[发明专利]基于电池荷电状态与温度联合估计的整车能量管理方法

说明书

本发明提出了一种基于电池荷电状态与温度联合估计的整车能量管理方法，属于电动汽车能量管理技术领域；具体为：首先、针对某个电动汽车的电池，搭建电池生热模型进行简化和离散化，得到对应的状态空间方程；然后，搭建动力电池温度时变的等效电路模型，进行简化和离散化，得到对应的状态空间方程；接着，利用电池温度模型，对电池生热模型进行改写；改写后采用双扩展卡尔曼滤波对电池荷电状态SOC和电池温度T进行联合估计；最后，将各时刻得到的电池荷电状态值SOC与电池工作温度T输入电动汽车能量管理系统，设计基于规则的方法对电动汽车驱动系统与热管理系统的用电进行分配管理，本发明算法精度较高，实现更加有效的电动汽车能量进行管理。

技术领域

本发明涉及基于电池荷电状态与温度联合估计的整车能量管理方法，属于电动汽车能量管理技术领域。

背景技术

全球电动汽车，尤其是纯电动汽车发展形势一片利好，但目前为止，公交车、出租车和租赁车才是世界上真正投入使用纯电动汽车的领军者，纯私人电动汽车市场还在崛起阶段。

纯电动汽车之所以到目前还没有完全推广的原因是复杂的，但究其最主要的还是纯电动汽车的能量源问题。纯电动汽车能量源效率的不足，使纯电动汽车续驶里程和动力性能成为行业发展的技术短板，构成了纯电动汽车进入大众消费的巨大障碍。

提高能量源效率的方法主要有两种：一是提高电池本体技术，二是提高能量系统控制技术。

作为能量管理系统被控对象之一的锂离子电池，需要对电池本体进行精确的描述与仿真。尤其是电池的荷电状态与电池的工作温度。荷电状态不能够直接测量，需要进行估计。电池工作温度虽然可以近似使用温度传感器获得，但是过多的温度传感器成本较高且精度较低，而且电池的实际工作温度与温度传感器测量的温度之间存在一定的误差。所以要想合理地进行能量管理，就必须对电池的荷电状态与电池工作温度进行精确的估计。

发明内容

为了满足能量管理系统对电池本体进行精确的描述与仿真的要求，本发明提出了基于电池荷电状态与温度联合估计的整车能量管理方法，针对电池进行建模，设计联合估计器估计其荷电状态与温度，进而进行电动汽车能量的优化管理。

具体步骤如下：

步骤一、针对某个电动汽车的电池，搭建电池生热模型，并进行简化。

电池生热模型采用集中质量热模型，能量平衡方程为：

其中ρ是电池的密度；C_p是电池的比热容；T为电池温度；I为电池电流；V_battery是电池的体积；V_oc为电池开路电压；V为电池端电压；h为热交换系数；A_battery为电池表面积；T_∞是室温；

简化过程为：将短时间内的电流设为恒定值，并将简化为多项式，对模型进行线性化，得到：

步骤二、对简化后的电池生热模型进行离散化，选择采样时间间隔T_s＝1s，得到离散化的状态空间方程；

状态空间方程如下：

T_k＝A_TT_k-1+B_T+r_k

其中，T_k是k时刻电池的温度状态；A_T是电池生热模型的状态转移矩阵；B_T为电池生热模型的输入矩阵，r_k是电池生热模型的过程噪声。

步骤三、搭建动力电池温度时变的等效电路模型，得到状态空间方程；