[發明專利]基于在線診斷自適應預測控制的鋰電池組SOC測定方法

有效

• 申請號: 201410057228.4
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN103869254B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 高強;張岳
• 申請（專利權）人: 北京九高科技有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及一種鋰電池的SOC測算方法，具體涉及一種基于在線診斷自適應預測控制的鋰電池組SOC測定方法。

背景技術

SOC的準確估算是HEV能量控制策略的依據，SOC估算與多方面的因素有關，SOC估算算法對SOC的估算精度有重大影響。

電池剩余能量相當于傳統車的油量。荷電狀態(SOC)的估算是了為了讓用戶及時了解系統運行狀況。實時采集充放電電流、電壓等參數，并通過相應的算法進行剩余電量的估計。

電量計量受到諸多因素的影響，主要有放電電流對電池容量的影響，以及溫度電池組循環自放電對容量的影響，都要定量的加以補償或修正。通常有以下幾種影響：

(1)放電電流的影響。電流積分法對于工作電流比較穩定的系統，具有較好的估算精度"但是對于電流變化較大的系統，存在著一定的誤差，需要一個更好的估算算法。

(2)溫度的影響

不同溫度下電池組的容量存在著一定的變化，因此需要在計量過程中考慮到溫度的影響，而溫度段的選擇及校正因素直接影響到電量估算的精度。

(3)電池容量衰減的影響

電池的電量在循環過程中會逐漸減少，因此對電量的校正條件就需要不斷的改變，這也是影響計量精度的一個重要因素。

目前常用的方法有:

1.安時法,即通過計算放電過程中的電流積分值，計算電池組的初始SOC值,測量SOC的基本方法在實際應用場合，由于不能確定電池組SOC初始值，無法精確獲得電池組充電效率和放電倍率，不能保證電池組的充放電電流恒定，同時存在電流積分的累計誤差，單獨采用該方法SOC估算誤差較大。

2.開路電壓法,通過電池電壓與放電時間的關系來估算SOC，但是測量結果受靜置時間的影響較大。靜置時間過短，電池電壓沒有完全恢復，不能正確的反映當前電池的開路電壓；靜置時間過長，自放電效應明顯，實際SOC值比預定值偏低，對測量結果造成誤差。

3.阻抗測量法，通過在電池組兩端疊加一個交流信號，測量電池組的電壓變化，計算電池組的交流阻抗，以此作為計算SOC的標準。這種方法存在的問題是電池組的交流阻抗只是在電池SOC很低或很高的時候變化率比較大，在SOC處于中間段時變化率很小，如果測量和計算誤差會比較大。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種基于在線診斷自適應預測控制的鋰電池組SOC測定方法。

一種基于在線診斷自適應預測控制的鋰電池組SOC測定方法包括如下步驟：

1)對鋰電池組的兩端電壓、充放電電流及電池溫度進行采樣，得到電池組的電壓、充放電電流及溫度信號r(k)；

2)根據測得的電池電壓、充放電電流及溫度信號，對電池電壓，充放電電流進行估算，得到電池經驗曲線f(U,I)；

3)對所述經驗曲線f(U,I)進行在線自適應優化，得到優化后的電池電壓，電流信號U(k)，U(k)＝f(U,I)*r(k)；

4)根據所述U(k),確定鋰電池的內組和內阻R-SOC曲線，其中C為電池額定容量；I為電池電流；μ為充放電效率；β為阻抗調整因子，R為電池內阻；

5)將所述SOC反饋給PI模塊進行比例調節和積分調節，并利用調節結果與鋰電池組電壓信號一起控制在線自適應優化處理。

所述對鋰電池組的充放電電流采樣時，采樣周期為100ms。

所述對鋰電池組的電池溫度采樣時，采樣周期為30s。

所述

本發明的有益效果如下：

1.通過預測控制可以提前對電池SOC值進行預判斷，并在此基礎上進行測量和判斷，會提高SOC計算速度。

2.通過自適應在線診斷功能，可以提高測試的精度。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明；

圖1為本發明測定方法裝置結構原理圖；

圖2為本發明測定方法的方法框圖；

圖3為SOC計算方法結構框圖。

具體實施方式

為更好地理解本發明，下面將通過具體的實施例進一步說明本發明的方案，本發明的保護范圍應包括權利要求的全部內容，但不限于此。

首先介紹鋰電池組模型，由于多電池串聯電池組的放電容量由容量最低的單體電池所決定，即電池組的SOC等同于組內單體電池SOC的最小值。

N節電池串聯的電池組內單體電池的負載電壓計算公式如下：

V(n)＝V_oc(n)-iR(n)