[发明专利]一种电源SOC估算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源SOC估算方法。

背景技术

电源管理系统与电动汽车及动力电池结合在一起，目前电源管理系统的主要功能对电池进行电压，温度，电流采集，同时还进行漏电流，热管理，电池均衡管理，告警管理，估算电池的剩余容量，能够提供的最大放电功率及能够接受的最大回馈功率，实时报告电池的SOC状态、SOH状态及SOF状态，以及根据电池的电压，温度及输出功率来获取最大的行驶里程，通过CAN总线与车载总控制器，电机控制器，能量控制系统，车载显示系统进行实时通讯管理。

同时新能源汽车对电源管理系统提出了更高的要求，如电池电压与温度数据的高速采集；实施电池的高效率快速均衡，充分发挥电源系统的容量从而提升新能源汽车的行驶里程及电池系统的寿命，同时减少热量的产生；电池SOC与SOH的估算与显示；高可靠的通讯协议；电源系统的安全可靠性管理；高抗电磁干扰能力。

在满足以上要求的同时，对于电源管理系统(BMS)而言，电池SOC状态的计算成为当前应用层面技术难点多的问题，其还存在关键参数可靠性差、精度误差大等问题，同时电源管理系统在应用过程中存在电源系统的构成单元过程SOC状态无法在线、实时监测，无法对电源系统的所有构成单元进行全部监测与采集，同时SOC的估算精度差，随着使用时间延长，SOC精度误差会进一步加大。比如在电动汽车的行驶过程中，电源管理系统显示的SOC的状态在小于或者等于50％时，显示值与电源系统实际SOC值存在很大的差异，会给驾驶者造成行驶里程上的假象，如果继续行程则可能会导致“趴窝”得现象。

由于现有电源管理系统无法准确的检测到电源系统的构成单元的SOC值，无法实时在线检测构成单元的实际状态。由于SOC的估算精度差与SOC估算精度误差增大的原因，在电源使用过程中很容易造成过充、过放等现象，更严重的由于电源管理系统的SOC状态值不准确而引起的电源系统的构成单元漏液、鼓包，甚至起火、爆炸等安全事故。

现有比较常见的SOC计算方法与其存在的优缺点如下：

1)安时积分法：

方法概要：通过累计充放电过程中的电量来估算；

优点：简单；能够在初始阶段内准确的估算SOC；

缺点：开环预测；SOC的初始值无法确定；估算的累计误差越来越大；没有考虑温度影响因素；没有考虑电池自放电的影响因素。

2)开路电压(OCV)法：

方法概要：通过描述不同电流下的OCV-SOC的关系曲线；

优点：简单易行；

缺点：电池前一时刻的充放电状态对SOC的估算影响很大；没有考虑温度变化对SOC的影响；电池需要搁置很长的时间；无法满足在线监测。

3)阻抗法：

方法概要：通过不同频率的交流电来激励电池，测量电池内部的交流阻抗；

优点：仅仅能够反映特定条件下的SOC值；

缺点：SOC与阻抗的关系复杂；传统的数学建模方法很难实现；影响阻抗的非线性因素影响很多(比如电流、温度……)；在SOC大于一定值时候，其本身阻抗的变化很小；阻抗不仅有电池本身电化学决定，同时也受电池本身的设计影响；阻抗测量的重现性很差。

4)卡尔曼滤波法：

方法概要：通过系统的输入与输出建立动态模型系统，建立状态方程与测 量方程；

优点：解决SOC初始值估算不准；解决SOC估算过程中的累计误差；

缺点：对电池模型的依赖性很强；模型的不准确性和误差能够导致很大的SOC误差；对系统处理器的要求很高。

5)神经网络法：

方法概要：神经网络可以得到任何输入与输出的关系；

优点：在建好的网络模型的前提下，依靠大量的样本数据进行数据训练可以得到很好的估算精度；

缺点：局部极小的问题会影响系统的控制精度，学习速度慢，训练时间长；理想的训练样品很难提取；网络结构不易优化，隐层节点数目的提取存在盲目性；对训练方法和训练数据的依赖性很大。