一种基于电池老化状态估计的复合储能电动汽车的能量管理方法技术

技术编号:22558188 阅读:28 留言:0更新日期:2019-11-16 01:33
一种基于电池老化状态估计的复合储能电动汽车的能量管理方法,属于电池能量管理领域。本发明专利技术是解决了现有复合储能电动汽车的能量管理策略存在电池输出功率估算准确性差的问题,本发明专利技术采集动力电池在不同循环次数下大倍率充电过程中电池的最高温度,从而来估算电池内阻的变化以及电池的老化状态,并实时调整每次电动汽车运行的能量管理策略,防止电池因衰减导致的降低能效的情况;以及电池充电过程的最高温度可以直接采集或测量得到,简化了算法,提高了估算结果的准确性。本发明专利技术适用于电动汽车能量管理使用。

An energy management method of hybrid energy storage electric vehicle based on battery aging state estimation

The utility model relates to an energy management method of a composite energy storage electric vehicle based on battery aging state estimation, which belongs to the field of battery energy management. The invention solves the problem that the accuracy of battery output power estimation is poor in the energy management strategy of the existing composite energy storage electric vehicle. The invention collects the maximum temperature of the battery in the process of high rate charging of the power battery under different cycle times, so as to estimate the change of the internal resistance of the battery and the aging state of the battery, and adjusts the energy management strategy of each electric vehicle operation in real time In addition, the maximum temperature of the battery charging process can be directly collected or measured, which simplifies the algorithm and improves the accuracy of the estimation results. The invention is suitable for energy management use of electric vehicles.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电池老化状态估计的复合储能电动汽车的能量管理方法
本专利技术属于电池能量管理领域。
技术介绍
锂离子电池以其比功率高、能量密度大、自放电率低和贮藏时间长等优点,正逐步取代其他电池成为主要的动力电池。虽然锂离子电池有很多优点,但随着大功率充放电循环次数的增多,锂离子电池的老化会导致电池的充放电性能出现问题,例如:各种活性物质活跃性降低,电芯电极的反应率低,石墨负极锂离子电池内部各类阻抗大幅增加,电池可用容量减少,输出功率明显下降,这对电动汽车的使用性能影响较大。而电动汽车仅采用电池供电不仅供电时间短且电池长期处于充放电过程造成电池的使用寿命严重缩短的问题。因此,现有电动汽车多数采用超级电容和锂离子电池配合使用,但是,在进行能量管理过程中多数采用理论计算电池和超级电容的剩余电量,来进行电动汽车的能量管理,但是通过理论估算的方式判断电池的输出功率存在明显的准确性差的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有复合储能电动汽车的能量管理策略存在电池输出功率估算准确性差的问题,提出了一种基于电池老化状态估计的复合储能电动汽车的能量管理方法。本专利技术所述的一种基于电池老化状态估计的复合储能电动汽车的能量管理方法,该方法的具体步骤为:步骤一、采集电池组第一次充电过程的最高温度Tint;设定电池阈值功率Pa和电池组的放电系数α的初始值;Pa和α均为正数;步骤二、检测电池组的当前状态,判断电池组是否进行充电,若是,则执行步骤三,否则执行步骤四;步骤三、利用步骤一采集的电池第一次充电过程的最高温度Tint和电池组当前充电周期的最高温度,计算当前充电周期电池组的放电系数α的值;步骤四、根据电动汽车运行参数,计算电动汽车的需求功率Pd,并根据所述系数α设定电动汽车能量管理策略为电动汽车提供能量或回收电动汽车的制动能量;执行步骤五;步骤五、判断电池组的剩余电量是否大于阈值M,若是,则返回执行步骤二,否则,为电池组充电,返回执行步骤二,其中,M为电池组满电量的50%。本专利技术通过采集动力电池在不同循环次数下大倍率充电过程中电池的最高温度,从而来估算电池内阻的变化以及电池的老化状态,并实时调整每次电动汽车运行的能量管理策略,防止电池因衰减导致的降低能效的情况;以及电池充电过程的最高温度可以直接采集或测量得到,进而避免了复杂的理论计算,简化了算法,提高了估算结果的准确性。附图说明图1是本专利技术所述方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是,在不冲突的情况下,本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明,但不作为本专利技术的限定。具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式所述一种基于电池老化状态估计的复合储能电动汽车的能量管理方法,该方法的具体步骤为:步骤一、采集电池组第一次充电过程的最高温度Tint;设定电池阈值功率Pa和电池组的放电系数α的初始值;Pa和α均为正数;步骤二、检测电池组的当前状态,判断电池组是否进行充电,若是,则执行步骤三,否则执行步骤四;步骤三、利用步骤一采集的电池第一次充电过程的最高温度Tint和电池组当前充电周期的最高温度,计算当前充电周期电池组的放电系数α的值;步骤四、根据电动汽车运行参数,计算电动汽车的需求功率Pd,并根据所述系数α设定电动汽车能量管理策略为电动汽车提供能量或回收电动汽车的制动能量;执行步骤五;步骤五、判断电池组的剩余电量是否大于阈值M,若是,则返回执行步骤二,否则,为供电电池组充电,返回执行步骤二,其中,M为电池组满电量的50%。进一步地,步骤三所述计算当前充电周期电池组的放电系数α的值的具体方法为:采用公式:计算实现,其中,T为电池组当前充电周期充电过程的最高温度。本专利技术中,Pa为设定的阈值功率,电池阈值功率Pa为电池组最大输出功率的30%,由于电池的使用车型不同,电池阈值功率Pa并不完全相同,当电池组超过此阈值功率时,电池组温度上升较快,从而加剧电池组的老化程度,在汽车大功率运行过程中,通过设置阈值功率的方式,利用放电系数来调整阈值功率,进而实现伴随电池老化程度调整输出的阈值功率,通过改变能量管理策略,采用超级电容和电池组共同为汽车提供功率,减缓电池的老化。进一步地,步骤四所述的根据电动汽车运行参数,计算电动汽车的需求功率Pd,并根据所述系数α设定电动汽车能量管理策略为电动汽车提供能量或回收电动汽车的制动能量的具体方法为:步骤四一、判断需求功率Pd是否大于0,若是执行步骤四二,否则执行子步骤四五;步骤四二、判断需求功率Pd的值是否大于阈值功率Pa,若是执行步骤四二,否则执行步骤四六;步骤四三、判断超级电容的荷电状态是否大于50%,若是执行步骤四四,否则执行步骤四六;步骤四四、令电池组为汽车提供功率αPa,超级电容为汽车提供功率Pd-αPa;返回执行步骤四一;步骤四五、判断超级电容的荷电状态是否大于90%,若是执行步骤四八,否则执行步骤四七;步骤四六、由电池组提供汽车当前的需求功率Pd;返回执行步骤四一;步骤四七、复合储能系统回收汽车的制动能量,为超级电容充电,当超级电容充满电时,为电池组充电;返回执行步骤四一;步骤四八、复合储能系统回收汽车的制动能量,为电池组充电,返回执行步骤四一。本实施方式所述的基于电池老化状态估计的复合储能电动汽车的能量管理方法适用于电动汽车符合储能电动汽车,所述电动汽车的辅助储能还可以采用增程器和蓄电池,符合储能系统还包括两个双向DC/DC变换器和逆变器;(当采用增程器作为辅助储能器件时,还包括双向AC/DC变换器),实现在汽车运行中自动为供电器件充电,汽车运行过程中自动充电的能量来自电动汽车的制动能量,既提高了电动汽车电池的使用寿命,同时增加了电动汽车的续航能力。本专利技术所述的基于老化状态估计的能量管理方法:由于电池随着充电次数的增大,内阻逐渐增大,从而电池在每次充电过程中的最大温度会变大,α=第一次充电过程最大温度Tint/当前次充电过程最大温度T,随着老化程度的增加,当前次充电过程最大温度T逐渐增大,α逐渐减小,从而可以调整电池所输出的功率αPa,让电池输出的功率逐渐减小,让超级电容来承担更多的功率输出(即Pd-αPa),减缓了电池的老化速度。本实施方式以能量守恒方程为基础,温度T与电池产热的关系:式中,m为电池质量;c为电池比热容;S为电池表面积;T为电池温度;Tamb为环境温度h为电池与环境之间的对流换热系数;T为采集的电池每次充电最高温度,故温度变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电池老化状态估计的复合储能电动汽车的能量管理方法,其特征在于,该方法的具体步骤为:/n步骤一、采集电池组第一次充电过程的最高温度T

【技术特征摘要】
1.一种基于电池老化状态估计的复合储能电动汽车的能量管理方法,其特征在于,该方法的具体步骤为:
步骤一、采集电池组第一次充电过程的最高温度Tint;设定电池阈值功率Pa和电池组的放电系数α的初始值;Pa和α均为正数;
步骤二、检测电池组的当前状态,判断电池组是否进行充电,若是,则执行步骤三,否则执行步骤四;
步骤三、利用步骤一采集的电池第一次充电过程的最高温度Tint和电池组当前充电周期的最高温度,计算当前充电周期电池组的放电系数α的值;
步骤四、根据电动汽车运行参数,计算电动汽车的需求功率Pd,并根据所述系数α设定电动汽车能量管理策略为电动汽车提供能量或回收电动汽车的制动能量;执行步骤五;
步骤五、判断电池组的剩余电量是否大于阈值M,若是,则返回执行步骤二,否则,为电池组充电,返回执行步骤二,其中,M为电池组满电量的50%。


2.根据权利要求1所述一种基于电池老化状态估计的复合储能电动汽车的能量管理方法,其特征在于,步骤三所述计算当前充电周期电池组的放电系数α的值的具体方法为:采用公式:



计算实现,其中,T为电池组当前充电周期充电过...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴晓刚孙一钊
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学
类型:发明
国别省市:黑龙;23

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