專利名稱：基于差值微分的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池荷電量動(dòng)態(tài)預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種診斷動(dòng)力磷酸鐵鋰電池的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)時(shí)的荷電量的預(yù)測方法，尤其涉及一種電池組中，通過單體電池電壓差值、電流差值、溫度差值、時(shí)間差值的測量與相關(guān)性分析，建立插值函數(shù)模型精確預(yù)測動(dòng)態(tài)單體電池荷電狀態(tài)的方法，為更進(jìn)一步的電池均衡控制做決策。
背景技術(shù)：
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。動(dòng)力磷酸鐵鋰電池已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、日常生活等領(lǐng)域，在電池動(dòng)態(tài)工作過程中，電池的端電壓、電池的內(nèi)阻等特征參數(shù)會(huì)隨著電池的差值量變化而發(fā)生具有某些規(guī)律的變化。為了更加準(zhǔn)確而科學(xué)地表征電池的在線工作狀態(tài)，通常用電池荷電量來表征；但是，由于電池結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及電池動(dòng)態(tài)工作時(shí)，電子組中個(gè)體電池工況變化的復(fù)雜性,單體電池的荷電狀態(tài)不但受放電電流、電池內(nèi)部溫度、自放電、老化等復(fù)雜因素的影響，而且與電池組中其它單體電子的狀態(tài)有相關(guān)性，使得準(zhǔn)確動(dòng)態(tài)預(yù)測電池的荷電量面臨許多困難和挑戰(zhàn)。影響磷酸鐵鋰電池推廣應(yīng)用的主要因素包括電池的安全性、使用成本和電池的使用壽命等問題；為確保電池性能良好，延長電池使用壽命，必須對電池組以及單體電池的動(dòng)態(tài)工況進(jìn)行及時(shí)檢測、合理有效的管理和控制；為了達(dá)到這一目的，精確預(yù)測動(dòng)力磷酸鐵鋰鋰電池的動(dòng)態(tài)工作荷電狀態(tài)是必不可或缺的解決方法。當(dāng)前，對動(dòng)力磷酸鐵鋰電池的荷電狀態(tài)的預(yù)測只是基于直接采集單體電池電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行荷電狀態(tài)分析，并不能夠?qū)崿F(xiàn)單體電池的荷電狀態(tài)實(shí)現(xiàn)精確預(yù)測，從而不能準(zhǔn)確而有效地實(shí)現(xiàn)對電池進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)科學(xué)管理。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上缺陷，本發(fā)明提供一種基于差值微分的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池荷電量動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，以便于精確預(yù)測動(dòng)力電池組各單體電池動(dòng)態(tài)工作時(shí)的荷電量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種基于差值微分的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池荷電量動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，主要包括以下步驟⑴在單位工作時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行電池電壓差值、電流差值、溫度差值不同動(dòng)態(tài)物理量的數(shù)據(jù)測量與采集，提取電池在充電與放電動(dòng)態(tài)跟蹤期間，個(gè)體電池的模型參數(shù)變化趨勢以及相鄰電池的差異，通過單體電池在動(dòng)態(tài)過程中差值數(shù)據(jù)采集，建立不同工作段的數(shù)據(jù)相關(guān)性模型；
⑵基于測量與采集到的有限互異點(diǎn)的差值數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)表，建立基于動(dòng)態(tài)時(shí)變?nèi)齻€(gè)物理量的代數(shù)插值函數(shù)，依據(jù)電池設(shè)定的工作區(qū)間，分析插值余項(xiàng)，分析余項(xiàng)的微分特性；⑶根據(jù)步驟(2)的工作區(qū)間范圍值、插值余項(xiàng)以及微分特性，分析其相關(guān)性，修正電池組中各電池荷電量動(dòng)態(tài)模型因子。
在步驟(3)中，在分析其相關(guān)性之前，需要根據(jù)建立的各狀態(tài)變量的插值函數(shù)、差值余項(xiàng)，查找相近狀態(tài)，進(jìn)行比較，擬合動(dòng)態(tài)工作時(shí)電壓、電流和溫度狀態(tài)函數(shù)。對于步驟(3)進(jìn)行之后，可記錄并刷新存儲(chǔ)模塊數(shù)據(jù)，同時(shí)，基于各單體電池不同的在線工作狀態(tài)，啟動(dòng)相應(yīng)的主動(dòng)或被動(dòng)均衡策略，顯示、預(yù)警監(jiān)控與執(zhí)行模塊。本發(fā)明所述的基于差值微分的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池荷電量動(dòng)態(tài)預(yù)測方法的有益效果為該預(yù)測方法不僅考慮了動(dòng)力單體電池電壓、電流和穩(wěn)定對電池荷電量的影響，而且進(jìn)一步考慮了單位時(shí)間內(nèi)動(dòng)力電池電壓差值、電流差值和溫度差值以及電池組中各單體電池之間差值變化量的自相關(guān)性和互相關(guān)性對電池動(dòng)態(tài)工作時(shí)的荷電量的影響，應(yīng)用離散數(shù)值的差值分析方法，精確預(yù)測動(dòng)力電池組各單體電池動(dòng)態(tài)工作時(shí)的荷電量；可針對不同型號，不同工作狀態(tài)的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池都能實(shí)現(xiàn)精確預(yù)測、均衡能量調(diào)度與分配，從而使得動(dòng)力磷酸鐵鋰電池在動(dòng)態(tài)工作時(shí)，及時(shí)與主動(dòng)的均衡與控制，使電池健康而有效工作。


下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述預(yù)測方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的基于差值微分的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池荷電量動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，主要包括以下步驟
⑴首先初始化工作狀態(tài)，對動(dòng)力電池組中單體電池，采用離散式差值結(jié)構(gòu)的電壓差值測量模塊、溫度差值測量模塊、電流差值測量模塊、時(shí)間計(jì)算模塊分別對電池的電壓、電流、溫度、時(shí)間變化量這些異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確采集，有效預(yù)測電池瞬時(shí)狀態(tài)和時(shí)變狀態(tài)下的參量值，及動(dòng)態(tài)工況下的荷電量變化趨勢；
⑵基于采集的差值數(shù)據(jù)，建立基于差值微分的電壓差值、電流差值、溫度差值的動(dòng)態(tài)模型差值擬合函數(shù)，分析動(dòng)態(tài)過程各單體電池自相關(guān)性和互相關(guān)性；
⑶記錄并存儲(chǔ)電池工作前的各種工況下的老化過程參數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)建立的各狀態(tài)變量的插值函數(shù)、差值余項(xiàng)，查找相近狀態(tài)，進(jìn)行比較，擬合動(dòng)態(tài)工作時(shí)電壓、電流和溫度狀態(tài)函數(shù)，并同時(shí)分析其相關(guān)性，動(dòng)態(tài)調(diào)整相應(yīng)的與荷電量計(jì)算相關(guān)的修正因子，計(jì)算單體動(dòng)力電池動(dòng)態(tài)工作時(shí)的荷電量，與電池老化試驗(yàn)的荷電量值進(jìn)行比對；
⑷記錄并刷新存儲(chǔ)模塊數(shù)據(jù)，同時(shí)，基于各單體電池不同的在線工作狀態(tài)，啟動(dòng)相應(yīng)的主動(dòng)或被動(dòng)均衡策略，顯示、預(yù)警監(jiān)控與執(zhí)行模塊，從而根據(jù)電池動(dòng)態(tài)和老化階段的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)均衡能量控制和調(diào)度策略。以上實(shí)施例是本發(fā)明較優(yōu)選具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于差值微分的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池荷電量動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，其特征在于，主要包括以下步驟⑴在單位工作時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行電池電壓差值、電流差值、溫度差值不同動(dòng)態(tài)物理量的數(shù)據(jù)測量與采集，提取電池在充電與放電動(dòng)態(tài)跟蹤期間，個(gè)體電池的模型參數(shù)變化趨勢以及相鄰電池的差異，通過單體電池在動(dòng)態(tài)過程中差值數(shù)據(jù)采集，建立不同工作段的數(shù)據(jù)相關(guān)性模型；⑵基于測量與采集到的有限互異點(diǎn)的差值數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)表，建立基于動(dòng)態(tài)時(shí)變?nèi)齻€(gè)物理量的代數(shù)插值函數(shù)，依據(jù)電池設(shè)定的工作區(qū)間，分析插值余項(xiàng)，分析余項(xiàng)的微分特性；⑶根據(jù)步驟(2)的工作區(qū)間范圍值、插值余項(xiàng)以及微分特性，分析其相關(guān)性，修正電池組中各電池荷電量動(dòng)態(tài)模型因子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差值微分的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池荷電量動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，其特征在于在步驟(3)中，在分析其相關(guān)性之前，需要根據(jù)建立的各狀態(tài)變量的插值函數(shù)、 差值余項(xiàng)，查找相近狀態(tài)，進(jìn)行比較，擬合動(dòng)態(tài)工作時(shí)電壓、電流和溫度狀態(tài)函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差值微分的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池荷電量動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，其特征在于對于步驟(3)進(jìn)行之后，可記錄并刷新存儲(chǔ)模塊數(shù)據(jù)，同時(shí)，基于各單體電池不同的在線工作狀態(tài)，啟動(dòng)相應(yīng)的主動(dòng)或被動(dòng)均衡策略，顯示、預(yù)警監(jiān)控與執(zhí)行模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于差值微分的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池荷電量動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，主要包括⑴進(jìn)行電池電壓差值、電流差值、溫度差值的數(shù)據(jù)測量與采集，建立不同工作段的數(shù)據(jù)相關(guān)性模型；⑵構(gòu)建數(shù)據(jù)表，建立基于動(dòng)態(tài)時(shí)變?nèi)齻€(gè)物理量的代數(shù)插值函數(shù)，分析插值余項(xiàng)，分析余項(xiàng)的微分特性；⑶分析相關(guān)性，修正電池組中各電池荷電量動(dòng)態(tài)模型因子。本發(fā)明不僅考慮了動(dòng)力單體電池電壓、電流和穩(wěn)定對電池荷電量的影響，而且進(jìn)一步考慮了單位時(shí)間內(nèi)動(dòng)力電池電壓差值、電流差值和溫度差值以及電池組中各單體電池之間差值變化量的自相關(guān)性和互相關(guān)性對電池動(dòng)態(tài)工作時(shí)的荷電量影響，應(yīng)用離散數(shù)值的差值分析方法，精確預(yù)測動(dòng)力電池組各單體電池動(dòng)態(tài)工作時(shí)的荷電量。
文檔編號G01R31/36GK103033762SQ201210550978
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者方建華, 方正政 申請人:上海樟村電子有限公司