一种锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法

本发明涉及新能源汽车，特别是涉及一种锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法。

背景技术：

1、电动汽车以其节能环保的特性成为汽车发展的方向，而锂离子动力电池凭借容量大、工作电压高、长寿命循环等特性在电动汽车领域广泛应用，但锂离子动力电池的热安全性问题仍是制约电动汽车发展的重要因素，当前电池热管理系统对电池温度的监控和预警不完善是导致电池热失控的重要原因，需要制定有效的电池温度估计方法来预测电池温度。

2、在电池运行过程中，电池内外温度存在较大差异，电池内部温度通常要高于表面温度，仅依外据表温度不足以准确估计电池运行状态，且电池外部热阻的时变性影响对电池内外温度估计的结果，因此如何对电池外部热阻及内外温度进行准确估计，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法，以提升电池的性能和安全性。

2、一种锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法，包括以下步骤：

3、步骤s1，根据锂离子动力电池热特性，由基尔霍夫电流定律建立电池等效热模型；

4、步骤s2，基于步骤s1中建立的电池等效热模型，采用自适应的基于遗传算法优化的粒子群算法对热参数进行辨识；

5、步骤s3，基于步骤s1中建立的电池等效热模型，建立高增益观测器，以步骤s2中辨识出的热参数中的外部热阻为初值对高增益观测器进行初始化，完成对外部热阻的实时估计；

6、步骤s4，基于步骤s1中建立的电池等效热模型，构建自适应强跟踪扩展卡尔曼滤波器，将步骤s2中辨识出的热参数与步骤s3中实时估计的外部热阻输入到自适应强跟踪扩展卡尔曼滤波器中；

7、步骤s5，基于步骤s4中构建的自适应强跟踪扩展卡尔曼滤波器，引入基于多策略改进的天鹰优化算法对自适应强跟踪扩展卡尔曼滤波器的过程噪声协方差和观测噪声协方差进行寻优处理，得到优化后的滤波器，通过优化后的滤波器对锂离子动力电池内外温度进行实时估计。

8、根据本发明提供的锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法，具有以下有益效果：

9、1.本发明综合考虑锂离子动力电池的热特性，根据基尔霍夫电流定律（kcl）建立电池等效热模型，并通过自适应的基于遗传算法优化的粒子群（自适应ga-pso）算法对热模型参数进行辨识，考虑到外部热阻具有时变性，且外部热阻是影响电池温度估计结果的主要热参数，建立高增益观测器对外部热阻进行实时估计，并引入基于多策略改进的天鹰优化算法优化自适应强跟踪扩展卡尔曼滤波器，从而完成对锂离子动力电池内外温度的实时估计；

10、2.不同于一般的电池热模型参数辨识算法，本发明采用自适应ga-pso算法对热模型进行参数辨识，传统ga算法种群多样，全局性好但个体没有记忆性，且收敛慢，而pso算法有记忆性，收敛快但易早熟，多样性差，而本发明采用自适应ga-pso算法，将ga算法的交叉与变异算子与pso算法结合，使得两种算法在性能上有克服局限实现优势互补，完成对热模型参数的精确辨识；

11、3.不同于一般的扩展卡尔曼滤波算法，本发明采用基于多策略改进的天鹰优化算法优化自适应强跟踪扩展卡尔曼滤波器，对建立的电池热模型温度进行实时估计，考虑到系统热模型的不确定性会影响扩展卡尔曼滤波的精度，在传统扩展卡尔曼滤波器的基础上引入强跟踪滤波，调整状态预测协方差矩阵，可以提高滤波的鲁棒性和抗干扰能力，为防止传感器连续受到干扰而产生较大噪声时新息序列增大,经过强跟踪扩展卡尔曼滤波器时协方差矩阵被放大，引入sage-husa自适应滤波对传感器噪声进行实时估计在线调整，且采用基于多策略改进的天鹰优化算法对过程噪声协方差矩阵和观测噪声协方差矩阵进行寻优处理，提高了估计精度；

12、4.本发明实现了锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计，估计过程对传感器的需求小，降低了成本，且估计过程基本不受电池结构参数变化影响，具有良好的适应性。

技术特征：

1.一种锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法，其特征在于，步骤s1中，建立的电池等效热模型的表达式为：

3.根据权利要求2所述的锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法，其特征在于，步骤s2具体包括：

4.根据权利要求3所述的锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法，其特征在于，步骤s3具体包括：

5.根据权利要求4所述的锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法，其特征在于，步骤s4具体包括：

6.根据权利要求5所述的锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法，其特征在于，步骤s5具体包括：

技术总结
本发明提供一种锂离子动力电池外部热阻与内外温度联合估计方法，包括：根据锂离子动力电池热特性，建立电池等效热模型；采用自适应的基于遗传算法优化的粒子群算法对热参数进行辨识；建立高增益观测器，以辨识出的热参数中的外部热阻为初值对高增益观测器进行初始化，完成对外部热阻的实时估计；构建自适应强跟踪扩展卡尔曼滤波器，将辨识出的热参数与实时估计的外部热阻输入到自适应强跟踪扩展卡尔曼滤波器中；引入基于多策略改进的天鹰优化算法对自适应强跟踪扩展卡尔曼滤波器的过程噪声协方差和观测噪声协方差进行寻优处理，得到优化后的滤波器，通过优化后的滤波器对锂离子动力电池内外温度进行实时估计。

技术研发人员：陈齐平,徐志昆,胡清峰,廖昌江,黄文杰,姜志强,丁俊岭,蔡元昊,吴昊
受保护的技术使用者：华东交通大学
技术研发日：
技术公布日：2025/2/17