[發明專利]一種用于電動汽車的串聯電池組剩余放電能量預測方法

有效

• 申請號: 201611200451.5
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106627225B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 任東生;沈萍;盧蘭光;馮旭寧;歐陽明高;李建秋;云強;盧艷華
• 申請（專利權）人: 清華大學;寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發明涉及一種用于電動汽車的串聯電池組剩余放電能量預測方法，屬于電動汽車電池管理技術領域。首先采集電池組運行工況數據，預測電池組未來輸出功率和未來溫度變化率；然后進行電池組及電壓處于最低狀態的單體電池的等效電路模型內阻參數辨識，更新二者的內阻參數隨各自荷電狀態變化的曲線；隨后確定荷電狀態預測間隔，計算電池組和電壓處于最低狀態的單體電池的未來荷電狀態序列；并預測電池組的未來電壓序列、未來電流序列以及未來溫度序列以及電壓處于最低狀態的單體電池的未來單體電壓序列；最后計算電池組的剩余放電能量。本發明方法考慮了各節單體電池荷電狀態不一致性對電池組放電截止時刻的影響，能夠精確預測串聯電池組剩余放電能量。

技術領域

本發明涉及一種用于電動汽車的串聯電池組剩余放電能量預測方法，屬于電動汽車電池管理技術領域。

背景技術

當前電動汽車存在續駛里程短、剩余里程估計不準確等問題，無法完全滿足用戶的需求，并且會導致駕駛員產生“里程焦慮”。電動汽車的動力源一般由若干節單體動力電池串聯組成，電池組的放電能量直接影響車輛的續駛里程，而電池組剩余放電能量的預測精度對車輛的剩余里程估計精度有著很大的影響，需要重點開展研究。

電池組的剩余放電能量為電池組從當前時刻到放電截止時刻累計放出的能量，即為電池組輸出端電壓與輸出電流的乘積對時間的積分。然而，在串聯電池組中，各節單體的單體荷電狀態存在一定程度的差異，在放電過程中，為了防止個別單體產生過放，電壓處于最低狀態的單體電池的單體電壓或單體荷電狀態到達截止條件時，串聯電池組便不能繼續放電，即串聯電池組的放電截止時刻由電壓處于最低狀態的單體電池決定。因此，串聯電池組的剩余放電能量一方面受到電池組運行工況的影響，另一方面也受到電壓處于最低狀態的單體電池的影響。在進行串聯電池組剩余放電能量預測時，需要綜合考慮上述兩方面的影響，才能實現串聯電池組剩余放電能量的精確預測。

目前已經有一些方法將串聯電池組看作一個整體，不考慮單體間的不一致性，簡單地采用單體電池剩余放電能量的預測方法來預測電池組的剩余放電能量，預測精度無法滿足車輛需求。在單體間荷電狀態差異較大時，預測的電池組放電截止時刻遠遠晚于實際的放電截止時刻，導致高估電池組的剩余放電能量，進一步導致電動汽車剩余里程的高估，偏差嚴重時，將有可能導致電動汽車在旅途過程中里程不足，中途“趴窩”，嚴重影響用戶的出行計劃，更有可能導致安全事故。

發明內容

本發明的目的是提出一種用于電動汽車的串聯電池組剩余放電能量預測方法，考慮各節單體電池荷電狀態不一致性對電池組放電截止時刻的影響，以實時預測存在一致性差異的串聯電池組剩余放電能量，在各種運行工況都能保證較高的預測精度。

本發明提出的用于電動汽車的串聯電池組剩余放電能量預測方法，包括以下步驟：

(1)以設定的采樣頻率采集電動汽車電池組的運行工況數據，包括電池組的電流I、電壓U_tp、輸出功率P、荷電狀態SOC_p、溫度T以及電壓處于最低狀態的單體電池的單體電壓U_tmin和單體荷電狀態SOC_min；

(2)根據上述步驟(1)采集的電池組的輸出功率P和溫度T，預測電池組的未來輸出功率P_pre和未來溫度變化率ΔT_pre，具體過程如下：