[發明專利]動力電池荷電狀態估計裝置及其估計方法

在審

• 申請號: 201310611034.X
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103675698A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 楊世春;麻翠娟;李明;李執中;周劍文
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京郵電大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

1.動力電池荷電狀態估計裝置，包括蓄電池和蓄電池ECU；

蓄電池包括若干個串聯的電池模塊，每個電池模塊又包括若干個串聯的電池單體；

蓄電池ECU包括電壓測量單元、電流測量單元、溫度測量單元、電動勢計算單元、累積電流系數修正單元、累加器、SOC估計單元、充電效率計算單元和極化電壓估計單元；

電壓測量單元利用電壓傳感器檢測采樣周期內蓄電池的端電壓，用V(n)表示，“n”代表采樣周期數；

電流測量單元利用電流傳感器檢測采樣周期內通過蓄電池的電流，用I(n)表示，充電時電流為“-”，放電時電流為“+”；

溫度測量單元利用溫度傳感器來檢測采樣周期內蓄電池的溫度，用T(n)表示；

電動勢計算單元包含數據庫選擇單元、無負載時端電壓計算單元、電壓限定單元、電動勢計算單元和極化電壓計算單元；

數據庫選擇單元接收采樣周期內的電壓值V(n)和電流值I(n)，確定有效的電流值和電壓值S(V(n),I(n))；

無負載端電壓計算單元接收有效的電流值和電壓值S(V(n),I(n))，得到近似電壓-電流曲線，通過插值得到當充放電電流為零時，電池端電壓電壓V₀；

電壓限定單元判斷電池端電壓電壓V₀是否有效，若V₀為有效值，輸出至電動勢計算單元14d；

極化電壓計算單元包括電池狀態選擇單元、電壓變化測量單元、靜態衰減量計算單元、動態衰減/增加量計算單元和極化電壓計算單元；

電池狀態選擇單元根據電壓V(n)、電流I(n)和溫度T(n)判斷電池的狀態，當電池處于“電池-電流”狀態，將電壓V(n)和電流I(n)輸送給動態衰減/增加量計算單元，否則輸送給靜態衰減量計算單元；

電壓變化測量單元接收輸入量電壓V(n)，得到△t時間內電壓變化量△V，△t代表采樣時間間隔，△V表示△t內端電壓的變化量；

靜態衰減量計算單元根據電流I(n)、溫度T(n)及電壓變化量△V獲取極化電壓的靜態衰減量△V_P1，ΔV_p1＝ΔV·Ka，Ka為電池自放電量的修正系數；

動態衰減/增加量計算單元根據電流I(n)、溫度T(n)獲取極化電壓的靜態衰減量或增加量△V_P2，ΔV_p2＝V_pa·Kb，V_pa表示充電或放電下的極化電壓值，根據極化電壓增加系數h和電池容量獲取充電或放電下的極化電壓V_p3，ΔV_p3＝h·∫I，h表示極化電壓增加系數，I表示充放電電流；

△V_P1輸入第一減法器，△V_P2和△V_P3輸入第二減法器，分別用于獲取電池處于不同狀態下的極化電壓V_P；

極化電壓存儲單元存儲由現采樣時刻的極化電壓V_P(j)得到的上一采樣時刻的極化電壓V_P(j-1)，第一減法器、第二減法器用來計算現采樣時刻的極化電壓V_P(j)；

當電池處于非“電池-電流”狀態時，極化電壓V_P(j)的計算公式如下：

V_P(j)=V_P(j-1)-△V_P1

當電池處于“電池-電流”狀態時，極化電壓V_P(j)的計算公式如下：

V_P(j)=V_P(j-1)-△V_P2+△V_P3

電動勢計算單元內設有減法器，獲取電池的電動勢Ve，Ve=V₀-V_P，輸送至累計電流系數修正單元；

累計電流系數修正單元獲取電流修正系數a；

SOC估計單元根據輸入量電流累積系數К和電流I(n)，利用安時積分法來獲取電池SOC估計值；

SOC估計值傳送給充電效率計算單元和極化電壓估計單元，充電效率計算單元獲取充電效率η，電池放電時，η=1，充電時，η通過電池溫度-充電效率η關系表確定；

電流修正系數a和充電效率η通過累加器16來計算修正系數k，再將k輸送到SOC估計單元17，用于轉卻估計電池的SOC；

極化電壓估計單元獲取V_P(j)的初值V_P(0)，V_P(0)=V₀-Ve。