本發(fā)明涉及電池測(cè)量，尤其涉及一種開路電壓的快速測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

1、以鋰離子為基礎(chǔ)的電池已大量應(yīng)用于電動(dòng)汽車、微電網(wǎng)、手持設(shè)備等領(lǐng)域。發(fā)揮電池的最大效能需要獲得電池的狀態(tài)參數(shù)，而電池模型參數(shù)，特別是開路電壓(open-circuitvoltage，ocv)的辨識(shí)，是獲得電池狀態(tài)參數(shù)的基礎(chǔ)。由于ocv與荷電狀態(tài)(state?ofcharge，soc)存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，準(zhǔn)確測(cè)量電池的ocv有助于提升soc估計(jì)的精度。此外，電池的功率狀態(tài)(state?of?power，sop)和壽命狀態(tài)(state?of?health，soh)也與soc、ocv相關(guān)，因此ocv的辨識(shí)是準(zhǔn)確估計(jì)電池soc、sop和soh的基礎(chǔ)。

2、ocv主要依靠在零輸出及零輸入時(shí)靜止1小時(shí)來獲得，這種方法雖然廣泛使用，但花費(fèi)的時(shí)間過長，且只能在實(shí)驗(yàn)室或?qū)ｉT的測(cè)試場(chǎng)地使用，而不適于實(shí)際工況的使用。通過對(duì)電池進(jìn)行小電流(小于0.05c)充放電也能獲得ocv，但這種測(cè)試方法需要花費(fèi)至少40個(gè)小時(shí)，只能實(shí)驗(yàn)室或?qū)ｉT的測(cè)試場(chǎng)地使用，無法在實(shí)際工況中使用。雖然通過等效電路模型也能實(shí)現(xiàn)ocv的在線辨識(shí)，但辨識(shí)的ocv受電流幅值、電池充放電狀態(tài)及測(cè)試工況的影響，且該方法得到的ocv存在較大誤差，無法實(shí)際使用。

3、因此，亟需一種能夠?qū)崿F(xiàn)快速以及精確測(cè)量電池開路電壓的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明實(shí)施例旨在提供一種開路電壓的快速測(cè)量方法，用以解決現(xiàn)有電池開路電壓測(cè)量時(shí)間長、存在較大誤差的問題。

2、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種開路電壓的快速測(cè)量方法，包括：

3、建立開路電壓的計(jì)算方式，在線辨識(shí)開路電壓，進(jìn)而建立基于偏移程度的開路電壓精度評(píng)價(jià)模型；

4、通過對(duì)電池施加預(yù)設(shè)脈沖個(gè)數(shù)的正負(fù)脈沖得到開路電壓精度評(píng)價(jià)模型與正負(fù)脈沖個(gè)數(shù)間的關(guān)系模型，進(jìn)而得到期望脈沖個(gè)數(shù)；

5、通過向電池施加期望脈沖個(gè)數(shù)的正負(fù)脈沖，基于開路電壓的計(jì)算方式進(jìn)行在線辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)開路電壓的測(cè)量。

6、進(jìn)一步地，所述開路電壓的計(jì)算方式表示為：

7、

8、其中，λ0和λ1滿足下式：

9、

10、式中，uocv(k)表示k時(shí)刻的開路電壓，λ0、λ1、λ2和λ3分別表示第一、二、三、四系數(shù)，u(k)、u(k-1)分別表示k、k-1時(shí)刻的電池端電壓，i(k)、i(k-1)分別表示k、k-1時(shí)刻電池的輸入或輸出電流，θ表示系數(shù)矩陣。

11、進(jìn)一步地，所述基于偏移程度的開路電壓精度評(píng)價(jià)模型表示為：

12、

13、式中，ode表示基于偏移程度的開路電壓精度評(píng)價(jià)值，ocv辨識(shí)表示在線辨識(shí)的開路電壓，ocv實(shí)際表示實(shí)際的開路電壓。

14、進(jìn)一步地，通過執(zhí)行以下步驟得到所述期望脈沖個(gè)數(shù)：

15、對(duì)電池施加預(yù)設(shè)脈沖個(gè)數(shù)的正負(fù)脈沖，得到ode與脈沖個(gè)數(shù)的關(guān)系曲線，進(jìn)而得到ode與脈沖個(gè)數(shù)的關(guān)系式；

16、根據(jù)ode與脈沖個(gè)數(shù)的關(guān)系式得到期望脈沖個(gè)數(shù)。

17、進(jìn)一步地，若通過一種ode與脈沖個(gè)數(shù)的關(guān)系式描述關(guān)系曲線，則取該關(guān)系式中ode為零時(shí)的脈沖個(gè)數(shù)作為期望脈沖個(gè)數(shù)；

18、若通過多種ode與脈沖個(gè)數(shù)的關(guān)系式描述關(guān)系曲線，則取各ode與脈沖個(gè)數(shù)的關(guān)系式中ode為零時(shí)得到的脈沖個(gè)數(shù)的平均值作為期望脈沖個(gè)數(shù)。

19、進(jìn)一步地，所述ode與脈沖個(gè)數(shù)的關(guān)系曲線包括多項(xiàng)式、指數(shù)和對(duì)數(shù)關(guān)系。

20、進(jìn)一步地，所述正負(fù)脈沖為等幅值的正負(fù)脈沖，幅值取值為2c，持續(xù)時(shí)間為10s；其中，c表示電流倍率。

21、進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)的脈沖個(gè)數(shù)設(shè)置為15個(gè)。

22、進(jìn)一步地，通過對(duì)系數(shù)矩陣θ進(jìn)行在線辨識(shí)，進(jìn)而根據(jù)開路電壓的計(jì)算方式實(shí)現(xiàn)開路電壓的在線辨識(shí)，其中，對(duì)系數(shù)矩陣θ進(jìn)行在線辨識(shí)包括自適應(yīng)差分進(jìn)化算法、最小二乘一類的算法、模型參考自適應(yīng)和智能算法。

23、進(jìn)一步地，通過自適應(yīng)差分進(jìn)化算法對(duì)系數(shù)矩陣θ進(jìn)行在線辨識(shí)，包括基于系數(shù)矩陣中各系數(shù)進(jìn)行種群初始化，再經(jīng)過變異、交叉、選擇、邊界條件處理后計(jì)算目標(biāo)函數(shù)，直至達(dá)到終止準(zhǔn)則要求，得到系數(shù)矩陣中各系數(shù)的值；其中，目標(biāo)函數(shù)為電池端電壓殘差的平方和。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實(shí)現(xiàn)如下有益效果：

25、本發(fā)明提供了一種開路電壓的快速測(cè)量方法，通過建立開路電壓的計(jì)算方式進(jìn)行開路電壓在線辨識(shí)，再建立基于偏移程度的開路電壓精度評(píng)價(jià)模型，然后通過對(duì)電池施加預(yù)設(shè)脈沖個(gè)數(shù)的正負(fù)脈沖得到開路電壓精度評(píng)價(jià)模型與正負(fù)脈沖個(gè)數(shù)間的關(guān)系模型，得到期望脈沖個(gè)數(shù)；最后通過向電池施加期望脈沖個(gè)數(shù)的正負(fù)脈沖后，基于開路電壓的計(jì)算方式進(jìn)行在線辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)開路電壓的測(cè)量，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、精確測(cè)量在任意狀態(tài)下電池的開路電壓，進(jìn)而為準(zhǔn)確估計(jì)電池的soc、sop和soh奠定基礎(chǔ)。

26、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實(shí)現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點(diǎn)可從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種開路電壓的快速測(cè)量方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開路電壓的快速測(cè)量方法，其特征在于，所述開路電壓的計(jì)算方式表示為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開路電壓的快速測(cè)量方法，其特征在于，所述基于偏移程度的開路電壓精度評(píng)價(jià)模型表示為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開路電壓的快速測(cè)量方法，其特征在于，通過執(zhí)行以下步驟得到所述期望脈沖個(gè)數(shù)：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開路電壓的快速測(cè)量方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開路電壓的快速測(cè)量方法，其特征在于，所述ode與脈沖個(gè)數(shù)的關(guān)系曲線包括多項(xiàng)式、指數(shù)和對(duì)數(shù)關(guān)系。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開路電壓的快速測(cè)量方法，其特征在于，所述正負(fù)脈沖為等幅值的正負(fù)脈沖，幅值取值為2c，持續(xù)時(shí)間為10s；其中，c表示電流倍率。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開路電壓的快速測(cè)量方法，其特征在于，預(yù)設(shè)的脈沖個(gè)數(shù)設(shè)置為15個(gè)。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開路電壓的快速測(cè)量方法，其特征在于，通過對(duì)系數(shù)矩陣θ進(jìn)行在線辨識(shí)，進(jìn)而根據(jù)開路電壓的計(jì)算方式實(shí)現(xiàn)開路電壓的在線辨識(shí)，其中，對(duì)系數(shù)矩陣θ進(jìn)行在線辨識(shí)包括自適應(yīng)差分進(jìn)化算法、最小二乘一類的算法、模型參考自適應(yīng)和智能算法。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開路電壓的快速測(cè)量方法，其特征在于，通過自適應(yīng)差分進(jìn)化算法對(duì)系數(shù)矩陣θ進(jìn)行在線辨識(shí)，包括基于系數(shù)矩陣中各系數(shù)進(jìn)行種群初始化，再經(jīng)過變異、交叉、選擇、邊界條件處理后計(jì)算目標(biāo)函數(shù)，直至達(dá)到終止準(zhǔn)則要求，得到系數(shù)矩陣中各系數(shù)的值；其中，目標(biāo)函數(shù)為電池端電壓殘差的平方和。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種開路電壓的快速測(cè)量方法，屬于電池測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電池開路電壓測(cè)量時(shí)間長、存在較大誤差的問題。包括：建立開路電壓的計(jì)算方式，在線辨識(shí)開路電壓，進(jìn)而建立基于偏移程度的開路電壓精度評(píng)價(jià)模型；通過對(duì)電池施加預(yù)設(shè)脈沖個(gè)數(shù)的正負(fù)脈沖得到開路電壓精度評(píng)價(jià)模型與正負(fù)脈沖個(gè)數(shù)間的關(guān)系模型，進(jìn)而得到期望脈沖個(gè)數(shù)；通過向電池施加期望脈沖個(gè)數(shù)的正負(fù)脈沖，基于開路電壓的計(jì)算方式進(jìn)行在線辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)開路電壓的測(cè)量。

技術(shù)研發(fā)人員：林鵬,王生捷,袁紅升,狄宇,馬澤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京機(jī)械設(shè)備研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19