[發(fā)明專利]一種動力電池剩余電量估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611166677.8
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106597308B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 祝喬;熊能;岳俊洲;黃銳森;陳翼星;胡廣地
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 劉凱;崔建中

本發(fā)明公開了一種動力電池剩余電量估計方法，電流檢測器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器將采集到的電壓電流數(shù)據(jù)通過采集卡，再經(jīng)低通濾波器將數(shù)據(jù)傳輸給剩余電量估計模塊；建立二階RC模型；利用電池包的電流電壓響應辨識出模型參數(shù)以及開路電壓關于剩余電量的非線性函數(shù)；對非線性函數(shù)部分提出了單邊利普希茨條件，以保證非線性函數(shù)在觀測器設計上起到積極作用；采用基于線性矩陣不等式的H無窮方法的非線性觀測器設計準則。本發(fā)明能夠減小傳統(tǒng)安時積分算法的累積誤差和對初值準確性的要求，所建立的模型能夠有效地描述動力電池的充電的物理特性，能夠?qū)崟r追蹤剩余電量，收斂性好，適用于電動汽車動力電池的剩余電量估計。

技術領域

本發(fā)明涉及新能源汽車電池管理技術領域，具體為一種動力電池剩余電量(stateof charge，SOC)估計方法。

背景技術

為了應對環(huán)境惡化和能源危機，電動汽車產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。動力鋰電池是純電動汽車的主要能量來源，而鋰電池的剩余電量與傳統(tǒng)汽車的油量具有相似性，它對于電動汽車功率的分配策略和保護電池避免過充、過放、快速老化、起火和爆炸等危險，起到至關重要的作用。進一步來說，準確的剩余電量估計既能提高每次充電的行駛里程，又能延長電池有效壽命。然而，剩余電量不能被車載傳感器直接測量，且鋰電池是一種典型的非線性系統(tǒng)。因此，對剩余電量的估計在電動汽車的理論和實踐中都是相當關鍵的問題。傳統(tǒng)的安時積分法是一種用來估計剩余電量的開環(huán)算法，會隨著時間變化而累積估計誤差，并且有剩余電量初值未知的問題，安時法往往不能被單獨使用來進行剩余電量的估計。為了準確的估計剩余電量，設計一種閉環(huán)剩余電量估計方法，來彌補安時積分剩余電量估計方法的缺點就顯得非常重要。

在以往的研究中，基于模型的剩余電量估計方法被廣泛采用了，通常被分為兩種類型，一種是基于濾波器的方法，另一種是基于觀測器的方法。基于濾波器的方法中，應用最廣泛的是卡爾曼濾波器，傳統(tǒng)卡爾曼濾波器適用于簡單和線性電池模型，而擴展卡爾曼濾波器則被用來解決電池模型的非線性問題，即非線性部分線性化技術，然而這個線性化步驟不是非常準確，可能會丟失模型的非線性信息。并且，所有基于卡爾曼濾波器的技術都對系統(tǒng)干擾類型有要求，即認為系統(tǒng)干擾是均值為零的高斯白噪聲，然而電池系統(tǒng)的干擾往往含有非高斯型干擾，這使得剩余電流估計精度進一步受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種對模型的非高斯干擾具有有效的抑制作用，并且對電池非線性系統(tǒng)具有良好的適用性的動力電池剩余電量估計方法。技術方案如下：

一種動力電池剩余電量估計方法，包括以下步驟：

S1：建立二階RC模型的狀態(tài)空間方程：

S11：建立被控對象的等效模型：將電阻R₀、R₁、R₂依次串聯(lián)在電池包U_OC的輸出端，并將電容C₁與電阻R₁并聯(lián)，電容C₂與電阻R₂并聯(lián)；

S12：根據(jù)上述等效模型建立系統(tǒng)的微分方程組，狀態(tài)方程：

輸出方程：

U_T＝U_OC(SOC)-R₀I_T-U₁-U₂ (2)

其中，U₁和U₂分別表示電容C₁和C₂兩端電壓，I_T為流經(jīng)電阻R₀的電流，SOC表示剩余電量，U_OC(SOC)表示開路電壓關于剩余電量SOC的函數(shù)，U_T表示端電壓，Q_n表示額定容量；