[發明專利]一種考慮軟包電池外部環境影響的SOC估計方法

有效

• 申請號: 202010655623.8
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111830418B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 胡犇;趙萬忠;鄒松春;高犇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01R31/388
• 分類號: G01R31/388;G01R31/389;G01R31/396;G01R31/367;G06F17/11;G06F17/15
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種考慮軟包電池外部環境影響的SOC估計方法，步驟如下：建立狀態方程及獲取參數；進行電池容量標定實驗、恒流脈沖實驗、城市道路行駛工況實驗；利用電池容量標定實驗記錄的數據得到單一影響因素下電池容量，利用電池容量標定實驗數據擬合得到函數方程式；利用恒流脈沖實驗數據得到不同條件下的開路電壓值，將不同條件下冪函數先擬合出來再將同次項系數對影響因素進一步擬合；將得到的基于外部環境對電池容量和電池開路電壓的修正代入到自適應無跡卡爾曼濾波中，得到估計結果。本發明在溫度和放電倍率的基礎上增加了外部機械載荷這一影響因素，能夠更加接近軟包電池實車應用時的真實場景，同時使得電池的荷電狀態估計結果更加精確。

技術領域

本發明屬于動力電池管理技術領域，具體指代一種考慮軟包電池外部環境影響的SOC估計方法。

背景技術

隨著技術的快速發展，以及國家對能源結構轉型的戰略需求，新能源汽車作為緩解能源危機和環境污染的重要手段受到了廣泛關注。新能源汽車目前最為成熟的產品主要是電動汽車，其動力源是通過串并聯方式將電池單體組合成電池包，再將若干個電池包與各種系統所需硬件結合形成電池組。為了保證動力電池在一個良好的狀態下為整車提供動力，電池管理系統(BMS)需要監控每塊動力電池所處的環境，利用各種傳感器測得所需數據，包括：充放電電流、端電壓、溫度等；極大地降低電池突發情況發生的可能性，而獲得電池的精確SOC值是保證BMS處于良好運轉狀態的前提。

當前SOC估計最常用的兩種方法分別是安時積分法和基于模型的估計方法。安時積分法是通過SOC定義式，在已知電池的總體容量和充放電庫倫效率的情況下，只需要采集電池的充放電電流值，即可計算得到當前時刻電池的SOC值。但此方法只能在電池處于一個恒定工作環境中獲得較為精確的結果，電池在實車工作時所處的環境是不斷變化的，并且隨著電池的工作時間增長，電池的老化是不可避免的，各項參數都會發生變化，所以這種方法并不適合在實車BMS系統中使用。而基于模型的估計方法則是通過建立一個精確的電池模型結合不同的算法最終獲取SOC值，算法會對數據噪聲進行過濾，并且具有一定的魯棒性，所以更適合動態工作環境。電池從形狀可以分為：圓柱鋰電池、方塊電池和軟包電池。目前以特斯拉MODEL S為代表的許多電動汽車都采用圓柱鋰電池作為動力源，主要原因是：一致性好、成本低、單體的力學性能好。但該電池依然存在許多問題，例如電池的安全性和成組后電池系統的復雜程度高等。軟包電池在最近幾年異軍突起，市場的占有率不斷提高，已經超越了其他兩類電池，其包裝材料和結構使得其擁有許多金屬外殼電池所不具有的優點，比如，安全性能好，軟包電池在結構上采用鋁塑膜包裝，發生安全問題時，軟包電池一般會鼓氣裂開，而不像鋼殼或鋁殼電池那樣發生爆炸；重量輕，軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電池輕40％，較鋁殼鋰電池輕20％；內阻小，軟包電池的內阻較鋰電池小，可以極大的降低電池的自耗電；循環性能好，軟包電池的循環壽命更長，100次循環衰減比鋁殼少4％～7％；設計靈活，外形可變任意形狀，可以更薄，可根據客戶的需求定制，開發新的電芯型號。

與金屬外殼電池相比，軟包電池搭載在實車中所受影響因素更多，除了環境溫度和放電倍率影響電池容量和開路電壓外從而間接影響到電池的SOC估計外，軟包電池成組后受到的外部機械載荷所帶來的影響是不可忽略。故，本發明根據此點提出一種針對軟包電池所處環境修正的SOC估計方法，從而能夠在處于動態環境下的軟包電池得到更加精確的SOC值。

發明內容

針對于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種考慮軟包電池外部環境影響的SOC估計方法，以解決現有技術中的對軟包電池狀態估計考慮因素不足，從而導致估計誤差較大，魯棒性差等問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的一種考慮軟包電池外部環境影響的SOC估計方法，步驟如下：

步驟S1：基于二階RC模型建立狀態方程，利用在線參數辨識方法結合所測得的電池電流和端電壓數據來獲取當前的二階RC模型中的參數；