一种电动汽车锂电池剩余电荷估算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电动汽车锂电池剩余电荷估算方法及装置，它包括：通过建立锂电池的等效电路模型，根据模型得到输出电压U

Residual charge estimation method and device for electric automobile lithium battery

The invention discloses a method and a device for estimating the residual charge of an electric automobile lithium battery, which comprises the following steps: an output voltage U is obtained according to the model by establishing an equivalent circuit model of a lithium battery

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车锂电池剩余电荷估算方法及装置
本专利技术涉及一种电动汽车锂电池剩余电荷估算领域，特别是一种电动汽车锂电池剩余电荷估算方法及装置。
技术介绍
随着电动汽车越来越多的普及，对动力电池的剩余电荷预估(SOC)的估算方法的研究也越来越深入。目前存在的主要预估方法有开路电压法、安时积分法、卡尔曼滤波法和神经网络法，其中开路电压法对于剩余电荷的预估精度相对最准确，由于电池的开路电压Uocv是电池电解液浓度的函数，在数值上与电池两端的电动势成一定比例关系，可以通过开路电压对锂电池的剩余电荷进行预估，但是开路电压法缺点也较明显，就是该方法需要对电池静置时间较长，不能实现剩余电荷的实时预估。
技术实现思路
本专利技术的一个目的就是提供一种电动汽车锂电池剩余电荷估算方法，能够解决开路电压法估算锂电池剩余电荷方法的缺点，通过建立一种等效电路模型，实时估算开路电压的方法，实现了电动汽车锂电池剩余电荷实时估算的方法。本专利技术的该目的是通过这样的技术方案实现的，具体步骤如下：确定待测锂电池及其开路电压Uocv与剩余电荷SOC的曲线Uocv-SOC；根据所述待测锂电池的属性信息确定所述待测锂电池的开路电压Uocv计算公式，所述属性信息包括有锂电池型号、充放电电流I、输出电压Uo、电阻以及电容；将测量得到的充放电电流I和输出电压Uo输入至所述开路电压Uocv计算公式中，得到当前锂电池的开路电压Uocv值；根据所述开路电压Uocv值以及预先确定的Uocv-SOC曲线，确定当前锂电池的剩余电荷SOC值。进一步：所述根据所述待测锂电池的属性信息确定所述待测锂电池的开路电压Uocv计算公式，包括：根据所述待测锂电池的属性信息确定所述待测锂电池的等效电路模型；根据所述待测锂电池的等效电路模型计算所述待测锂电池的开路电压Uocv计算公式。进一步：所述等效电路模型为三阶RC等效电路模型，其中开路电压Uocv正极连接第一电容C1与第一电阻R1的并联电路，负极连接输出电压Uo；C1与R1的并联电路另一端连接第二电容C2与第二电阻R2的并联电路；C2与R2的并联电路另一端连接第三电容C3与第三电阻R3的并联电路；C3与R3的并联电路另一端连接第四电阻R0；电阻R0另一端连接输出电压Uo。进一步：所述输出电压Uo的计算公式为：此公式中Uo、Uocv为已知量，e为自然底数，R0、R1、R2、R3、C1、C2、C3为未知量；通过对等效电路模型参数辨识输入基于时间t的电流变量I，测量对应的实验数据Uo值和Uocv值。进一步：所述等效电路的参数辨识采用脉冲放电法，使用脉冲放电法测量电池的动态放电波形，脉冲放电法测试方法步骤如下：6-1)确定脉冲电流，低电流水平脉冲25％Imax和高电流水平脉冲75％Imax，Imax为10s脉冲放电时厂商允许的最大电流，其中反馈电流为放电电流的3/4；6-2)对电池或者模组进行一次静态容量的标定，得到容量C；6-3)将电池以1C率恒流恒压充电至满电状态，并搁置1h以达到动力学平衡；6-4)进行一次10％剩余电荷的容量移除；6-5)按脉冲放电电压曲线图中的电流脉冲进行一次10s放电和10s反馈，随后再进行一次10％剩余电荷容量移除(脉冲+1C合计10％)；6-6)重复步骤6-5)，直至90％放电深度，随后1C放电至截止电压；并将得到的数据导入MATLAB软件中采用非线性曲线拟合的方法进行参数辨识。进一步：所述开路电压的计算公式为：此时输出电压Uo和充放电电流I都是输入量，R0、R1、R2、R3、C1、C2、C3均为参数辨识的已知量；通过测量锂电池实时充放电的电流I和输出电压Uo，可实时计算得到开路电压Uocv的值。进一步：所述确定当前锂电池的剩余电荷SOC值，包括：通过温度传感器对当前电池温度进行测量，得到当前温度值，找到相应温度下对应的Uocv-SOC曲线，对照该曲线得到开路电压Uocv的实时计算结果对应的剩余电荷SOC值。进一步：所述锂电池的自放电因子为锂电池内部正负极间的自放电，所述方法还包括：对所述锂电池的开路电压Uocv与剩余电荷SOC的曲线进行修正；修正方法具体如下：确定当前计算周期所述曲线中当前温度下Uocv对应的剩余电荷值SOC(t0)；利用如下公式修正所述剩余电荷值：SOC(t)＝SOC(t0)-K1t，其中，SOC(t)为最终要得到的当前计算周期的剩余电荷值，K1为固定自放电因子的系数，t为计算周期；根据修正后的剩余电荷值修正所述曲线中所述温度下Uocv对应的剩余电荷值。进一步：所述方法还包括：在所述电动汽车停止运行达到预设时间后，所述输出电压Uo等于开路电压Uocv，根据输出电压Uo和当前温度根据所述曲线确定当前剩余电荷值，将所述剩余电荷值作为下次电动汽车运行时的SOC(t0)。本专利技术的另一个目的就是提供一种电动汽车锂电池剩余电荷估算装置，能够解决开路电压法估算锂电池剩余电荷方法的缺点，通过建立一种等效电路模型，实时估算开路电压的方法，实现了电动汽车锂电池剩余电荷实时估算的方法。本专利技术的该目的是通过这样的技术方案实现的，该装置包括有：锂电池确定模块，用于确定待测锂电池及其开路电压Uocv与剩余电荷SOC的曲线Uocv-SOC；开路电压计算模块，用于根据所述待测锂电池的属性信息确定所述待测锂电池的开路电压Uocv计算公式，将测量得到的充放电电流I和输出电压Uo输入至开路电压Uocv计算公式，得到当前锂电池的开路电压Uocv值；剩余电荷确定模块，用于根据计算得到的开路电压Uocv值以及所述Uocv-SOC曲线得到当前测试温度的剩余电荷SOC值。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：1、解决了开路电压法估算锂电池剩余电荷方法的缺点，能实现剩余电荷的实时预估；2、建立了一种等效电路模型，实时估算开路电压的方法；3、实现了电动汽车锂电池剩余电荷实时估算的方法；4、能实时测定锂电池在不同温度环境下的剩余电荷值。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。附图说明本专利技术的附图说明如下。图1为本专利技术的工作流程图；图2为本专利技术的锂电池不同温度环境下的Uocv-SOC曲线；图3为本专利技术的锂电池三阶RC等效电路模型；图4为脉冲放电电压曲线图；图5为三阶RC等效电路模型MATLAB拟合曲线；图中：Uocv为开路电压、C1为第一电容、R1为第一电阻、C2为第二电容、R2为第二电阻、C3为第三电容、R3为第三电阻、R0为第四电阻、Uo为输出电压。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例：选定ITR-TNL-18650-2200电池，在各温度环境下测定锂电池Uocv-SOC曲线，如图2所示。实验温度为23度环境，建立锂电池三阶RC等效电路模型，如图3所示；根据等效电路分析得到Uo的输出公式为：采用脉冲放电法(HPPC)对等效电路模型进行参数辨识，脉冲放电法测试方法及步骤如下：(1)确定脉冲电流，低电流水平脉冲25％Imax和高电流水平脉冲75Imax，Imax为10s脉冲放电时厂商允许的最大电流，其中反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车锂电池剩余电荷估算方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：确定待测锂电池及其开路电压U

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车锂电池剩余电荷估算方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：确定待测锂电池及其开路电压Uocv与剩余电荷SOC的曲线Uocv-SOC；根据所述待测锂电池的属性信息确定所述待测锂电池的开路电压Uocv计算公式，所述属性信息包括有锂电池型号、充放电电流I、输出电压Uo、电阻以及电容；将测量得到的充放电电流I和输出电压Uo输入至所述开路电压Uocv计算公式中，得到当前锂电池的开路电压Uocv值；根据所述开路电压Uocv值以及预先确定的Uocv-SOC曲线，确定当前锂电池的剩余电荷SOC值。2.如权利要求1所述的电动汽车锂电池剩余电荷估算方法，其特征在于：所述根据所述待测锂电池的属性信息确定所述待测锂电池的开路电压Uocv计算公式，包括：根据所述待测锂电池的属性信息确定所述待测锂电池的等效电路模型；根据所述待测锂电池的等效电路模型计算所述待测锂电池的开路电压Uocv计算公式。3.如权利要求2所述的电动汽车锂电池剩余电荷估算方法，其特征在于：所述等效电路模型为三阶RC等效电路模型，其中开路电压Uocv正极连接第一电容C1与第一电阻R1的并联电路，负极连接输出电压Uo；C1与R1的并联电路另一端连接第二电容C2与第二电阻R2的并联电路；C2与R2的并联电路另一端连接第三电容C3与第三电阻R3的并联电路；C3与R3的并联电路另一端连接第四电阻R0；电阻R0另一端连接输出电压Uo。4.如权利要求3所述的电动汽车锂电池剩余电荷估算方法，其特征在于：所述输出电压Uo的计算公式为：此公式中Uo、Uocv为已知量，e为自然底数，R0、R1、R2、R3、C1、C2、C3为未知量；通过对等效电路模型参数辨识输入基于时间t的电流变量I，测量对应的实验数据Uo值和Uocv值。5.如权利要求4所述的电动汽车锂电池剩余电荷估算方法，其特征是：所述等效电路的参数辨识采用脉冲放电法，使用脉冲放电法测量电池的动态放电波形，脉冲放电法测试方法步骤如下：6-1)确定脉冲电流，低电流水平脉冲25％Imax和高电流水平脉冲75％Imax，Imax为10s脉冲放电时厂商允许的最大电流，其中反馈电流为放电电流的3/4；6-2)对电池或者模组进行一次静态容量的标定，得到容量C；6-3)将电池以1C率恒流恒压充电至满电状态，并搁置1h以达到动力学平衡；6-4)进行一次10％剩余电荷的容量移除；6-5)按脉冲放电电压曲线图中的电流脉冲进行一次10s放电和10s...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文礼，何国军，侯兴哲，郑可，何蓓，汪会财，杨芾藜，胡晓锐，宫林，籍勇亮，刘型志，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50