[发明专利]锂离子电池SOC估计方法

说明书

技术领域

本发明属于电池检测领域。

背景技术

随着空气污染的加剧和石油价格的上升，电动汽车凭借其清洁、安全、高效等各种优点进入人们的视野。动力电池组是电动汽车区别于传统动力汽车的非常重要的一部分，而电池管理系统的水平在很大程度上决定了动力电池组的性能。因此， 一个实时、高效的电池管理系统是非常重要的。

动力电池是纯电动汽车的唯一能源，它除了供给汽车驱动行驶所需电能外，也是汽车上各种辅助装置的工作电源。动力电池的各项性能指标很大程度地决定了汽车的行驶性能，如纯电动汽车的续驶里程和加速和爬坡动力性能等。为了提高动力电池的使用效率和使用寿命需要有强大的动力电池管理系统。

电动车电池管理系统（Battery Management System，BMS）主要包括电池的荷电状态（SOC）估计、动态监测动力电池组的工作状态、和有效的电池均衡。

电池荷电状态（SOC）用来表征电池的剩余电量，即剩余电量与额定容量的百分比。电池荷电状态（SOC）不能直接从电池本身获得，只能通过测量电池组的外特性参数（如电压、电流、温度等）间接估计得到。电动汽车动力电池在使用过程中，由于内部复杂的电化学反应，导致电池特性体现出高度的非线性，使准确估计电池荷电状态（SOC）具有很大难度。

锂离子电池相对于传统的电动汽车动力电池，在性能上具有单体电池能量比高、循环寿命长、荷电保持能力强、环境污染低、适应温度范围广等优点，锂离子电池已经发展成为最具竞争力的动力电池。

在动力电池管理系统中制约系统发展的瓶颈之一是实时准确的估计电池的荷电状态，但是单纯的软件仿真，使用电池模型来代表实体电池忽略了电池充放电过程的噪声、电池之间工艺的差异、电池老化的影响，与实际系统之间存在着很大的差异，因此寻找一种优化的研究电池荷电状态（SOC）估计的方法可以缩短锂离子电池荷电状态（SOC）估计方法研究实车实现的周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种准确、实时、高效的对锂离子电池组的各种状态（每块电池的端电压、充放电电流和电池的表面温度）进行实时监测，并且及时准确的对实体电池的荷电状态（SOC）进行估计的锂离子电池SOC估计方法。

本发明是基于xPC Target的硬件在环仿真平台，对实体动力电池荷电状态估计；具体步骤如下：

a、数据采集部分：通过电流传感器、电压传感器和温度传感器对电池的电流、电压、温度参数进行采集，使用硬件滤波器对采集到的数据进行滤波； 

b、目标机：滤波之后的信号通过AD板卡输入到目标机实时内核进行处理，实时内核获取电池的电流、电压和温度信息，根据下载好的模型对数据进行处理，得到锂离子电池荷电状态值；进而根据需要对电池的各种参数以及估算结果进行实时显示，把采集数据和处理数据传输给宿主机存储以进行后期处理；

c、宿主机：是搭建锂离子电池荷电状态估计模型并下载到目标机中运行；控制目标机数据采集和数据处理的运行，控制整个系统的启停；存储实时运行数据并在停止运行后进行数据保存和处理。

本发明比现有估算方法更加能够准确、实时、高效的对锂离子电池组的各种状态（每块电池的端电压、充放电电流和电池的表面温度）进行实时监测，使电动汽车动力电池组更加能够达到理想的效果，为现有电动汽车的发展起到关键性作用，也为环保做出卓越贡献。

附图说明

图1是本发明工作流程图；

图2是本发明串联电池组测量单体电池电压的电路图；

图3是本发明四阶巴特沃斯低通滤波器电路图；

图4是本发明电池等效电路模型图；

图5是本发明搭建的基于自适应Kalman滤波器的SOC估计Simulink框图；

图6是本发明制作目标启动盘第一步显示图；

图7是本发明制作目标启动盘第二步显示图；

图8是本发明制作目标启动盘第三步显示图；

图9是本发明宿主机和目标机连接成功之后目标机界面图；

图10是本发明锂离子电池开路电压和电池荷电状态（SOC）关系图；

图11是本发明仿真过程中电池组总电压变化图和电池荷电状态变化图；

图12是本发明四节电池端电压随时间变化图；

图13是本发明流经电池的电量和充电电流随时间变化图。

具体实施方式

本发明是基于xPC Target的硬件在环仿真平台，对实体动力电池荷电状态估计；具体步骤如下：