[发明专利]一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及的是电池管理系统技术领域，具体地说，是一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法及其应用。

背景技术

SOP为描述电池最大充放电能力的参数，用于确定对电池的最大输入和负载的最大输出功率，避免对电池滥用，以及确定如电动汽车的加速爬坡性能和再生制动能力等。

电池SOP预测是电池管理系统研究中一个新领域。国内外关于电池SOP估计的方法主要已有：美国下一代汽车联盟(PNGV)提出了用脉冲放电(Hybrid Pulse Power Characteristics，HPPC)法来估算电池的最大充放电能力；基于电池的动态电化学模型来精确预测下一采样点电池的SOP的方法；采用了扩展卡尔曼滤波来估计电池的SOP的方法等。现有方法，大多只考虑了电池电压阈值对电池SOP的限制，而忽略了电流阈值对电池峰值功率的限制；同时，对电池的单步SOP和多步SOP采用了相同的方法进行预测，没有能够合理利用电池电压、电流的实时采样值，从而限制了电池单步SOP的预测精度。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了提供一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法及其应用。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种串联电池组功率状态SOP的在线估计方法，包括如下步骤：

步骤1、执行基于电池等效电路模型中的电池参数及对电池等效电路模型中未涵盖电池效应进行综合模拟的电池参数的递推在线辨识；

步骤2、执行基于电压限制和在线辨识出的电池参数的下一时刻的电池SOP计算；

步骤3、执行基于电压限制和在线辨识出的电池参数的下一时刻以后时刻的电池SOP计算；

步骤4、执行基于电流限制和在辨识计出的电池参数的下一时刻的电池SOP计算；

步骤5、执行基于电流限制和在线辨识出的电池参数的下一时刻以后时刻的电池SOP计算；

步骤6、综合步骤2-5计算出的下一时刻的电池SOP以及以后时刻的电池SOP，实现对基于电压限制和电流限制综合的电池SOP的在线估计。

所述步骤1中的电池等效电路模型为Thevenin模型，所述电池等效电路模型中的电池参数包括电池的开路电压V_oc、电池的直流内阻R_in、用于模拟电池的电荷转移现象的RC回路中的电阻R_p和电容C_p，在时刻k所述电池等效电路模型中未涵盖电池效应进行综合模拟的电池参数为白噪声的滑动平均值所构建的在电池等效电路模型的输出端添加的有色噪声w_k。

所述步骤1中的递推在线辨识的方法为基于递推扩展最小二乘法的在线辨识方法，具体包括如下步骤：

步骤101、按公式Γ^T_k＝[1 I_k(I_k-I_k-1)/Δt (V_t，k-V_t，k-1)/Δt n_k-1…n_k-nc]计算时刻k输入向量的递推值Γ，其中，Γ^T₁＝Γ^T₂＝…＝Γ^T_nc＝Γ₀，Γ₀为给定的初始值，I、V_t为通过传感器采样的电池的电流(充电时为负，放电时为正)、端电压，下标k代表第k时刻、k-1代表第k-1时刻，Δt为第k时刻和第k-1时刻间的时间，n_k-1、…、n_k-nc分别为前一时刻k-1、前nc时刻k-nc的随机误差；

步骤102、按公式P_k＝[P_k-1-P_k-1Γ_kΓ^T_kP_k-1/(λ+Γ^T_kP_k-1Γ_k)]/λ更新第k时刻的增益因子P_k，其中，下标k、k-1分别代表第k时刻和k-1时刻，λ为遗忘因子(通常取值区间为0.95～1)；