[發明專利]一種電動汽車動力電池組直流阻抗的在線估算方法

有效

• 申請號: 201410299872.2
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104122447B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 杜常清;張馳;趙奕凡;顏伏伍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R19/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 潘杰,胡紅林

技術領域

本發明涉及一種電動汽車動力電池組直流阻抗在線估算方法，屬于電動汽車動力電池電能管理領域。

背景技術

動力電池是電動汽車重要組成部分，在其使用過程中，精確掌握動力電池狀態參數對提高電動汽車性能及安全，起著至關重要的作用。目前動力電池的某些狀態參數如電荷狀態(state of charge,SOC)，健康狀態(state of health,SOH)及功率狀態(state of power,SOP)無法通過傳感器或者其它器件直接獲得，需要聯系動力電池電特性參數，運用一定的數學方法，進行實時估算。

動力電池組最重要也是難以直接獲取的電特性參數是電池組的直流內阻及開路電壓。研究在線預測動力電池組直流內阻的方法具有極其重要的意義：1)有助于建立精確的動力電池的電特性模型；2)有助于提高電池狀態預估的準確性；3)有助于電動汽車的性能提升及安全保障。

目前動力電池組直流內阻一般都是運用電池測試設備對電池進行離線測試獲取，在后期的狀態估算中，將其作為恒定常數處理。而隨著電池使用時間的增加，及電動汽車實際運行過程中頻繁的加速，減速，啟停等復雜的使用工況，會導致動力電池組直流內阻發生一定的變化，離線獲取數據的方法未考慮參數的時變性，相應的狀態參數估計精確度也逐步降低。而國內外至今還沒有能夠準確在線預測動力電池組直流內阻和開路電壓的方法。

發明內容

本發明目的在于克服上述現有技術的不足而提供一種電動汽車動力電池組直流阻抗在線估算方法，該方法能夠實現在線估算電池組直流阻抗的內部參數的目的。

實現本發明目的采用的技術方案是：一種電動汽車動力電池組直流阻抗在線估算方法，包括以下步驟：

通過車載充電機對動力電池充電，在預設的等間隔SOC點處恒壓小電流充電；

利用分配給各電池單體的均衡器的開啟、關閉動作，產生正反2個方向的恒流脈沖；

采集各電池單體的電壓信號，對各單體電壓對時間的變化關系數據行曲線擬合，得到擬合的曲線；

對得到的擬合曲線進行參數辨識，計算出各電池單體的直流阻抗及開路電壓參數；

根據電池的連接形式，對得到的電池單體參數進行數學運算，從而得出整個動力電池組直流阻抗及開路電壓。

將在線估算出的直流阻抗數據更新至BMS(電池管理系統)控制器,為后續BMS對電池荷電狀態(state of charge，SOC)、健康狀況(state of health，SOH)提供在線更新的數據。

在上述技術方案中，所述車載充電機首先以恒流充電模式對動力電池進行充電，并以安時積分法計算充電電量；以及每當動力電池充至預設的等間隔SOC點時，將充電模式改成恒壓小電流充電模式。

在上述技術方案中，所述均衡器應采用雙向buck-boost電路來產生具有正負2個方向的恒流脈沖。

在上述技術方案中，所述buck-boost電路產生2個脈沖電流的時間以及中間均衡器靜置的時間應與混合脈沖功率特性測試要求的脈沖曲線一致。

在上述技術方案中，BMS采集單元采集電池單體的電壓，并利用CAN網絡將數據傳送至BMS主控單元。

在上述技術方案中，將脈沖放電并靜置后的電壓與脈沖充電并靜置后的電壓算數平均值作為電池當時的開路電壓。

與現有的技術相比，本發明有如下優點：

1、利用車載充電機與單體均衡器，在線模擬混合脈沖功率特性(hybrid pulse power characterization，HPPC)測試，區別于傳統的電池動態特性測試方法，本發明無需對車載動力電池進行拆卸，在電池充電過程中即可對電池直流阻抗進行估算。

2、對開路電壓(open circuit voltage，OCV)的估算是利用混合脈沖功率特性(hybrid pulse power characterization，HPPC)測試中放電后靜置40s電壓值與充電后靜置40s電壓值的算術平均值作為其值，這區別于一般傳統將電池工作后靜置較長時間獲取其開路電壓的方法，具有很高的工程可操作性。

附圖說明

圖1為本發明電動汽車動力電池組直流阻抗的在線估算方法的流程圖。

圖2為均衡器采取的雙向buck-boost電路拓撲結構。

圖3為均衡器開啟關閉過程中電池單體電流變化曲線。

圖4為均衡器開啟關閉過程采集的電池單體端電壓隨時間變化的曲線。

圖5為由擬合曲線進行參數辨識而出的開路電壓隨SOC變化的關系圖。