[发明专利]考虑迟滞特性的混合动力系统电池开路电压模型优化方法

说明书

本发明公开了一种考虑迟滞特性的混合动力系统电池开路电压模型优化方法，步骤如下：进行各工况下磷酸铁锂动力电池容量试验；进行磷酸铁锂电池开路电压迟滞特性试验，建立简化开路电压迟滞模型；对所选等效电路模型进行参数辨识；使用粒子群优化算法对考虑迟滞特性的开路电压迟滞模型进行优化。本发明方法提高了等效电路模型端电压的准确性。

技术领域

本发明属于电池荷电状态估算方法领域，特别涉及一种考虑迟滞特性的混合动力系统电池开路电压模型优化方法。

背景技术

随着新能源汽车的逐步普及，市场对其性能改进的需求不断增加，且在新能源汽车整车动力性和电池包性能方面尤为关注，而准确的电池荷电状态(State of Charge，SOC)估算方法作为新能源汽车关键技术，其会让新能源汽车车辆尤其是混合动力汽车在不同行驶工况下，选取最为合适的驱动模式保证汽车的动力性和降低能量损耗。同时电池SOC也是影响电池管理系统控制策略的因素，在充放电时可防止电池出现过充过放现象，从而提高电池的循环寿命和降低事故发生的概率，由此可见电池SOC估算方法的研究是新能源汽车技术升级中尤为重要的一方面，准确的SOC估算方法对整车的性能和产品竞争力的提升有着重要意义。目前使用和研究较为广泛的方法是基于等效电路模型的卡尔曼滤波法，能在具有噪声的情况下估算电池SOC且具有一定鲁棒性。但是目前有部分新能源汽车动力电池使用磷酸铁锂动力电池，其具有较高的安全性和较低成本，但是针对等效电路模型而言，其开路电压具有迟滞特性，表现为相同SOC下不同充放电状态开路电压不相同和在充放电状态切换时开路电压会在一段时间内小于充电开路电压大于放电开路电压，这会严重影响等效电路模型端电压的准确性从而降低卡尔曼滤波器SOC估算精度。因此，基于上述磷酸铁锂电池在等效电路模型方面存在的问题，建立一种考虑迟滞特性的开路电压建模方法及针对所建模型进行优化使电压准确性达到最佳显得至关重要。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种考虑迟滞特性的混合动力系统电池开路电压模型优化方法，以解决现有技术中磷酸铁锂电池存在开路电压迟滞特性使等效电路模型端电压不准确从而影响SOC估算精度的问题；本发明方法能使用较为简单的模型减少因迟滞问题带来的端电压误差，为SOC的准确估算提供模型基础。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种考虑迟滞特性的混合动力系统电池开路电压模型优化方法，步骤如下：

1)进行各工况下磷酸铁锂动力电池容量试验；

2)进行磷酸铁锂电池开路电压迟滞特性试验，建立简化开路电压迟滞模型；

3)对所选等效电路模型进行参数辨识；

4)使用粒子群优化算法对考虑迟滞特性的开路电压迟滞模型进行优化。

进一步地，所述步骤1)具体包括：使用电池测试台架在不同温度和充放电倍率下对磷酸铁锂电池进行容量测试，得到不同环境下的电池充放电容量。

进一步地，所述步骤2)具体包括：在不同环境温度和SOC下进行磷酸铁锂电池充电状态开路电压试验和放电状态开路电压试验，得到电池开路电压迟滞特性曲线，其中，所述SOC根据上述步骤1)中所测不同温度下容量使用安时积分法计算所得；对电池充电和放电状态分开建模，所建立的考虑温度和充放电状态影响的简化开路电压迟滞特性模型如下：

放电状态：U_{d_op}(T)＝λ₁(T)*(U_c(T)-U_d(T))+U_d(T)

充电状态：U_{c_op}(T)＝λ₂(T)*(U_c(T)-U_d(T))+U_d(T)