一種用于電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的電池剩余電量估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的電池剩余電量估計(jì)方法，所述方法包括以下步驟：初始化電池的起始電池剩余電量；根據(jù)安時(shí)電流積分法預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的剩余電量，通過(guò)電流極化模型得到電池極化狀態(tài)；根據(jù)開路電壓模型估算開路電壓；估算電池電壓；比較實(shí)際采樣電壓和估算的電池電壓，計(jì)算電壓誤差；通過(guò)卡爾曼濾波器模型獲取校正后剩余電量；引入溫度及電池壽命補(bǔ)償策略，根據(jù)所述校正后剩余電量估算剩余電量。本方法降低了計(jì)算復(fù)雜度以及對(duì)電池模型精度的要求，非常適合于放電電流變化劇烈，溫度等環(huán)境因素較惡劣的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的剩余電量估算。
【專利說(shuō)明】—種用于電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的電池剩余電量估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車能源及汽車狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種用于電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)(BMS)的電池剩余電量估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]準(zhǔn)確的估計(jì)電池的剩余電量(SOC)有助于避免電池過(guò)充電和過(guò)放電，防止電池?fù)p壞或快速老化。傳統(tǒng)的電池剩余電量估計(jì)用安時(shí)電流積分法(AH)的方法會(huì)造成誤差累計(jì)的問(wèn)題，導(dǎo)致不精確的估計(jì)。此外，在電池充放電條件下電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致溫度升高，從而影響電池剩余電量的估計(jì)。因此，準(zhǔn)確的電池剩余電量估計(jì)算法要依托于完備的電池模型。對(duì)于電動(dòng)汽車或者混合動(dòng)力汽車供電電池都是通過(guò)串并聯(lián)大量單體電池以滿足負(fù)載要求，由于制造工藝的誤差，不可能保證每個(gè)單體在充放電過(guò)程中都保持電壓參數(shù)一致，這種情況會(huì)導(dǎo)致不同單體電池電壓的不平衡。在此情況下一個(gè)單體的電池剩余電量達(dá)到100%并不能表示實(shí)際的電池組電量達(dá)到100%。因此，準(zhǔn)確估算的電池剩余電量必須伴隨著一個(gè)連續(xù)監(jiān)測(cè)實(shí)際單體以及整個(gè)電池組數(shù)據(jù)來(lái)分析以適應(yīng)不同的路況和駕駛模式的電動(dòng)汽車。
[0003]目前SOC的估算方法很多。準(zhǔn)確的估計(jì)電池剩余電量是非常困難的，主要因?yàn)殡姵卦诔浞烹娺^(guò)程中受到許多例如:溫度、輸出功率、老化效應(yīng)、自放電效應(yīng)等難以估計(jì)的因素的干擾。通過(guò)分析估算電池剩余電量的方法，可以發(fā)現(xiàn)它們都落入兩大類:基于開環(huán)模型的估算方法，例如安時(shí)積分法、開路電壓(OCV)法、放電實(shí)驗(yàn)法、線性模型法、內(nèi)阻法等等；以及基于閉環(huán)模型的估算方法，例如卡爾曼濾波器法、推廣卡爾曼濾波器法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、組合加權(quán)算法等等。
[0004]現(xiàn)有基于開環(huán)模型的估算方法輸出誤差幾乎不能被抑制或者消除。隨著時(shí)間的推移誤差將會(huì)不斷積累導(dǎo)致錯(cuò)誤信息的產(chǎn)生，而常用的基于卡爾曼濾波器法等閉環(huán)算法雖然誤差不會(huì)累計(jì)，相對(duì)精度較高，能有效反映電池組的工作狀態(tài)減少過(guò)充電以及過(guò)放電的機(jī)會(huì)，并且能自動(dòng)估算動(dòng)態(tài)誤差范圍，但是算法的計(jì)算復(fù)雜度較高并且對(duì)系統(tǒng)的電池模型精度要求很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種用于電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的電池剩余電量估計(jì)方法，本發(fā)明降低了計(jì)算復(fù)雜度以及對(duì)電池模型精度的要求，詳見下文描述:
[0006]一種用于電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的電池剩余電量估計(jì)方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]I)初始化電池的起始電池剩余電量；
[0008]2)根據(jù)安時(shí)電流積分法預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的剩余電量，通過(guò)電流極化模型得到電池極化狀態(tài)；
[0009]3)根據(jù)開路電壓模型估算開路電壓；[0010]4)估算電池電壓；
[0011]5)比較實(shí)際采樣電壓和估算的電池電壓，計(jì)算電壓誤差；
[0012]6)通過(guò)卡爾曼濾波器模型獲取校正后剩余電量；
[0013]7 )引入溫度及電池壽命補(bǔ)償策略，根據(jù)所述校正后剩余電量估算剩余電量。
[0014]所述根據(jù)安時(shí)電流積分法預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的剩余電量，通過(guò)電流極化模型得到電池極化狀態(tài)的操作為:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種用于電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的電池剩余電量估計(jì)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 1)初始化電池的起始電池剩余電量； 2)根據(jù)安時(shí)電流積分法預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的剩余電量，通過(guò)電流極化模型得到電池極化狀態(tài)； 3)根據(jù)開路電壓模型估算開路電壓； 4)估算電池電壓； 5)比較實(shí)際采樣電壓和估算的電池電壓，計(jì)算電壓誤差； 6)通過(guò)卡爾曼濾波器模型獲取校正后剩余電量； 7 )引入溫度及電池壽命補(bǔ)償策略，根據(jù)所述校正后剩余電量估算剩余電量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的電池剩余電量估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)安時(shí)電流積分法預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的剩余電量，通過(guò)電流極化模型得到電池極化狀態(tài)的操作為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的電池剩余電量估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)開路電壓模型估算開路電壓的操作為:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的電池剩余電量估計(jì)方法，其特征在于，所述通過(guò)卡爾曼濾波器模型獲取校正后剩余電量的操作為: 計(jì)算卡爾曼濾波器下一時(shí)刻的協(xié)方差；計(jì)算SOC的校正增益；獲取校正后剩余電量結(jié)果；即
S
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的電池剩余電量估計(jì)方法，其特征在于，所述引入溫度及電池壽命補(bǔ)償策略，根據(jù)所述校正后剩余電量估算剩余電量的操作為:
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK103616647SQ201310664868
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】申燊, 郭繼昌, 金卯亨嘉, 許穎, 孫駿 申請(qǐng)人:天津大學(xué)