输入参数，严重影响电池热管理系统设计的合理性与有效性。在电池热管理系统运行过程中，电池系统的运行参数的实时调整同样受制于电池发热功率。

目前，准确的锂离子电池的发热功率获取依赖于加速绝热量热仪(ARC)。加速绝热量热仪是一种价格昂贵的精密仪器，并且整个测试操作流程十分复杂。此外，ARC中从电池发热功率测试需要事先知道电池的工况，无法在车辆行驶过程中实时地对电池的发热功率进行测量。

当前还存在一种基于Bernardi方程的电池产热估算方式。但对于大型的商用电池(容量≥20Ah)而言，基于Bernardi方程的产热计算准确度较差，计算结果的精度受熵变系数的严重影响，无法准确地估计出电池实时的发热功率。因此，当前缺乏一种能够实时地准确计算电池发热功率的方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有在车辆行驶过程中无法准确估计下一时刻的电池发热功率的问题，现提供基于状态估计算法的电池实时发热功率获取方法。

基于状态估计算法的电池实时发热功率获取方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、建立有关电池发热功率的状态方程和观测方程，分别对所述有关电池发热功率的状态方程和观测方程进行离散化，分别得到t_k-1时刻和t_k时刻的有关电池发热功率的状态方程、t_k-1时刻和t_k时刻的有关电池发热功率的观测方程，k为大于1的正整数；

步骤2、根据t_k-1时刻和t_k时刻的有关电池发热功率的状态方程、t_k-1时刻和t_k时刻的有关电池发热功率的观测方程，得到t_k时刻电池发热功率的预测值；

步骤3、根据误差协方差矩阵预测方程，得到t_k时刻电池发热功率的预测值与t_k时刻电池发热功率的实际值之间的误差协方差矩阵；

步骤4、根据步骤3得到的误差协方差矩阵和卡尔曼增益矩阵方程，得到t_k时刻的卡尔曼增益矩阵；

步骤5、根据t_k时刻的卡尔曼增益矩阵、状态变量修正方程、测量的温度与观测方程计算得到的温度之间的观测量误差和t_k时刻电池发热功率的预测值，得到t_k时刻电池发热功率的估计值，从而实现对下一时刻电池发热功率的估计。

优选地，所述方法还包括步骤6至步骤7，

步骤6、采用误差协方差矩阵估计方程和t_k时刻电池发热功率的预测值与t_k时刻电池发热功率的实际值之间的误差协方差矩阵，得到t_k时刻电池发热功率的估计值与t_k时刻电池发热功率的实际值之间的误差协方差矩阵；