電池容量在線估計(jì)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于鋰電池【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種電池容量在線估計(jì)方法，包括：A.提供容量衰減模型并初始化容量衰減模型參數(shù)；B.將待測電池充放電循環(huán)Δn次；C.計(jì)算得到當(dāng)前待測電池的估計(jì)相對(duì)容量衰減量；D.測試得到待測電池的真實(shí)相對(duì)容量衰減量；E.計(jì)算估計(jì)誤差；F.若估計(jì)誤差大于預(yù)設(shè)允許誤差，則利用估計(jì)誤差對(duì)容量衰減模型參數(shù)進(jìn)行修正更新，然后跳至步驟B；G.若估計(jì)誤差小于等于預(yù)設(shè)允許誤差，則確定最后一次修正后的容量衰減模型參數(shù)作為最終容量衰減模型參數(shù)，得到待測電池對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確容量衰減模型，進(jìn)而在未來對(duì)待測電池的相對(duì)容量衰減量和電池容量進(jìn)行估計(jì)。本發(fā)明還公開了一種電池容量在線估計(jì)系統(tǒng)。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)操作簡便，準(zhǔn)確度高。
【專利說明】電池容量在線估計(jì)方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電池容量在線估計(jì)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在環(huán)境污染、能源危機(jī)、溫室效應(yīng)等問題日益嚴(yán)重的大背景下，開發(fā)新型能源技術(shù)成為重中之重，其中，電池技術(shù)作為新型能源技術(shù)之一，愈來愈受到大家的普遍關(guān)注。尤其是鋰離子動(dòng)力電池，現(xiàn)在發(fā)展非常迅猛，在電動(dòng)車、儲(chǔ)能站等領(lǐng)域均得到了非常廣泛的應(yīng)用。然而，隨著電池的循環(huán)充放電，電池會(huì)逐漸老化，其性能會(huì)逐漸衰減，尤其是其容量會(huì)逐漸減少。
[0003]在實(shí)際情況中，電池容量減少，會(huì)影響電池內(nèi)部存儲(chǔ)的能量的多少，如在電動(dòng)車上，會(huì)直接影響電動(dòng)車的續(xù)駛里程。如果沒有對(duì)電池容量衰減的一個(gè)準(zhǔn)確估計(jì)，就有可能會(huì)由于對(duì)續(xù)駛里程的錯(cuò)誤估計(jì)，而導(dǎo)致在野外拋錨等事故的發(fā)生。而且如果對(duì)容量衰減沒有一個(gè)合理的認(rèn)知，有可能導(dǎo)致對(duì)電池的過度使用，進(jìn)而導(dǎo)致電池的壽命急劇衰減。因此，在實(shí)際電池使用過程中，相應(yīng)的電池管理系統(tǒng)應(yīng)該對(duì)電池容量有合理的估計(jì)算法。
[0004]對(duì)電池容量最準(zhǔn)確的估計(jì)方法就是在實(shí)驗(yàn)室中，通過電池容量試驗(yàn)精確的測定電池的容量，一般來講即為小倍率恒流充放電試驗(yàn)。不過對(duì)于實(shí)車上的電池來講，其充電有可能是在充電樁上進(jìn)行，因此其充電工況可能是標(biāo)準(zhǔn)的恒流充電或者恒流恒壓充電，但是其放電通常是由實(shí)際路況和駕駛員習(xí)慣等決定的，肯定不可能是標(biāo)準(zhǔn)的恒流放電工況，而且電池也不一定每次都能夠放電放到空，因此實(shí)際每次電池放出的電量往往不等于其容量，而對(duì)于動(dòng)態(tài)情況下的電池的容量估計(jì)，非常困難。如果通過定期的校正，可以得到精確值，不過如果校正太頻繁，則用戶體驗(yàn)較差，而校正頻率太低，除了剛校正過后的一段時(shí)間之夕卜，其他時(shí)間內(nèi)效果較差。
[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種基于模型的容量開環(huán)估計(jì)加定期標(biāo)定校正的電池容量估計(jì)方法，以能夠在實(shí)際的電池管理系統(tǒng)中，合理的估計(jì)電池容量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的操作復(fù)雜、準(zhǔn)確度低的問題。
[0007]為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種操作簡便、準(zhǔn)確度高的電池容量在線估計(jì)方法。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提出一種操作簡便、準(zhǔn)確度高的電池容量在線估計(jì)系統(tǒng)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的實(shí)施例的電池容量在線估計(jì)方法，包括:A.提供容量衰減模型并初始化容量衰減模型參數(shù)；B.將待測電池充放電循環(huán)An次，其中An為預(yù)設(shè)的正整數(shù)；C.根據(jù)所述容量衰減模型和容量衰減模型參數(shù)，得到當(dāng)前所述待測電池的估計(jì)相對(duì)容量衰減量；D.測試當(dāng)前所述待測電池的真實(shí)容量，得到所述待測電池的真實(shí)相對(duì)容量衰減量；E.將所述真實(shí)相對(duì)容量衰減量與所述估計(jì)相對(duì)容量衰減量相減，得到估計(jì)誤差；F.若所述估計(jì)誤差大于預(yù)設(shè)允許誤差，則利用所述估計(jì)誤差對(duì)所述容量衰減模型參數(shù)進(jìn)行修正更新，然后跳至步驟B ;G.若所述估計(jì)誤差小于等于所述預(yù)設(shè)允許誤差，則確定最后一次修正后的容量衰減模型參數(shù)作為最終容量衰減模型參數(shù)，得到所述待測電池對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確容量衰減模型，其中所述準(zhǔn)確容量衰減模型用于未來對(duì)所述待測電池的相對(duì)容量衰減量和電池容量進(jìn)行估計(jì)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池容量在線估計(jì)方法，具有操作簡便、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池容量在線估計(jì)方法還具有如下附加技術(shù)特征:
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)示例中，所述待測電池的容量衰減模型為:
【權(quán)利要求】
1.一種電池容量在線估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟: A.提供容量衰減模型并初始化容量衰減模型參數(shù)； B.將待測電池充放電循環(huán)Λη次，其中Λ η為預(yù)設(shè)的正整數(shù)； C.根據(jù)所述容量衰減模型和容量衰減模型參數(shù)，得到當(dāng)前所述待測電池的估計(jì)相對(duì)容量衰減量； D.測試當(dāng)前所述待測電池的真實(shí)容量，得到所述待測電池的真實(shí)相對(duì)容量衰減量； Ε.將所述真實(shí)相對(duì)容量衰減量與所述估計(jì)相對(duì)容量衰減量相減，得到估計(jì)誤差； F.若所述估計(jì)誤差大于預(yù)設(shè)允許誤差，則利用所述估計(jì)誤差對(duì)所述容量衰減模型參數(shù)進(jìn)行修正更新，然后跳至步驟B ; G.若所述估計(jì)誤差小于等于所述預(yù)設(shè)允許誤差，則確定最后一次修正后的容量衰減模型參數(shù)作為最終容量衰減模型參數(shù)，得到所述待測電池對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確容量衰減模型，其中所述準(zhǔn)確容量衰減模型用于未來對(duì)所述待測電池的相對(duì)容量衰減量和電池容量進(jìn)行估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池容量在線估計(jì)方法，其特征在于，
所述待測電池的容量衰減模型為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池容量在線估計(jì)方法，其特征在于，所述初始化容量衰減模型參數(shù)包括:選取與所述待測電池同類型的、已知最終容量衰減模型參數(shù)的所述參考電池，初始化所述A為所述參考電池對(duì)應(yīng)的容量衰減模型中的第一參數(shù)，初始化所述
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電池容量在線估計(jì)方法，其特征在于，所述待測電池的真實(shí)相對(duì)容量衰減量的計(jì)算公式為
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的電池容量在線估計(jì)方法，其特征在于，所述利用所述估計(jì)誤差對(duì)所述容量衰減模型參數(shù)進(jìn)行修正更新具體包括: 對(duì)所述第一參數(shù)進(jìn)行更新，第一參數(shù)修正公式為=Ak=Ak-Jk1X Δ ξ ； 對(duì)所述第二參數(shù)進(jìn)行更新，第二參數(shù)修正公式為:
6.一種電池容量在線估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟: 充放電循環(huán)計(jì)數(shù)模塊，用于記錄待測電池的充放電循環(huán)次數(shù)，每當(dāng)充放電循環(huán)次數(shù)到達(dá)Λη次后又重新從零開始計(jì)數(shù)； 容量衰減模型參數(shù)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)容量衰減模型參數(shù)； 估計(jì)相對(duì)容量衰減量計(jì)算模塊，所述估計(jì)相對(duì)容量衰減量計(jì)算模塊分別與所述充放電循環(huán)計(jì)數(shù)模塊和所述容量衰減模型參數(shù)存儲(chǔ)單元相連，用于每完成I次充放電循環(huán)就將所述容量衰減模型參數(shù)帶入容量衰減模型得到所述待測電池的估計(jì)相對(duì)容量衰減量； 真實(shí)相對(duì)容量衰減量測試模塊，所述真實(shí)相對(duì)容量衰減量計(jì)算模塊與所述充放電循環(huán)計(jì)數(shù)模塊相連，用于每當(dāng)所述充放電循環(huán)次數(shù)為次時(shí)，測試所述待測電池的真實(shí)容量，并計(jì)算所述待測電池的真實(shí)相對(duì)容量衰減量； 比較判斷模塊，所述比較判斷模塊分別與所述估計(jì)相對(duì)容量衰減量計(jì)算模塊和所述真實(shí)相對(duì)容量衰減量測試模塊相連，所述比較判斷模塊用于將所述真實(shí)相對(duì)容量衰減量與所述估計(jì)相對(duì)容量衰減量進(jìn)行比較，得到估計(jì)誤差，并判斷所述估計(jì)誤差與預(yù)設(shè)允許誤差的大小關(guān)系； 容量衰減模型參數(shù)修正模塊，所述容量衰減模型參數(shù)修正模塊分別與所述比較判斷模塊和所述容量衰減模型參數(shù)存儲(chǔ)單元相連，當(dāng)所述比較判斷模塊的判斷結(jié)果為所述估計(jì)誤差大于預(yù)設(shè)允許誤差時(shí)，所述容量衰減模型參數(shù)修正模塊利用所述估計(jì)誤差對(duì)所述容量衰減模型參數(shù)進(jìn)行修正更新，并將更新后的容量衰減模型參數(shù)存入所述容量衰減模型參數(shù)存儲(chǔ)單元； 最終容量衰減模型輸出模塊，所述最終容量衰減模型輸出模塊分別與所述比較判斷模塊和所述容量衰減模型參數(shù)存儲(chǔ)單元相連，當(dāng)所述比較判斷模塊的判斷結(jié)果為所述估計(jì)誤差小于等于預(yù)設(shè)允許誤差時(shí)，所述最終容量衰減模型輸出模塊將所述容量衰減模型參數(shù)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的容量衰減模型參數(shù)作為最終容量衰減模型參數(shù)，得到最終容量衰減模型并輸出，其中所述最終容量衰減模型用于未來對(duì)所述待測電池的相對(duì)容量衰減量和電池容量進(jìn)行估計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池容量在線估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，
所述待測電池的容量衰減模型為:
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電池容量在線估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，容量衰減模型參數(shù)存儲(chǔ)單元中,初始化的所述容量衰減模型參數(shù)包括:選取與所述待測電池同類型的、已知最終容量衰減模型參數(shù)的所述參考電池，初始化所述A為所述參考電池對(duì)應(yīng)的容量衰減模型中的第一參數(shù)，初始化
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的電池容量在線估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述真實(shí)相對(duì)容量衰減量測試模塊中，所述待測電池的真實(shí)相對(duì)容量衰減量的計(jì)算公式為
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的電池容量在線估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述容量衰減模型參數(shù)修正模塊具體包括: 第一參數(shù)修正模塊，用于對(duì)所述第一參數(shù)進(jìn)行更新，第一參數(shù)修正公式為:Ak=Ak-^k1 X Δ ξ ；第二參數(shù)修正模塊，用于對(duì)所述第二參數(shù)進(jìn)行更新，第二參數(shù)修正公式為:
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK103760494SQ201410028099
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】韓雪冰, 歐陽明高, 盧蘭光, 李建秋 申請(qǐng)人:清華大學(xué)