[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

说明书

本发明提供一种用于锂离子电池的充电控制方法、系统、设备和介质，采集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，相比普通等效电路模型增加了滞回元件，使得电路在静止或恒流输入时电压能够收敛到正确的值；建立双态热模型，捕捉电池的内芯和表面温度，用于增加约束条件，更好的模拟实际电池应用中的故障情况；将等效电路模型和双态热模型相耦合，得到电热耦合模型，使得后期进行状态估计时输入更加方便；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，用于得到实际测量不能得到的参数值；将电热耦合模型和内部状态估计值输入MPC模型，得到实时响应的最优充电电流。

技术领域

本发明属于锂电池能源及最优充电技术领域，具体涉及一种用于锂离 子电池的充电控制方法、系统、设备和介质。

背景技术

电池被用于许多不同的应用，例如电动汽车。但是，电池通常具有基于 尺寸，容量，成本等的限制，这些限制限制了实用性。例如，电动汽车具有 基于电池容量的限制，这可能是消费者无法接受的。因此，增加电池容量和 使用寿命有助于提高电动汽车和其他电池供电设备的普及率。

而在控制电池充电和放电时，控制环路通常具有电池控制器不知道的限 制。限制可能是最小电压、最大充电或放电速率、最大充电状态等。但是， 当电池控制器寻求响应负载变化，快速充电条件等时，电池控制器将产生控 制信号，该信号可能会使电池达到极限状态，但约束条件会发生作用使电池 不超过限值。然而，约束一般均为非线性，会导致电池系统的不稳定，这可 能会产生不良影响。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于锂离子电池的充电控 制方法、系统、设备和介质，用于解决现有的控制锂离子电池充电和放电时 由于约束条件而导致电池系统不稳定的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

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。

进一步，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％。

进一步，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：