[发明专利]一种自适应修正的锂离子电池荷电状态在线监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型混合动力汽车的动力电池管理系统，特别是指一种自适应修正的锂离子电池荷电状态在线监控方法。

背景技术

车用动力电池是影响电动汽车发展的关键因素。随着锂离子电池技术的飞速发展，目前已有越来越多的锂离子电池应用于电动汽车(主要分为混合动力汽车，燃料电池汽车，纯电动汽车)中。因此，随着电池及其集成技术的不断发展，如何用好电池已成为一项关键技术。其核心之一是准确监控电池的荷电状态(State ofCharge，SOC)，避免电池过充和过放。这也是现在电池管理系统乃至电动汽车研究的难点和热点问题之一。混合动力汽车本质上是一种多能源系统，如何协调各个电源系统的工作，是混合动力汽车研发上一个关键问题。从电池的角度来说，过度的充电和过度的放电都会对电池的寿命造成影响。因此，监控好电池荷电状态，并将电池的荷电状态控制在一定范围内是必要的。

现在常用的电池荷电状态的测算方法主要有安时积分法，开路电压法，神经网络法，电化学阻抗普法和卡尔曼滤波法等。安时积分法是目前最常用的电池荷电状态的估计方法。但是需要使用高性能电流传感器，以避免电流测量误差带来的累积误差，还需对电池荷电状态初始值有精确估计。因此，单一的安时积分法不适用于行驶工况多变，动力电池充放电频繁，且不易精确估计荷电状态初始值的混合动力电动车上。用开路电压法测电池荷电状态需要电池长时间的静置，而且如果电池的开路电压对于荷电状态的特性曲线比较平坦的时候(现在应用于燃料电池城市客车上的某锂离子动力电池的特性就是如此)，很难用开路电压对于荷电状态的关系曲线得出较准确的动力电池荷电状态。因此，单一的开路电压法也不适用于行驶工况多变的混合动力电动车上。如用神经网络法，电化学阻抗普法和卡尔曼滤波法等方法，则需要在离线或在线状态下进行电池数据分析与建模，方法较为复杂，不但不易实现和应用，且同样不适用于动力电池荷电状态在线监控。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种在实际工程应用上易于实现和掌握的自适应修正的锂离子电池荷电状态在线监控方法，其可以满足混合动力电动汽车或燃料电池混合动力系统的电池SOC实时监控的要求。

为达到上述目的，本发明提供了一种自适应修正的锂离子电池荷电状态在线监控方法，其包括以下步骤：步骤一：计算整车上电后的动力电池初始SOC值：设置在汽车电控单元中的时间管理模块接收整车上电、整车断电信号，并输入所述汽车电控单元中的诊断模块的SOC初始值估计模块，所述SOC初始值估计模块根据所述时间管理模块发送的整车上电信号、整车断电信号及所述汽车电控单元中的数据存储与管理模块传送的动力电池端电压值信号、电流值信号、容量信号、温度信号和断电前动力电池SOC值信号，用加权平均法计算出整车上电后的动力电池初始SOC值；步骤二：计算动力电池的在线实时SOC估计值：所述诊断模块中的SOC在线监控模块包括SOC估计模块、SOC在线监控模块及电池状态诊断模块，所述SOC估计模块根据步骤一计算出的整车上电后的动力电池初始SOC值及由数据通讯网络传输来的动力电池电流值信号、容量信号和温度信号数据，应用安时积分法计算动力电池的在线实时SOC值；步骤三：诊断动力电池的状态：所述电池状态诊断模块从所述数据存储与管理模块读入动力电池总(端)电压值V_bat及电池组内各单电池电压值V_i，然后诊断动力电池均衡状态，若动力电池处于一般非均衡状态，则基于所述单电压值诊断动力电池状态；若动力电池处于均衡状态，则基于所述动力电池总(端)电压值V_bat诊断动力电池状态；步骤四：自适应在线修正动力电池的在线实时SOC估计值：当在步骤三中诊断出由于SOC估计的不准确导致动力电池正处在过充电或过放电状态时，结合动力电池故障码Battery_Fault判断电池是否极度不均衡，若电池处于极度不均衡状态，则不对SOC_ini进行修正，；若所述动力电池处于均衡或一般非均衡状态，便再结合动力电池诊断码Battery_Flag判断所述动力电池是否过充或过放，若所述动力电池处于过充或过放状态，便根据过充或过放状态时的动力电池初始SOC值的修正系数自适应在线修正实时SOC估计值，并应用动力电池的V-I特性曲线和端电压滤波值确定所述动力电池的充放电电流I_bat，使所述动力电池迅速恢复到正常的工作状态中。