电池状态评估方法技术

提供了一种电池状态评估方法。所述电池状态评估方法包括：用于周期性地测量使用中的电池的电压和电流以生成电压值和电流值的步骤；用于使用自适应滤波器从电压值和电流值实时生成G参数的值和H参数的值的步骤，所述参数指示电池的当前状态；以及用于使用G参数的值和H参数的值来实时评估电池的状态的步骤。G参数是表示电压对电池的电流变化的灵敏度的参数，H参数是表示由电池内部的局部平衡电势分布和电阻分布确定的有效电势的参数。根据该电池状态评估方法，可以基于电池的电压值和电流值实时准确地评估电池的状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池状态评估方法
本公开涉及一种实时评估电池的状态的方法。
技术介绍
与其他能量存储装置相比，电池具有高适用性，并且由于诸如相对高的能量和功率密度的特性，电池已经广泛地用于由电动驱动源驱动的电动车辆(EV，ElectricVehicle)或混合动力电动车辆(HEV，HybridElectricVehicle)以及便携式装置中。特别地，当需要强输出时，还可以使用其中多个电池串联和并联连接的电池组。电池管理对于电池或电池供电的电气装置的节能和安全使用是重要的，为此，电池的内部状态的准确评估和诊断是必不可少的。用于表示当前电池的特性的电池内部状态包括电阻分量、电容分量和开路电压(OpenCircuitVoltage；OCV)。
技术实现思路
技术问题提供了一种电池状态评估方法，由此可以通过使用经由测量电池的电压和电流而获得的电压值和电流值来评估电池的状态。技术方案根据本公开的一个方面，一种电池状态评估方法包括：周期性地测量使用中的电池的电压和电流以生成电压值和电流值；使用自适应滤波器从电压值和电流值实时生成G参数的值和H参数的值，所述参数指示电池的当前状态；以及使用G参数的值和H参数的值来实时评估电池的状态。G参数可以是表示电压对电池的电流变化的灵敏度的参数，并且H参数可以是表示由电池内部的局部平衡电势分布和电阻分布确定的有效电势的参数。自适应滤波器可以是使用递归最小二乘(recursiveleastsquares；RLS)方法的滤波器。所述电池状态评估方法还可以包括：使由G参数和H参数组成的状态向量以及协方差矩阵初始化。实时生成G参数的值和H参数的值的步骤可以包括：基于当前电流值和状态向量的前一值来计算电池的当前电压评估值，并且基于当前电流值和协方差矩阵的前一值来更新增益矩阵和协方差矩阵；计算当前电压值与当前电压评估值之间的电压误差；以及基于状态向量的前一值、增益矩阵的当前值和电压误差来更新状态向量，以生成G参数的当前值和H参数的当前值。电池的当前电压评估值可以被计算为通过将H参数的前一值与当前电流值和G参数的前一值的乘积相加而获得的值。状态向量的当前值可以被计算为通过将增益矩阵的当前值和电压误差的乘积与状态向量的前一值相加而获得的值。当更新增益矩阵和协方差矩阵时，可以应用与G参数有关的第一遗忘因子(forgettingfactor)和与H参数有关的第二遗忘因子。增益矩阵可以通过以下等式来计算。协方差矩阵可以通过以下等式来计算。这里，L(t)是增益矩阵的当前值，L(t-1)是增益矩阵的前一值，P(t)是协方差矩阵的当前值，P(t-1)是协方差矩阵的前一值，I(t)是当前电流值，λ1可以是第一遗忘因子，λ2可以是第二遗忘因子。G参数、H参数和协方差矩阵中的每个可以包括第一G参数至第三G参数、第一H参数至第三H参数和第一协方差矩阵至第三协方差矩阵。所述电池状态评估方法还可以包括：使由第一G参数和第一H参数组成的第一状态向量、由第二G参数和第二H参数组成的第二状态向量、由第三G参数和第三H参数组成的第三状态向量以及第一协方差矩阵至第三协方差矩阵初始化。所述电池状态评估方法还可以包括：当当前电流值与前一电流值之间的电流差大于或等于第一阈值时，基于当前电流值和第一状态向量的最新值来计算电池的当前电压评估值，并且基于当前电流值和第一协方差矩阵的前一值来更新增益矩阵和第一协方差矩阵；以及基于第一状态向量的最新值、增益矩阵的当前值和电压误差来更新第一状态向量，以生成第一G参数的当前值和第一H参数的当前值。所述电池状态评估方法还可以包括：当将电池建模为其中电压源(Vocv)、串联电阻器(R0)和两个并联的电阻器电容器(RC)网络(resistor-capacitornetwork)串联连接的等效电路时，基于第一G参数的当前值来评估电池的串联电阻器R0的值。电池状态评估方法还可以包括：当当前电流值与前一电流值之间的电流差小于或等于第二阈值时，基于当前电流值和第二状态向量的最新值来计算电池的当前电压评估值，并且基于当前电流值和第二协方差矩阵的前一值来更新增益矩阵和第二协方差矩阵；以及基于第二状态向量的最新值、增益矩阵的当前值和电压误差来更新第二状态向量，以生成第二G参数的当前值和第二H参数的当前值。所述电池状态评估方法还可以包括：当将电池建模为其中电压源(Vocv)、串联电阻器(R0)和两个并联的电阻器电容器(RC)网络(resistor-capacitornetwork)串联连接的等效电路时，基于第二G参数的当前值评估电池的等效电路的电阻分量之和。所述电池状态评估方法还可以包括：基于第二H参数的当前值来评估电池的电压源(Vocv)。所述电池状态评估方法还可以包括，当当前电流值与前一电流值之间的电流差小于第一阈值且超过小于第一阈值的第二阈值时，基于当前电流值和第三状态向量的最新值来计算电池的当前电压评估值，并且基于当前电流值和第三协方差矩阵的前一值来更新增益矩阵和第三协方差矩阵；以及基于第三状态向量的最新值、增益矩阵的当前值和电压误差来更新第三状态向量，以生成第三G参数的当前值和第三H参数的当前值。根据本公开的另一方面，一种电池状态评估方法包括：使在递归最小二乘(recursiveleastsquares；RLS)滤波器中使用的第一状态向量至第三状态向量和第一协方差矩阵至第三协方差矩阵初始化，其中，第一状态向量至第三状态向量中的每个包括第一G参数至第三G参数和第一H参数至第三H参数；在每个第一时间段(timeperiod)测量使用中的电池的电压和电流，以生成前一电压值和前一电流值，并且在第一时间段过去之后生成当前电压值和当前电流值；在当前电流值与前一电流值之间的电流差大于或等于第一阈值的情况下，更新第一状态向量和第一协方差矩阵，并且在电流差小于或等于小于第一阈值的第二阈值的情况下，更新第二状态向量和第二协方差矩阵，并且在电流差超过第二阈值且小于第一阈值的情况下，更新第三状态向量和第三协方差矩阵；以及在将电池建模为其中电压源Vocv、串联电阻器R0和两个并联的电阻器电容器(RC)网络(resistor-capacitornetwork)串联连接的等效电路的情况下，实时评估电池的串联电阻器R0的值作为第一状态向量的第一G参数的值，并且实时评估电池的等效电路的电阻分量之和作为第二状态向量的第二G参数的值。更新第一状态向量和第一协方差矩阵的步骤可以包括：基于当前电流值和第一状态向量的最新值来计算电池的当前电压评估值，并且更新增益矩阵和第一协方差矩阵；计算当前电压值与当前电压评估值之间的电压误差；以及基于第一状态向量的最新值、增益矩阵的当前值和电压误差来更新第一状态向量。当更新增益矩阵和第一协方差矩阵时，可以应用与第一G参数有关的第一遗忘因子(forgettingfactor)和与第一H参数有关的第二遗忘因子。更新第二状态向量和第二协方差矩阵的步骤可以包括：基于当前电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池状态评估方法，所述电池状态评估方法包括：/n周期性地测量使用中的电池的电压和电流以生成电压值和电流值；/n使用自适应滤波器从电压值和电流值实时生成G参数的值和H参数的值，G参数和H参数指示电池的当前状态；以及/n使用G参数的值和H参数的值来实时评估电池的状态，其中，/nG参数是表示电压对电池的电流变化的灵敏度的参数，并且/nH参数是表示由电池内部的局部平衡电势分布和电阻分布确定的有效电势的参数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180423 KR 10-2018-00469861.一种电池状态评估方法，所述电池状态评估方法包括：
周期性地测量使用中的电池的电压和电流以生成电压值和电流值；
使用自适应滤波器从电压值和电流值实时生成G参数的值和H参数的值，G参数和H参数指示电池的当前状态；以及
使用G参数的值和H参数的值来实时评估电池的状态，其中，
G参数是表示电压对电池的电流变化的灵敏度的参数，并且
H参数是表示由电池内部的局部平衡电势分布和电阻分布确定的有效电势的参数。


2.根据权利要求1所述的电池状态评估方法，其中，自适应滤波器为使用递归最小二乘方法的滤波器。


3.根据权利要求2所述的电池状态评估方法，所述电池状态评估方法还包括：使由G参数和H参数组成的状态向量以及协方差矩阵初始化，
其中，实时生成G参数的值和H参数的值的步骤包括：
基于当前电流值和状态向量的前一值来计算电池的当前电压评估值，并且基于当前电流值和协方差矩阵的前一值来更新增益矩阵和协方差矩阵；
计算当前电压值与当前电压评估值之间的电压误差；以及
基于状态向量的前一值、增益矩阵的当前值和电压误差来更新状态向量，以生成G参数的当前值和H参数的当前值。


4.根据权利要求3所述的电池状态评估方法，其中，电池的当前电压评估值被计算为通过将H参数的前一值与当前电流值和G参数的前一值的乘积相加而获得的值。


5.根据权利要求3所述的电池状态评估方法，其中，状态向量的当前值被计算为通过将增益矩阵的当前值和电压误差的乘积与状态向量的前一值相加而获得的值。


6.根据权利要求3所述的电池状态评估方法，其中，在更新增益矩阵和协方差矩阵的情况下，应用与G参数有关的第一遗忘因子和与H参数有关的第二遗忘因子。


7.根据权利要求6所述的电池状态评估方法，其中，增益矩阵通过以下等式计算，



协方差矩阵通过以下等式计算，



其中，L(t)是增益矩阵的当前值，L(t-1)是增益矩阵的前一值，P(t)是协方差矩阵的当前值，P(t-1)是协方差矩阵的前一值，I(t)是当前电流值，λ1是第一遗忘因子，λ2是第二遗忘因子。


8.根据权利要求3所述的电池状态评估方法，其中，G参数、H参数和协方差矩阵中的每个包括第一G参数至第三G参数、第一H参数至第三H参数和第一协方差矩阵至第三协方差矩阵，并且
所述电池状态评估方法还包括：使由第一G参数和第一H参数组成的第一状态向量、由第二G参数和第二H参数组成的第二状态向量、由第三G参数和第三H参数组成的第三状态向量以及第一协方差矩阵至第三协方差矩阵初始化。


9.根据权利要求8所述的电池状态评估方法，所述电池状态评估方法还包括：在当前电流值与前一电流值之间的电流差大于或等于第一阈值的情况下，
基于当前电流值和第一状态向量的最新值来计算电池的当前电压评估值，并且基于当前电流值和第一协方差矩阵的前一值来更新增益矩阵和第一协方差矩阵；以及
基于第一状态向量的最新值、增益矩阵的当前值和电压误差来更新第一状态向量，以生成第一G参数的当前值和第一H参数的当前值。


10.根据权利要求9所述的电池状态评估方法，所述电池状态评估方法还包括：在将电池建模为其中电压源(Vocv)、串联电阻器(R0)和两个并联的电阻器电容器网络串联连接的等效电路的情况下，基于第一G参数的当前值来评估电池的串联电阻器(R0)的值。

【专利技术属性】
技术研发人员：林炳熙，克里斯托伯·雷亚潘，白承郁，姜玟廷，金纪宪，金济益，黄龙俊，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR