一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统及方法，电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统包括采集模块、转换模块、通信模块、SOC估算模块和均衡模块，采集模块采集参数数据；转换模块对参数数据进行转换处理，得到估算输入数据；通信模块读取传输估算输入数据；SOC估算模块接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；均衡模块在总电流小于零时，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。实现通过计算电池SOC值，当电池电量不一致时进行均衡管理，安全使用，延长电池的使用寿命。

SOC estimation and equalization control system and method for battery management system of electric vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统及方法
本专利技术涉及电动汽车电池管理
，尤其涉及一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统及方法。
技术介绍
随着时代的发展，社会的不断进步，人们的物质、文化水平和生活质量越来越高，典型的代表体现在汽车作为代步工具的普及。汽车的普及给我们生活带来极大的方便，但同时也面临着化石能源匮乏和环境污染两大难题。传统型汽车主要依靠化石燃料提供动力，但是化石燃料不可再生，能源的大量使用会对我们赖以生存的环境造成极大的影响。电动汽车(ElectricVehicles，EVs)具有排放低、噪声小、节能、环保等优点，所以引起了世界各国制造者对该领域的高度关注。电动汽车电池的作用是汽车驱动系统的唯一动力源，起到至关重要的作用，因此建立一个良好的电动汽车电池管理系统有助于确保电动汽车的安全使用、延长电动汽车的续驶里程的问题亟待解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统及方法，有助于确保电动汽车的安全使用、延长电动汽车的续驶里程、增加动力电池的充放电次数以及减少动力电池的维护费用。为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，包括采集模块、转换模块、通信模块、SOC估算模块和均衡模块，所述采集模块、所述转换模块、所述通信模块、所述SOC估算模块和所述均衡模块依次连接；所述采集模块，用于采集单体电池的电压、电流和温度，汽车总电池的总电压、总电流和总温度；所述转换模块，用于对采集到的电压、电流、温度、总电压、总电流和总温度参数数据的模拟电压信号进行转换处理，得到估算输入数据；所述通信模块，用于通过SPI接口与所述转换模块进行通信，读取估算输入数据，并发送至所述SOC估算模块；所述SOC估算模块，用于判断总电流是否大于或等于零后，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；所述均衡模块，用于在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。其中，所述采集模块包括电压采集单元、电流采集单元和温度采集单元；其中，所述电压采集单元，用于采集单体电池的电压和汽车总电池的总电压；所述电流采集单元，用于采集单体电池的电流和汽车总电池的总电流；所述温度采集单元，用于采集单体电池的温度和汽车总电池的总温度。其中，所述SOC估算模块包括建立单元、修正单元、拟合单元和估算单元，所述建立单元、所述修正单元、所述拟合单元和所述估算单元依次连接；其中，所述建立单元，用于获取估算输入数据，建立二阶RC等效模型；所述修正单元，用于采用FFRLS算法修正模型参数；所述拟合单元，用于拟合OCV-SOC曲线，求得SOC初始值；所述估算单元，用于对建立的模型进行FFRLS参数辨识，基于EKF算法对基于参数辨识的模型进行SOC估算及验证，基于SVM-EKF算法进行仿真实验验证估算出SOC值。其中，所述SOC估算模块还包括报警单元、显示单元和电源单元，所述报警单元、所述显示单元和所述电源单元均与所述估算单元连接；其中，所述报警单元，用于SOC值异常时输出报警提示信息；所述显示单元，用于显示计算得到的SOC值；所述电源单元，用于为所述建立单元、所述修正单元、所述拟合单元和所述估算单元提供电能。其中，所述均衡模块包括电池充电均衡单元和电池放电均衡单元，所述电池充电均衡单元和电池放电均衡单元均与所述估算单元连接；其中，所述电池充电均衡单元，用于在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；所述电池放电均衡单元，用于在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。其中，所述均衡模块还包括驱动单元，所述驱动单元与所述电池充电均衡单元和所述电池放电均衡单元连接，所述驱动单元，用于接收充电信号或放电信号驱动MOS晶体管导通或断开进行充电或放电。其中，所述电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统还包括调理模块，所述调理模块与所述采集模块和所述转换模块连接，所述调理模块，用于进行电流调理，转换成电路预设输入电压范围的模拟电压信号。其中，所述电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统还包括故障处理模块，所述故障处理模块与所述SOC估算模块连接，所述故障处理模块，用于判断过流标志位是否置为位，进行故障处理。第二方面，本专利技术提供一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制方法，包括：采集单体电池的电压、电流、温度，汽车总电池的总电压、总电流和总温度，并对采集参数数据进行电流调理输出模拟电压信号，转换处理得到估算输入数据；接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。在一实施方式中，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据，包括：获取估算输入数据，建立二阶RC等效模型；采用FFRLS算法修正模型参数；拟合OCV-SOC曲线，求得SOC初始值；对建立的模型进行FFRLS参数辨识，基于EKF算法对基于参数辨识的模型进行SOC估算及验证，基于SVM-EKF算法进行仿真实验验证估算出SOC值。本专利技术的一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统及方法，通过所述采集模块采集单体电池和汽车总电池的参数数据；所述转换模块对参数数据的模拟电压信号进行转换处理，得到估算输入数据；所述通信模块读取估算输入数据，并发送至所述SOC估算模块；所述SOC估算模块判断总电流是否大于或等于零后，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；所述均衡模块在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。实现通过计算SOC值，当电池电量不一致时进行均衡管理，电量不足的单体电池进行充电，电量充足的单体电池进行放电，防止电池过充或电量不足，确保电动汽车的安全使用，延长电动汽车的续驶里程、增加动力电池的充放电次数以及减少动力电池的维护费用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，/n包括采集模块、转换模块、通信模块、SOC估算模块和均衡模块，所述采集模块、所述转换模块、所述通信模块、所述SOC估算模块和所述均衡模块依次连接；/n所述采集模块，用于采集单体电池的电压、电流和温度，汽车总电池的总电压、总电流和总温度；/n所述转换模块，用于对采集到的电压、电流、温度、总电压、总电流和总温度参数数据的模拟电压信号进行转换处理，得到估算输入数据；/n所述通信模块，用于通过SPI接口与所述转换模块进行通信，读取估算输入数据，并发送至所述SOC估算模块；/n所述SOC估算模块，用于判断总电流是否大于或等于零后，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；/n所述均衡模块，用于在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
包括采集模块、转换模块、通信模块、SOC估算模块和均衡模块，所述采集模块、所述转换模块、所述通信模块、所述SOC估算模块和所述均衡模块依次连接；
所述采集模块，用于采集单体电池的电压、电流和温度，汽车总电池的总电压、总电流和总温度；
所述转换模块，用于对采集到的电压、电流、温度、总电压、总电流和总温度参数数据的模拟电压信号进行转换处理，得到估算输入数据；
所述通信模块，用于通过SPI接口与所述转换模块进行通信，读取估算输入数据，并发送至所述SOC估算模块；
所述SOC估算模块，用于判断总电流是否大于或等于零后，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；
所述均衡模块，用于在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。


2.如权利要求1所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
所述采集模块包括电压采集单元、电流采集单元和温度采集单元；其中，
所述电压采集单元，用于采集单体电池的电压和汽车总电池的总电压；
所述电流采集单元，用于采集单体电池的电流和汽车总电池的总电流；
所述温度采集单元，用于采集单体电池的温度和汽车总电池的总温度。


3.如权利要求1所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
所述SOC估算模块包括建立单元、修正单元、拟合单元和估算单元，所述建立单元、所述修正单元、所述拟合单元和所述估算单元依次连接；其中，
所述建立单元，用于获取估算输入数据，建立二阶RC等效模型；
所述修正单元，用于采用FFRLS算法修正模型参数；
所述拟合单元，用于拟合OCV-SOC曲线，求得SOC初始值；
所述估算单元，用于对建立的模型进行FFRLS参数辨识，基于EKF算法对基于参数辨识的模型进行SOC估算及验证，基于SVM-EKF算法进行仿真实验验证估算出SOC值。


4.如权利要求3所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
所述SOC估算模块还包括报警单元、显示单元和电源单元，所述报警单元、所述显示单元和所述电源单元均与所述估算单元连接；其中，
所述报警单元，用于SOC值异常时输出报警提示信息；
所述显示单元，用于显示计算得到的SOC值；
所述电源单元，用于为所述建立单元、所述修正单元、所述拟合单元和所述估算单元提供电能。

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【专利技术属性】
技术研发人员：李少林，崔本清，刘明亮，刘民，张晨阳，魏红燕，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45