[發(fā)明專利]一種電動(dòng)車電池SOC的估計(jì)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010263482.1
• 申請(qǐng)日: 2010-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN101964018A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧清勇;段斌;譚云強(qiáng);李哲濤;張燕;劉立剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車電池SOC的估計(jì)方法。

背景技術(shù)

隨著面向高壓能源、工業(yè)和汽車領(lǐng)域的能源儲(chǔ)存應(yīng)用如風(fēng)力發(fā)電、光伏電池和混合動(dòng)力汽車的發(fā)展，鋰電池的應(yīng)用日益普遍，進(jìn)而刺激了對(duì)更安全、更高性能電池監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)的需求。為確保電池性能良好，延長(zhǎng)電池使用壽命，必須對(duì)電池進(jìn)行合理有效的管理和控制。動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)SOC是表征電池狀態(tài)的重要參數(shù)之一，因此準(zhǔn)確計(jì)量SOC是電池安全和優(yōu)化控制充放電能量的保證。

在車輛運(yùn)行時(shí)，SOC是電池管理系統(tǒng)向整車管理系統(tǒng)(Vehicle?Management?System，VMS)傳輸?shù)闹匾畔⒅唬琕MS根據(jù)當(dāng)前電池的SOC來決定從電池中獲得多少能量，或者向電池反饋多少能量。同時(shí)，對(duì)于電池本身來說，電池的一些電特性也與SOC密切相關(guān)，比如電池的內(nèi)阻在中等SOC下較小，但當(dāng)SOC接近于0％或100％時(shí)有較大幅度的增加，因此，SOC的準(zhǔn)確估計(jì)將影響到車輛的動(dòng)力表現(xiàn)，甚至安全性的好壞，意義十分重大。進(jìn)一步深入開展SOC估算的基礎(chǔ)性研究和工程實(shí)現(xiàn)研究，是電池管理系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展具有十分積極的意義。

由于電動(dòng)車電池在使用過程中表現(xiàn)的高度非線性，使得對(duì)SOC的準(zhǔn)確估計(jì)具有很大難度。電池的荷電狀態(tài)跟放電電流、工作溫度、老化程度及自放電特性等主要參數(shù)有關(guān)系，但無法由一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型定義。傳統(tǒng)的SOC基本估算方法有開路電壓法、內(nèi)阻法和安時(shí)法等。近年來又相繼研發(fā)出許多對(duì)電池SOC的新型算法，例如模糊邏輯算法模型、自適應(yīng)神經(jīng)模糊推斷模型、卡爾曼濾波估計(jì)模型算法以及新出現(xiàn)的線性模型法和阻抗光譜法等。開路電壓法適用于測(cè)試穩(wěn)定狀態(tài)下的電池SOC，在電動(dòng)汽車行駛過程中不宜單獨(dú)使用。內(nèi)阻法是根據(jù)蓄電池的內(nèi)阻與SOC之間的聯(lián)系來預(yù)測(cè)SOC。但電池的內(nèi)阻受多方面的因素影響，測(cè)量結(jié)果易受干擾，可信度不高。再加上這種方法比較復(fù)雜，計(jì)算量大，因此在實(shí)際應(yīng)用中比較困難。安時(shí)法通過對(duì)電流積分的方法記錄從蓄電池輸出的能量或者輸入蓄電池的能量，再根據(jù)充放電的起始SOC狀態(tài)，就可以計(jì)算出蓄電池的SOC。該方法最為直接明顯，而且簡(jiǎn)單易行，在短時(shí)間內(nèi)具有較高精度，但長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)有較大的累積誤差。

目前電動(dòng)車充電的解決方案都是直接在充電站采用大電流快速充電實(shí)現(xiàn)，這種方法的缺點(diǎn)是充電時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)電池?fù)p害大，電網(wǎng)負(fù)載過重。為此，我們可以采用更換電池的方案來解決電動(dòng)車的充電問題，此方案的優(yōu)點(diǎn)是更換速度快，夜間充電避免電網(wǎng)用電高峰，專業(yè)的設(shè)備充電以及維護(hù)。但是該方案會(huì)面臨一些問題：1)如何保證電池的安全流通，避免偽劣電池流入市場(chǎng)。2)電池類型繁多，如何設(shè)計(jì)出通用的電動(dòng)車電池SOC算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池放電時(shí)SOC的精確估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于SOC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型估計(jì)的改進(jìn)算法，模型中除電壓、電流和溫度基本輸入外，提出將電池類型和壽命因子也作為輸入的電動(dòng)車電池SOC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計(jì)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)難題所采用的方案是：采用在普通電池組中植入可讀寫信息芯片，讓電池組不再依賴電池管理系統(tǒng)存儲(chǔ)信息，而是具有信息載體功能的智能電子設(shè)備，該芯片可以記錄兩類信息：一是電池類型、額定容量等出廠固定信息；二是記錄電池組循環(huán)使用次數(shù)以及最近幾次充放電電量信息。

本發(fā)明的有益效果是，首先解決了電池的身份問題，便于市場(chǎng)流通，確保生產(chǎn)廠商、充電站、電動(dòng)汽車三者與電池組的兼容性和高度的安全性，避免偽劣電池進(jìn)入流通領(lǐng)域，易于構(gòu)建電池的網(wǎng)絡(luò)管理信息平臺(tái)，實(shí)時(shí)跟蹤電池的使用情況，便于對(duì)電池進(jìn)行統(tǒng)一實(shí)時(shí)維修，方便形成一個(gè)穩(wěn)定的電池使用管理市場(chǎng)方案。其次本發(fā)明提出的新型SOC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計(jì)模型在原有標(biāo)準(zhǔn)模型的基礎(chǔ)上增加電池類型和壽命因子作為SOC估計(jì)模型的輸入，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車對(duì)各種類型電池的兼容，考慮了電池老化對(duì)SOC估計(jì)的影響，提高了SOC的估計(jì)精度。

附圖說明

下面結(jié)合圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1本發(fā)明中基于類型和壽命因子的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)圖。

圖2本發(fā)明中的芯片讀寫過程框圖。

圖3本發(fā)明中壽命因子預(yù)測(cè)模塊示意圖。

圖中1.主處理器，2.預(yù)警模塊，3.故障診斷模塊，4.充放電控制模塊，5.電壓、電流、溫度采集模塊，6.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，7.壽命因子預(yù)測(cè)模塊，8.芯片讀寫模塊，9.信息芯片模塊，10.SHA-1引擎，11.固有信息讀取模塊，12.EEPROM存儲(chǔ)模塊，13.緩沖存儲(chǔ)器，14.認(rèn)證輸入模塊，15.數(shù)據(jù)檢測(cè)分析模塊，16.處理模塊。

具體實(shí)施方式