[發(fā)明專利]一種動力電池組極限功率的模型反推動態(tài)算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310297186.7
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN104298793B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王勇
• 申請（專利權(quán)）人: 萬向一二三股份公司;萬向電動汽車有限公司;萬向集團公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動力電池，尤其涉及一種用于對動力電池組極限功率的模型反推動態(tài)算法。

背景技術(shù)

動力電池是電動汽車的動力源，在車輛運行過程中，電池的功率隨著行駛路況和駕駛員操作表現(xiàn)出很強的動態(tài)特征。準確評估動力電池在不同荷電狀態(tài)充、放電功率極限能力，以實現(xiàn)最優(yōu)的電池組與車輛動力性能之間的匹配，滿足車輛的加速和爬坡性能，以及充分發(fā)揮電機再生制動能量回收功能，同時對于避免過充電、過放電現(xiàn)象發(fā)生，延長電池使用壽命都具有指導(dǎo)價值。

傳統(tǒng)的方法雖然也是利用電池的Thevenin等效電路模型來估算極限功率值，但是在估算過程中存在以下缺陷：1）電池的電動勢（EMF）是通過實驗測試查表計算出的參數(shù)值，與電池荷電狀態(tài)（SOC）和溫度對應(yīng)，在查表計算時受SOC精度的影響比較大；2)在電池組中，因電池一致性問題的存在，估算電池組極限功率時會提高誤差，容易造成電池損壞；3）極化電壓計算時沒有考慮到脈沖過程中極化電壓的變化，極限電流比較大，極化電壓變化也較大，導(dǎo)致在估算極限功率時會提高誤差，容易造成電池損壞。

公開日為2009年08月12日、公開號為CN101506677A的專利文獻公開了這樣的技術(shù)方案，一種與電池一起使用的電池控制模塊，包括測量電池電壓的電壓測量模塊和測量電池電流的電流測量模塊，以及功率極限模塊，功率極限模塊與該電流和電壓測量模塊通信。在該技術(shù)方案中也采用了電池的Thevenin等效電路，但是在數(shù)據(jù)處理時存在下述不足，由于無法獲得與極化電阻并聯(lián)的等效電容數(shù)值而進行了省略，簡單的利用極化電阻和電流進行極化電壓的計算，因而會導(dǎo)致極化電壓的計算結(jié)果有較大誤差從而導(dǎo)致較大極限功率估算誤差；計算過程忽略了遲滯電壓的存在會加大推算誤差；使用運行平均電壓作為電池的電動勢，進一步增加了極限功率估值誤差等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要目的在于提供一種動力電池組極限功率的模型反推動態(tài)算法，通過數(shù)學(xué)模型推算電池的電動勢，避免了極限功率估值受電池荷電狀態(tài)精度的影響，從而使極限功率的估算誤差減小，避免電動汽車的整車控制器在能量分配時的誤處理，在保證電動汽車性能的同時有效的保護動力電池。

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的，一種動力電池組極限功率的模型反推動態(tài)算法，用于通過數(shù)學(xué)模型推算電池的電動勢，進而計算出極限功率值，包括下述步驟：

A）采用電池的Thevenin等效電路建立單體電池的極化電壓模型Up(t)=Up(t-dt)×exp(-dt/τ)+I(t)×Rp(t)×(1-exp(-dt/τ))和單體電池的端電壓模型U(t)=EMF(t)-H(t)-Up(t)-R(t)×I(t)，其中，Up(t)是極化電壓，Rp（t）是極化內(nèi)阻，I（t）是電池的負載電流，R（t）是電池直流電阻，τ是極化時間常數(shù)，τ=Rp×C ，EMF（t）是電池的電動勢，U(t)是電池的端電壓，H(t)是遲滯電壓；

B）根據(jù)HPPC實驗測試計算出電池直流電阻R，根據(jù)所述極化電壓模型擬合極化參數(shù)Rp和τ，并通過電池的荷電狀態(tài)與溫度建立對應(yīng)關(guān)系；

C）由當前采樣的電壓值U(t)和電流I(t)，根據(jù)電池的端電壓模型U(t)=EMF(t)-H(t)-Up(t)-R(t)×I(t)計算出當前的EMF(t)，在放電時EMF(t)= Vmin(t)+Up(t)+ R(t)×I(t)+H(t)，充電時EMF(t)= Vmax(t)+Up(t)+ R(t)×I(t)+H(t)，其中，Vmax(t)是實時采樣的單體電池的最高電壓，Vmin(t)是實時采樣的單體電池的最低電壓；

D）根據(jù)當前的極化電壓由極化電壓模型計算脈沖時間后的極化電壓Up(t+dt)；

E）根據(jù)EMF(t)、極化電壓Up(t+dt)和預(yù)知達到的規(guī)格電壓推算放電極限電流I和充電極限電流I，

其中，V是單體電池規(guī)格最低電壓，V是單體電池規(guī)格最大電壓；

F）將極限電流值I和I與系統(tǒng)設(shè)計要求值Imax比較，并注意充電和放電規(guī)格值不同，選擇較小的電流代入計算式，放電時

U(t+dt)=Vmin(t)+H(t)+Up(t)+R(t)×I(t)-(H(t+dt)+Up(t)×exp(-dt/τ)+ I×Rp(t)×(1-exp(-dt/τ)))- I*R(t) ，