[發(fā)明專(zhuān)利]混合電動(dòng)車(chē)電池單體荷電狀態(tài)差異檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310293676.X
• 申請(qǐng)日: 2013-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103344922A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭岳久;歐陽(yáng)明高;盧蘭光;李建秋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/36
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/36
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車(chē)用動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混合電動(dòng)車(chē)電池單體荷電狀態(tài)差異檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

燃油的耗竭和環(huán)境的惡化使得傳統(tǒng)燃油汽車(chē)面臨著節(jié)能減排的壓力。而混合電動(dòng)車(chē)作為傳統(tǒng)燃油汽車(chē)和純電動(dòng)車(chē)（Electric?Vehicle，EV）的過(guò)渡，其燃油經(jīng)濟(jì)性高，環(huán)境友好因而受到市場(chǎng)廣泛接受。一種典型的混合電動(dòng)車(chē)（Hybrid?Electric?Vehicle，HEV）通常是混合了燃油-發(fā)動(dòng)機(jī)和電池-電機(jī)兩種動(dòng)力源，且電池-電機(jī)動(dòng)力源通常作為輔助動(dòng)力源。而功率型LiFePO₄電池因其低價(jià)長(zhǎng)壽和良好的功率密度和能量密度等特性作為混合電動(dòng)車(chē)的輔助動(dòng)力源儲(chǔ)能裝置正受越來(lái)越多的關(guān)注。

和純電動(dòng)車(chē)一樣，混合電動(dòng)車(chē)也需要幾十節(jié)至上百節(jié)電池串并聯(lián)以滿(mǎn)足功率和總線(xiàn)電壓的要求。制造的不一致性和使用過(guò)程中環(huán)境的不一致性必然會(huì)帶來(lái)電池單體的差異問(wèn)題。而目前在整車(chē)層面的研究上，通常忽略了電池單體間存在的差異，將電池組看作一個(gè)容量和電壓都很高的電池單體，從而簡(jiǎn)化電池組的研究。但為了保證電池組的安全和高效，對(duì)電池單體的一致性辨識(shí)和均衡是混合電動(dòng)車(chē)必不可少的內(nèi)容。然而由于測(cè)量噪聲和LiFePO₄電池開(kāi)路電壓平臺(tái)等的特點(diǎn)，目前很少有方法可以實(shí)現(xiàn)混合電動(dòng)車(chē)上LiFePO₄一致性辨識(shí)。

相比純電動(dòng)車(chē)，混合電動(dòng)車(chē)的電流測(cè)量在更為動(dòng)態(tài)和更為大的電流下顯得更不不精確，因而基于電流積分的荷電狀態(tài)（State?of?Charge，SOC）估計(jì)，特別是長(zhǎng)期的未經(jīng)校正的電流積分的荷電狀態(tài)估計(jì)在混合電動(dòng)車(chē)上只能作為參考。另外一般的車(chē)用電池管理系統(tǒng)對(duì)單體電壓測(cè)量的誤差精度通常只能做到5mV以?xún)?nèi)，很少可以達(dá)到電池測(cè)試臺(tái)架1mV的精度。而對(duì)于LiFePO₄電池而言，由于其開(kāi)路電壓（Open?Circuit?Voltage，OCV）曲線(xiàn)非常平坦，且在荷電狀態(tài)大于約40%的范圍上存在電壓平臺(tái)，因而對(duì)電池電壓測(cè)量的精度要求較高。同時(shí)由于混合電動(dòng)車(chē)電池組的荷電狀態(tài)通常維持在50%左右，正處于LiFePO₄平坦的電壓平臺(tái)上，這對(duì)于LiFePO₄電池單體荷電狀態(tài)一致性的辨識(shí)是非常不利的，事實(shí)上，在50%的荷電狀態(tài)區(qū)間上，每1mV的開(kāi)路電壓誤差可以造成3%以上的荷電狀態(tài)估計(jì)誤差。若電池管理系統(tǒng)（Battery?Management?System，BMS）的測(cè)量誤差為5mV，則對(duì)于一個(gè)荷電狀態(tài)為50%的電池單體而言，僅用開(kāi)路電壓估計(jì)的荷電狀態(tài)可能為40%也可能為60%，這是無(wú)法接受的。

如圖1所示，其中圖1（b）為圖1（a）的局部放大圖，8節(jié)LiFePO₄電池單體串聯(lián)構(gòu)成的電池組在混合電動(dòng)車(chē)中充放電的電池單體電壓情況可以看到，8節(jié)電池單體的荷電狀態(tài)差異分別為5%且按35%-70%的等差數(shù)列排列，盡管荷電狀態(tài)的最大差異高達(dá)35%，但其電壓差異卻在50mV以?xún)?nèi)。從圖1（b）中可以看到，除了35%，65%和70%的三個(gè)電池單體，其他5個(gè)荷電狀態(tài)從40%至60%的電池單體的電壓曲線(xiàn)基本是重合的，荷電差異在5mV之內(nèi)。在這種情況下，若電池管理系統(tǒng)的測(cè)量誤差為5mV，則這5個(gè)荷電狀態(tài)從40%至60%的電池單體幾乎是無(wú)法區(qū)分的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種混合電動(dòng)車(chē)電池單體荷電狀態(tài)差異檢測(cè)方法，包括以下步驟：S1：控制混合電動(dòng)車(chē)的電池組由常規(guī)狀態(tài)進(jìn)入特定狀態(tài)，所述電池組包括N個(gè)電池單體，其中，在所述常規(guī)狀態(tài)時(shí)，所述電池單體荷電狀態(tài)位于第一取值區(qū)間，在所述特定狀態(tài)時(shí)，所述電池單體荷電狀態(tài)位于第二取值區(qū)間；S2：電池管理系統(tǒng)記錄所述特定狀態(tài)下各個(gè)時(shí)刻各個(gè)電池單體的電壓U_i,t，計(jì)算各個(gè)時(shí)刻所述各個(gè)電池單體的平均電壓U_m,t，并計(jì)算各個(gè)時(shí)刻各個(gè)電池單體的電壓差異ΔU_i,t=U_i,t-U_m,t，然后對(duì)所述電池單體電壓差異ΔU_i,t對(duì)時(shí)間t進(jìn)行平均，得到每個(gè)電池單體開(kāi)路電壓差異S3：根據(jù)電池單體荷電狀態(tài)與開(kāi)路電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)，結(jié)合電池單體特性曲線(xiàn)，得到所述特定狀態(tài)的電池單體荷電狀態(tài)差異與開(kāi)路電壓差異的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)；S4：將所述各個(gè)電池單體開(kāi)路電壓差異分別插值到所述特定狀態(tài)的電池單體荷電狀態(tài)差異與開(kāi)路電壓差異的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)上，查詢(xún)得到所述電池單體荷電狀態(tài)差異。