[发明专利]一种用于锂离子电池的充电控制方法、系统、设备和介质

权利要求书

1.一种用于锂离子电池的充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集待测锂离子电池表面温度和两端电流和电压；

S2：根据待测锂离子电池表面温度和两端电流和电压，建立基于增强自校正模型的等效电路模型；

S3：根据待测锂离子电池表面温度和两端电流和电压，建立双态热模型，用于捕捉电池的内芯和表面温度；

S4：将等效电路模型和双态热模型相耦合，得到电热耦合模型；

S5：将电热耦合模型和拓展卡尔曼滤波空间方程表达式相结合，输出内部状态估计值；

S6：将电热耦合模型和内部状态估计值输入MPC算法中，得到实时响应的最优充电电流。

2.根据权利要求1所述一种用于锂离子电池的充电控制方法，其特征在于，所述等效电路模型包括开路电压Vocv，开路电压Vocv正极依次连接有滞回元件hyst、RC电路和电阻R0；

所述RC电路包括并联的极化电容C1和极化内阻R1；

所述SOC为z(t)，若电池充满电时，则SOC为z(t)＝100％，若电池完全放电，则SOC为z(t)＝0％。

3.根据权利要求2所述一种用于锂离子电池的充电控制方法，其特征在于，所述滞回状态的离散时间和滞回电压为：

v_h,k＝Mh_k；

其中，电池总容量为Q，电流为i(t)，采样时间为Δt，效率因子为η(t)，sgn[i_k]为输入i_k的符号，γ为正的无单位常数，M是最大滞后极化电压，滞后状态无单位，且-1≤h_k≤1；

所述等效电路输出电压为：

其中，M₀为瞬时电压；

所述等效电路模型为：

其中，A_RC,B_RC和A_H,k定义如下：

4.根据权利要求1所述一种用于锂离子电池的充电控制方法，其特征在于，所述双态热模型为：

其中，T_s为表面温度，T_c为内芯温度，T_f是冷却剂流动温度，Q为电池芯产生的热量，R_c为导热电阻，R_u为热交换模拟的对流阻力。

5.根据权利要求1所述一种用于锂离子电池的充电控制方法，其特征在于，所述等效电路模型和双态热模型之间的电热耦合通过热量Q进行，Q在离散时间下的表达式为：

其中，i_k为第k时刻电路电流，y_k为第k时刻等效电路输出电压，OCV_k为第k时刻开路电压，T_c,k为第k时刻内芯温度。

6.根据权利要求1所述一种用于锂离子电池的充电控制方法，其特征在于，在步骤S5中建立状态转移方程，对模型上一时刻和当前时刻的状态进行连接，再建立观测方程，将模型测量值和状态值进行连接；

基于上一时刻估计状态值和电路模型进行当前时刻状态预测；

基于上一轮估计值和本轮状态预测值处的雅克比矩阵，得到误差协方差和卡尔曼增益矩阵；

基于增益矩阵对状态估计测量和误差协方差进行更新；

将等效电路模型测量得到的参数值实时输入，结果实时更新。

7.根据权利要求1所述一种用于锂离子电池的充电控制方法，其特征在于，所述最优充电电流为：

i_k+1＝i_k+Δi_k+1；

其中，Δi_k+1为第k时刻和第k+1时刻采样之间电流的变化值，ρ为权重因子，φ_z和G_z是利用状态方程的A,B和C阵进行计算的控制矩阵，R_s为优化目标向量矩阵。