[发明专利]一种基于模型参数分段矫正的SOC在线估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车电池管理系统领域，特别涉及一种锂电池SOC在线估计方法。

背景技术

近年来，随着空气质量的日益恶化以及石油资源的渐趋匮乏，新能源汽车，尤其是纯电动汽车成为当今世界各大汽车公司的开发热点。动力电池组作为电动汽车的关键部件，动力电池SOC被用来直接反应电池的剩余电量，是整车控制系统制定最优能量管理策略的重要依据，动力电池SOC值的准确估计对于提高电池安全可靠性、提高电池能量利用率、延长电池寿命具有重要意义。

总体来看，SOC在线估计技术分为两大类。第一类方法是通过能量守恒关系以及电池的物理特性，如电池的充放电电流、开路电压等来计算电池剩余容量，常见的有开路电压法、安时积分法等。第二类方法则是先对电池建立数学模型，然后基于所建立的电池模型，以及测量得到的电池工作时的充放电电流、端电压等数据，按照所选某种算法的原理间接估计出电池的SOC，常见的有神经网络法、卡尔曼滤波法及其相关衍生算法等。

第一类方法原理简单，但实际应用过程中具有较强的局限性，例如开路电压法只能用于离线估计，而安时积分法的累积误差不可避免。第二类方法的优点是在线估计精度高且具有较好的鲁棒特性，对测量元件的精度不做过高要求，缺点在于对电池模型精度依赖高、需要大量的数学运算且算法的可移植性较差。截至2016年底，我国约30家公司生产的电池管理系统SOC在线估计方法多以安时积分法为主，误差在8%左右；第二类方法的研究成果主要应用在实验室，SOC在线估计误差可达5%左右，未来，有必要结合这两类方法的优缺点对SOC估计的精度及其可靠性进一步研究。

本发明根据安时积分法的成本低，测量方便等优点，采用安时积分法作为SOC估计算法，并且基于不同温度，不同内阻，不同充放电倍率，建立三维离线模型，对安时积分法累积误差进行分段矫正，有效消除安时积分法累积误差。

发明内容

本发明根据安时积分法的成本低，测量方便等优点，采用安时积分法作为SOC估计算法，并且基于不同温度，不同内阻，不同充放电倍率，建立三维离线模型，对安时积分法累积误差进行分段矫正，有效消除安时积分法累积误差，具体方案为：

一种基于模型参数分段矫正的锂电池SOC在线估计方法，是指基于电池温度，电池内阻（用于获取SOH值），电池工作电流条件下的SOC真实值，建立三维离线模型；根据三维离线模型的SOC真实值，对安时积分法得到的SOC估计值的累积误差进行分段消除，最终得到SOC修正值。

进一步的，该方法包含以下步骤：

S1、由电池内阻获取电池当前SOH值，结合电池当前温度T，确定电池当前最大可用容量C_N；

S2、利用安时积分法在线估算电池当前SOC估计值；

S3、根据电池当前温度T、电池当前SOH值以及SOC=0.1n时的估计值，启动三维离线模型，结合采样的电流i、端电压U，计算开路电压OCV；式中n为1～9的整数；

S4、根据电池当前温度T、电池当前SOH值、开路电压OCV、OCV-SOC标定曲线，获得当前SOC真实值；

S5、以当前SOC真实值矫正步骤S2得到的当前SOC估计值，继续使用步骤S2中的安时积分法进行估算；

重复S3，S4，S5。

进一步的，步骤S1中由电池当前温度T、电池当前SOH值获取电池当前工作状态下的实际可用容量，用其修正电池当前最大可用容量C_N=SOH*Qn，式中Qn为电池额定容量，并将其用于安时积分法中的除数项。

进一步的，所述步骤S3包括如下几个子步骤：

S31、建立锂电池二阶RC等效电路模型，包括一个电压源，一个直流内阻R，两个RC并联环路，并联环路包括Rs，Cs，Rp，Cp；

S32、在不同温度T、不同电池健康状态SOH，不同充放电倍率条件下，根据电池放电结束后端电压响应曲线，辨识三维离线模型的模型参数，建立三维的模型参数曲面；

S33、当安时积分法估计的SOC=0.1n时，根据采样获得的端电压U与电流i，启用相应的模型参数，计算开路电压OCV。

进一步的，所述步骤S4的OCV-SOC标定曲线，是指利用不同温度，不同SOH的条件获取相应的关系曲线。

进一步的，所述步骤S5，根据OCV-SOC标定曲线获得SOC真实值后，将此值作为安时积分法当前时刻的初始值，继续使用安时积分法在线估计，输出最终估计值。