[发明专利]基于锂电池等效电路模型的重度混合动力汽车SOC校准方法

说明书

本发明公开了基于锂电池等效电路模型的重度混合动力汽车SOC校准方法，通过对锂电池的等效电路模型进行简化和离散，分析得到锂电池的端电压与锂电池的电流、滤波后的等效电流、电芯参数之间的对应关系，并利用该对应关系计算锂电池剩余电量为边界值时的端电压；实时采集锂电池组中的单体电压；将电池剩余电量为边界值时的端电压与实时采集的锂电池组中的单体电压进行比较，以对电池剩余电量S0C值进行校准。本发明解决了混合动力汽车的电池剩余电量SOC长期无法校准导致误差大的问题。

技术领域

本发明涉及新能源汽车电池管理技术领域，尤其是基于锂电池等效电路模 型的重度混合动力汽车SOC校准方法。

背景技术

电池管理系统(Battery Management System，BMS)作为电动汽车的核心 部件之一，一直是电动汽车研发的重点。混合动力汽车比传统燃油车更环保， 也解决了纯电动汽车续航里程不足、充电时间长的问题。当前氢燃料汽车、插 电式混合动力汽车、增程式混合动力汽车等混合动力汽车都是以锂电池作为媒 介来进行能量储存与分配，以达到节能和降低油耗的效果，所以混合动力汽车 对锂电池的电池剩余电量SOC的精度要求非常高。与纯电动汽车相比，重度混 合动力汽车具有电池容量小和工作时间长的特点，这也导致了传统的安时积分 算法在混动工况下误差大，静态开路电压法在混动工况下无法触发的情况。由 于电池剩余电量SOC是整车控制策略最重要的依据，SOC计算的精度直接影响到 整车能耗、锂电池寿命、驾驶体验。

目前，电池管理系统BMS中普遍以安时积分法、静态开路电压法、卡尔曼 滤波算法来修正当前锂电池的电池剩余电量SOC。

安时积分法是通过对充电和放电过程的电流进行积分再除以总容量从而得 到电池对应的SOC值。但该方法存在一些缺点：(1)安时积分算法的准确性依 赖于电流传感器的精度，混动工况下长时间工作后，电流传感器存在系统误差， 导致SOC值出现比较大的偏差。(2)由于锂电池存在自放电现象，而安时积分 算法是没有考虑到该情况，长时间的纯安时积分算法必然会导致SOC值出现虚 高情况。(3)安时积分算法的准确性与电池的总容量息息相关，混合动力汽车 电池小容量特性更容易导致出现较大偏差。

开路电压法是在电池的充放电结束且电压特性稳定后，根据此时电池的开 路电压与OCV-SOC关系对应表来确定当前的SOC值，该方法通过电压校准的方 法能够得到有效的SOC值。但该方法也有一些缺点：(1)由于混动工况下长时 间工作的特性，导致充分静置进行OCV校准的概率比较少。(2)针对磷酸铁锂 电池存在平台期的情况，在30％至90％区间内的电压变化幅度很小，当前BMS的 电压采集精度一般为5mv，用OCV校准的方案会出现极大的误差。

卡尔曼滤波算法是通过锂电池等效电路模型结合最小二乘估计，通过电池 的电压和电流的变化估计SOC值。但该方法也有一些缺点：(1)对锂电池的参 数依赖非常严重。(2)当参数与实际电池特性存在差异时会出现计算发散的情 况。(3)实现过程较为复杂。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供基于锂电池等效电路模型的 重度混合动力汽车SOC校准方法，解决了混合动力汽车的电池剩余电量SOC长 期无法校准导致误差大的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：