[发明专利]一种动力电池组极限功率的模型反推动态算法

说明书

技术领域

本发明涉及动力电池，尤其涉及一种用于对动力电池组极限功率的模型反推动态算法。

背景技术

动力电池是电动汽车的动力源，在车辆运行过程中，电池的功率随着行驶路况和驾驶员操作表现出很强的动态特征。准确评估动力电池在不同荷电状态充、放电功率极限能力，以实现最优的电池组与车辆动力性能之间的匹配，满足车辆的加速和爬坡性能，以及充分发挥电机再生制动能量回收功能，同时对于避免过充电、过放电现象发生，延长电池使用寿命都具有指导价值。

传统的方法虽然也是利用电池的Thevenin等效电路模型来估算极限功率值，但是在估算过程中存在以下缺陷：1）电池的电动势（EMF）是通过实验测试查表计算出的参数值，与电池荷电状态（SOC）和温度对应，在查表计算时受SOC精度的影响比较大；2)在电池组中，因电池一致性问题的存在，估算电池组极限功率时会提高误差，容易造成电池损坏；3）极化电压计算时没有考虑到脉冲过程中极化电压的变化，极限电流比较大，极化电压变化也较大，导致在估算极限功率时会提高误差，容易造成电池损坏。

公开日为2009年08月12日、公开号为CN101506677A的专利文献公开了这样的技术方案，一种与电池一起使用的电池控制模块，包括测量电池电压的电压测量模块和测量电池电流的电流测量模块，以及功率极限模块，功率极限模块与该电流和电压测量模块通信。在该技术方案中也采用了电池的Thevenin等效电路，但是在数据处理时存在下述不足，由于无法获得与极化电阻并联的等效电容数值而进行了省略，简单的利用极化电阻和电流进行极化电压的计算，因而会导致极化电压的计算结果有较大误差从而导致较大极限功率估算误差；计算过程忽略了迟滞电压的存在会加大推算误差；使用运行平均电压作为电池的电动势，进一步增加了极限功率估值误差等。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种动力电池组极限功率的模型反推动态算法，通过数学模型推算电池的电动势，避免了极限功率估值受电池荷电状态精度的影响，从而使极限功率的估算误差减小，避免电动汽车的整车控制器在能量分配时的误处理，在保证电动汽车性能的同时有效的保护动力电池。

本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种动力电池组极限功率的模型反推动态算法，用于通过数学模型推算电池的电动势，进而计算出极限功率值，包括下述步骤：

A）采用电池的Thevenin等效电路建立单体电池的极化电压模型Up(t)=Up(t-dt)×exp(-dt/τ)+I(t)×Rp(t)×(1-exp(-dt/τ))和单体电池的端电压模型U(t)=EMF(t)-H(t)-Up(t)-R(t)×I(t)，其中，Up(t)是极化电压，Rp（t）是极化内阻，I（t）是电池的负载电流，R（t）是电池直流电阻，τ是极化时间常数，τ=Rp×C ，EMF（t）是电池的电动势，U(t)是电池的端电压，H(t)是迟滞电压；

B）根据HPPC实验测试计算出电池直流电阻R，根据所述极化电压模型拟合极化参数Rp和τ，并通过电池的荷电状态与温度建立对应关系；

C）由当前采样的电压值U(t)和电流I(t)，根据电池的端电压模型U(t)=EMF(t)-H(t)-Up(t)-R(t)×I(t)计算出当前的EMF(t)，在放电时EMF(t)= Vmin(t)+Up(t)+ R(t)×I(t)+H(t)，充电时EMF(t)= Vmax(t)+Up(t)+ R(t)×I(t)+H(t)，其中，Vmax(t)是实时采样的单体电池的最高电压，Vmin(t)是实时采样的单体电池的最低电压；

D）根据当前的极化电压由极化电压模型计算脉冲时间后的极化电压Up(t+dt)；

E）根据EMF(t)、极化电压Up(t+dt)和预知达到的规格电压推算放电极限电流I和充电极限电流I，

其中，V是单体电池规格最低电压，V是单体电池规格最大电压；

F）将极限电流值I和I与系统设计要求值Imax比较，并注意充电和放电规格值不同，选择较小的电流代入计算式，放电时

U(t+dt)=Vmin(t)+H(t)+Up(t)+R(t)×I(t)-(H(t+dt)+Up(t)×exp(-dt/τ)+ I×Rp(t)×(1-exp(-dt/τ)))- I*R(t) ，