[發明專利]一種基于濾波電流的電池SOC估計方法

在審

• 申請號: 201410248126.0
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104036128A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 張東來;楊煬;李安壽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01R31/36
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 孫偉;胡玉

技術領域

本發明涉及電池管理領域，尤其涉及一種電池SOC估計方法。

背景技術

電動汽車、離線式光伏發電系統、秱動設備、船舶、飛行器和衛星中都需要使用蓄電池作為電力來源。對電池荷電狀態(state?of?charge，SOC)進行估計是使用者了解蓄電池當前狀態、對系統剩余工作時間進行估算的重要依據，同時SOC估計也是電池管理領域的一項重要研究內容。

常用的SOC估計方法有以下幾種：(1)放電實驗法。通過恒流持續放電來計算SOC，常用于電池容量標定，無法應用于工作中的電池。(2)開路電壓法。該方法根據開路電壓來判斷電池SOC，但開路電壓在電池靜置一段時間后才能達到穩定，故該方法同樣不適用于工作中的電池。(3)安時計量法。通過SOC初值及電池電流對時間的積分來計算SOC，該方法要求有持續的電流值，并且SOC計算時存在累積誤差。(4)卡爾曼濾波法和神經網絡法。前者把影響SOC的因素作為系統噪聲，采用卡爾曼最優濾波算法來對SOC進行遞推；后者利用神經網絡對曲線的強擬合能力進行SOC估算。這兩種方法都是在安時計量法基礎上提出的，同樣需要初始SOC值，錯誤的先驗信息容易導致算法不收斂。

在一些應用中，由于更換電芯、電磁環境惡劣使集成電路復位等原因，導致無法獲取到初始SOC和連續記錄的電池電流，故現有技術中的幾種常用的SOC估計方法均不適用。

本發明將引用到非與利文獻1：Tremblay?O,Dessaint?L?A.Experimental?validation?of?a?battery?dynamic?model?for?EV?applications[J].World?Electric?Vehicle?Journal,2009,3:1-10。

發明內容

為了解決現有技術中問題，本發明提出了一種基于濾波電流的電池SOC估計方法，不需要SOC初值和全過程的電池電流值,可準確估計電池當前SOC。

本發明通過如下技術方案實現：

一種基于濾波電流的電池電荷狀態SOC估計方法，包括以下步驟：

S1：建立電池動態模型，所述動態模型包括一階濾波器，用于求取濾波電流；

S2：獲取濾波電流i^*；

S3：利用曲面擬合方法，根據電池的放電曲線和內阻得到v_batt＝f(SOC,i,i^*)，其中，i^*是濾波電流，i是該時刻的電池電流；

S4：得到當前i,i^*下電池電壓v_batt和電池SOC的關系

S5：動態生成當前i,i^*下v_batt隨電池SOC變化的數據表；

S6：由插值法獲取不同時刻的電池SOC。

進一步地，所述電池模型在放電和充電時的電壓v_batt為：

其中，R為電池內阻，Q為電池最大容量，it為電池放電電量，與SOC相關，E₀、K、A、B為4個待定系數。

進一步地，所述步驟S2中，濾波電流i^*由4τ內的電流i得到。

進一步地，所述步驟S3中，利用曲面擬合方法求根據電池的放電曲線和內阻得到v_batt＝f(SOC,i,i^*)，具體為：利用曲面擬合方法，求得E₀、K、A、B。

進一步地，所述方法可推廣到鋰電池、鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池。

本發明的有益效果是：本發明提出的基于濾波電流的電池SOC估計方法，可根據4τ內電池電流和當前電池電壓估計電池的SOC，實現了對電池進行SOC估計。該方法有以下優點：(1)不需要SOC初值和歷史SOC數據，因此不存在累積誤差；(2)不需要全過程的電池電流值，只需要過去一段較短時間(4τ)內的電池電流值和當前電池電壓，便可估計電池SOC；(3)適用于電池電流變化的復雜工況；(4)具有通用性。

附圖說明

圖1是本發明所使用的電池模型示意圖；

圖2是電池的放電曲線圖；

圖3是本發明的方法中對放電數據進行曲面擬合求參數示意圖；

圖4是放電電流為0.2C、0.5C、1C時本發明對放電數據進行曲面擬合求參數方法與文獻1的方法比較圖；