[發明專利]鋰離子電池SOC估計方法

有效

• 申請號: 201310115517.0
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN103197256A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 馬彥;周秀文;陳虹;梁亮
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

技術領域

本發明屬于電池檢測領域。

背景技術

隨著空氣污染的加劇和石油價格的上升，電動汽車憑借其清潔、安全、高效等各種優點進入人們的視野。動力電池組是電動汽車區別于傳統動力汽車的非常重要的一部分，而電池管理系統的水平在很大程度上決定了動力電池組的性能。因此，?一個實時、高效的電池管理系統是非常重要的。

動力電池是純電動汽車的唯一能源，它除了供給汽車驅動行駛所需電能外，也是汽車上各種輔助裝置的工作電源。動力電池的各項性能指標很大程度地決定了汽車的行駛性能，如純電動汽車的續駛里程和加速和爬坡動力性能等。為了提高動力電池的使用效率和使用壽命需要有強大的動力電池管理系統。

電動車電池管理系統（Battery?Management?System，BMS）主要包括電池的荷電狀態（SOC）估計、動態監測動力電池組的工作狀態、和有效的電池均衡。

電池荷電狀態（SOC）用來表征電池的剩余電量，即剩余電量與額定容量的百分比。電池荷電狀態（SOC）不能直接從電池本身獲得，只能通過測量電池組的外特性參數（如電壓、電流、溫度等）間接估計得到。電動汽車動力電池在使用過程中，由于內部復雜的電化學反應，導致電池特性體現出高度的非線性，使準確估計電池荷電狀態（SOC）具有很大難度。

鋰離子電池相對于傳統的電動汽車動力電池，在性能上具有單體電池能量比高、循環壽命長、荷電保持能力強、環境污染低、適應溫度范圍廣等優點，鋰離子電池已經發展成為最具競爭力的動力電池。

在動力電池管理系統中制約系統發展的瓶頸之一是實時準確的估計電池的荷電狀態，但是單純的軟件仿真，使用電池模型來代表實體電池忽略了電池充放電過程的噪聲、電池之間工藝的差異、電池老化的影響，與實際系統之間存在著很大的差異，因此尋找一種優化的研究電池荷電狀態（SOC）估計的方法可以縮短鋰離子電池荷電狀態（SOC）估計方法研究實車實現的周期。

發明內容

本發明的目的是提供一種準確、實時、高效的對鋰離子電池組的各種狀態（每塊電池的端電壓、充放電電流和電池的表面溫度）進行實時監測，并且及時準確的對實體電池的荷電狀態（SOC）進行估計的鋰離子電池SOC估計方法。

本發明是基于xPC?Target的硬件在環仿真平臺，對實體動力電池荷電狀態估計；具體步驟如下：

a、數據采集部分：通過電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器對電池的電流、電壓、溫度參數進行采集，使用硬件濾波器對采集到的數據進行濾波；?

b、目標機：濾波之后的信號通過AD板卡輸入到目標機實時內核進行處理，實時內核獲取電池的電流、電壓和溫度信息，根據下載好的模型對數據進行處理，得到鋰離子電池荷電狀態值；進而根據需要對電池的各種參數以及估算結果進行實時顯示，把采集數據和處理數據傳輸給宿主機存儲以進行后期處理；

c、宿主機：是搭建鋰離子電池荷電狀態估計模型并下載到目標機中運行；控制目標機數據采集和數據處理的運行，控制整個系統的啟停；存儲實時運行數據并在停止運行后進行數據保存和處理。

本發明比現有估算方法更加能夠準確、實時、高效的對鋰離子電池組的各種狀態（每塊電池的端電壓、充放電電流和電池的表面溫度）進行實時監測，使電動汽車動力電池組更加能夠達到理想的效果，為現有電動汽車的發展起到關鍵性作用，也為環保做出卓越貢獻。

附圖說明

圖1是本發明工作流程圖；

圖2是本發明串聯電池組測量單體電池電壓的電路圖；

圖3是本發明四階巴特沃斯低通濾波器電路圖；

圖4是本發明電池等效電路模型圖；

圖5是本發明搭建的基于自適應Kalman濾波器的SOC估計Simulink框圖；

圖6是本發明制作目標啟動盤第一步顯示圖；

圖7是本發明制作目標啟動盤第二步顯示圖；

圖8是本發明制作目標啟動盤第三步顯示圖；

圖9是本發明宿主機和目標機連接成功之后目標機界面圖；

圖10是本發明鋰離子電池開路電壓和電池荷電狀態（SOC）關系圖；

圖11是本發明仿真過程中電池組總電壓變化圖和電池荷電狀態變化圖；

圖12是本發明四節電池端電壓隨時間變化圖；

圖13是本發明流經電池的電量和充電電流隨時間變化圖。

具體實施方式

本發明是基于xPC?Target的硬件在環仿真平臺，對實體動力電池荷電狀態估計；具體步驟如下：