[發明專利]一種基于卡爾曼濾波法的SOC的估算方法

在審

• 申請號: 201910144138.1
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109669134A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 王慧樂;曹明陽;介婧;戴世請;保昉
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;王慧穎

本發明公開了一種基于卡爾曼濾波法的SOC的估算方法，屬于動力電池管理領域，本發明方法的具體步驟為：步驟一、動力電池模型的建立，主要是通過確立等效電路模型以及基于實驗數據搭建精確鋰動力電池模型；步驟二、動力電池SOC估計；步驟三、EKF算法估計SOC結果及誤差分析；本發明分析鋰離子電池的工作原理，建立動力鋰離子電池二階RC等效模型，通過拉普拉斯變換和大量的實驗數據辨識參數模型，應用matlab平臺對動力鋰電池荷電狀態進行估計，并且仿真結果表明，該模型對電動汽車的復雜工況有較好的適應性，不但可以提高SOC估計的準確度，并且計算量較小，易于實現。

技術領域

本發明屬于動力電池管理領域，具體是指一種基于卡爾曼濾波法的SOC的估算方法。

背景技術

在動力電池管理領域，研究新的動力傳動配置和控制器以及更具有通用性的EMS已經成為目前電動汽車主要發展方向。當前，制約電動汽車尤其PHEV和EV車型發展的核心問題在于續航里程偏短、車體重，存在安全隱患，并且價格居高不下，盡管這些問題短期可通過降低整車性能要求，如縮短行駛距離、延長充電時間來解決，然而長期來看必須從提高電池能量密度、提升電池安全性能和降低電池成本等電池技術層面進行根本性突破。研究新的動力傳動配置和控制器以及更具有通用性的EMS已經成為目前純電動汽車電池能量管理的主要發展方向。而鋰離子電池作為電動汽車能源供給部件，憑借其優良的性能，近年來已成為電動汽車研究的實驗首選。電池系統性能的影響因素中，除了電池特性本身，影響其性能的關鍵因素即是電池能量管理系統，電池能量管理系統的優劣直接決定了電池組本身存儲的能量能否充分、安全、有效地利用。開發出性能良好的電動汽車電池管理系統，首要的就是準確地估計電池SOC。

SOC是電動汽車剩余電量的量化指標，之于電動汽車的作用相當于油量表之于燃油汽車的作用。剩余油量可直接測得，而SOC無法直接測量，必須通過對一些其它物理量的測量并采用一定的數學模型或算法來近似估計。對于純電動汽車，準確的SOC估計是保證動力電池在工作范圍內充、放電的主要依據，是提高動力電池使用壽命、優化駕駛工況、保證電動汽車能量使用效率的前提。

然而，現有技術中動力電池組SOC的估計方法雖然很多，但是仍然普遍存在在線估計精度偏低的問題。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題，公開了一種基于卡爾曼濾波法的SOC的估算方法，本發明的方法結合了安時積分法和擴展卡爾曼濾波法各自的優點，濾去兩種方法的誤差干擾，得到更精確的SOC估計值，從而提高SOC估算精度，使電動汽車在整車過程中充分利用電能，提高行車效率。

本發明是這樣實現的：

一種基于卡爾曼濾波法的SOC的估算方法，其特征在于，所述的估算方法包括以下步驟：

步驟一、動力電池模型的建立；

1.1、確立等效電路模型，電路等效建模是用來研究電池的端電壓、充、放電電流、工作溫度等外特性之間的關系，能很好地表征電池靜態特性及動態特性；

1.2、基于實驗數據搭建精確鋰動力電池模型；

步驟二、動力電池SOC估計；

步驟三、EKF算法估計SOC結果及誤差分析。

進一步，所述的步驟一具體為：

1.1，確立等效電路模型：對動力電池進行不同充放電倍率的循環間歇充放電實驗，根據電壓回彈曲線搭建了二階RC電路模型，并建立模型方程；根據脈沖實驗得到SOC-OCV關系圖，即估計的初始值，卡爾曼估計方法即預測的方法，然后與實驗室測得的穩定的數據計較；

1.2，基于實驗數據搭建精確鋰動力電池模型：根據等效電路模型和時域的數學方程，在simulink中的simscape物理建模界面搭建基于實驗數據的精確鋰動力電池二階模型。