[发明专利]基于UKF的电动汽车锂电池SOC估算

说明书

本发明公开了基于UKF的电动汽车锂电池SOC估算，涉及锂电池SOC估算方法领域，包括五个步骤，(A)根据锂电池的动态特性，建立锂电池的基于Thevenin改进型电路模型；(B)建立基于Thevenin改进型电路模型参数与SOC的函数关系，建立电池系统状态空间模型；(C)对电池系统状态空间模型进行离散化处理；(D)建立基于UKF算法的锂电池SOC估算模型对锂电池SOC进行估算；(E)搭建电池检测系统的硬件平台，验证UKF算法的适用性。本发明能够有效克服系统状态计算过程中出现的参数变化、噪声统计特性不准确和自校正特性问题，减少了线性误差，提高了SOC的估算精度。

技术领域

本发明涉及锂电池SOC估算方法领域，具体涉及基于UKF的电动汽车锂电池 SOC估算。

背景技术

电池荷电状态SOC的准确估计是电动汽车电池充放电控制和动力优化管理的重要依据。国内外学者对锂电池的SOC估算进行了大量研究提出了多种SOC 估算的科学方法。其中放电试验法能够得到较为精确的SOC估算值，但要中断电池正在进行的工作，不能应用于实车；电流积分法虽能够实时估算电池的SOC 但其不能自动确定初值，且误差随时间进一步增大，会由于误差的积累导致估算不精确；开路电压法只能在电池电流为零时准确估算，需要电池静置足够长的时间，因而不能实时估算。

目前有多种锂电池SOC估算检测平台的设计方案，利用功率电阻进行电流的检测，利用外置运放进行A/D转换，进而测量得到电压、电流值，这种方式精度不高，且外部电路复杂；利用集成芯片进行电压、电流的检测，这种方式精度较高，然而外接电路复杂，设计成本较高。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，采用的技术方案是提供基于UKF的电动汽车锂电池SOC估算，对锂电池SOC估算速度快且精度高。

基于UKF的电动汽车锂电池SOC估算，包括以下步骤：

(A)根据锂电池的动态特性，建立锂电池的基于Thevenin改进型电路模型；

所述基于Thevenin改进型电路模型包括KiBaM模型和电池自放电效应的Thevenin模型，所述KiBaM模型对电池容量和电池SOC进行估算，所述Thevenin 模型包括电池内阻R₁，极化电阻R₂，极化电容C_p，所述极化电阻R₂与极化电容C_p并联后再与所述电池内阻R₁串联。

(B)建立基于Thevenin改进型电路模型参数与SOC的函数关系，建立电池系统状态空间模型；

(C)对电池系统状态空间模型进行离散化处理；

(D)建立基于UKF算法的锂电池SOC估算模型对锂电池SOC进行估算；

(E)搭建电池检测系统的硬件平台，验证UKF算法的适用性。

优选的，所述电池系统状态空间模型为：

U_L(t)＝f[SOC(t)]-R₁·i_L(t)-U_p(t)

其中，SOC₀为上个时刻电池剩余容量，Q₀为电池额定容量，η_T为温度修正系数，η_I为库伦效率修正系数。

优选的，所述电池系统离散化状态空间模型为：

U_L(k)＝f(SOC_k)-R₁·i_L(k)-U_p(k)