本发明专利技术公开了一种改进的蓄电池组模型及其SOC估算方法。通过先并联后串联连接方式，将电压源、蓄电池组、欧姆极化模块、电化学极化模块、浓差极化模块、蓄电池组负载电阻等模块连接起来，构成一个改进的蓄电池组模型；在此模型的基础上提出一种利用扩展卡尔曼滤波法（EKF）和安时法(AH)互补的EKF-AH混合算法。本发明专利技术改进的蓄电池组模型，除考虑了电池的动态特性外，还具体考虑了化学极化、浓差极化等因素的影响，更重要的是考虑了温度效应对电池的影响，利用串联的电压源来反应蓄电池的温度效应；本发明专利技术的SOC估算方法也考虑了温度效应对电池的影响，较之传统的估测算法的精度提高52%。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种改进的蓄电池组模型及其SOC估算方法。通过先并联后串联连接方式，将电压源、蓄电池组、欧姆极化模块、电化学极化模块、浓差极化模块、蓄电池组负载电阻等模块连接起来，构成一个改进的蓄电池组模型；在此模型的基础上提出一种利用扩展卡尔曼滤波法（EKF）和安时法(AH)互补的EKF-AH混合算法。本专利技术改进的蓄电池组模型，除考虑了电池的动态特性外，还具体考虑了化学极化、浓差极化等因素的影响，更重要的是考虑了温度效应对电池的影响，利用串联的电压源来反应蓄电池的温度效应；本专利技术的SOC估算方法也考虑了温度效应对电池的影响，较之传统的估测算法的精度提高52%。【专利说明】—种改进的蓄电池组充电系统及其SOC估算方法
本专利技术属于节能与新能源汽车领域，涉及一种改进的蓄电池组充电系统及其SOC估算方法。
技术介绍
随着汽车工业的迅猛发展，能源和环境问题日益突出。为了减少燃油汽车的能源消耗和污染的问题，混合动力汽车(HEV)应运而生，其动力蓄电池一般由多节锂电池串联，由于各单体电池的加工、使用的不一致性，电池组的外部特性监控成为亟待解决的一大关键问题。目前，蓄电池组的充电方式主要采用三段式充电方式，然而这种充电方式充电时间较长，不能满足人们希望快速充电的需求。现有的感应电动势(EMF)电池模型虽然考虑了化学极化、浓差极化等动态因素对电池的的影响，但却忽略了温度效应的影响。电池电量的荷电状态值(State of Charge, S0C)作为电池主要的特征参数，是近年来电池管理系统研究的重点和难点之一。目前电池电量检测技术主要包括安时法(AH)和扩展卡尔曼滤波法(EKF)等。安时法按某一放电倍率的电流将电池组彻底放电之后(一般取放电倍率H =1)，计算放电过程中的电流积分值，可以精确计算蓄电池组的荷电状态，制约安时法的应用主要是SOC的初值通常是未知的，导致了安时法估算SOC误差大。扩展卡尔曼滤波法是一种递推线性最小方差估计，利用上一时刻的估计，再加上实时得到的量测来进行实时估计，能较快的收敛于模型值，但不能修正模型不准确而造成的误差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的缺陷，提供一种改进的蓄电池组充电系统及其SOC估算方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现: 一种改进的蓄电池组充电系统，将充电过程欧姆极化内阻Ri^h与放电过程欧姆极化内阻Rfi，dis并联，形成欧姆极化模块；将充电过程电化学极化内阻放电过程电化学极化内阻Rd，dis、充电过程电化学极化电容Cd，ch与放电过程电化学极化电容C4dis并联，形成电化学极化模块；将充电过程浓差极化内阻Rt 放电过程浓差极化内阻Rtdis、充电过程浓差极化电容Ctdl与放电过程浓差极化电容Ctdis并联，形成浓差极化模块；然后将蓄电池组、欧姆极化模块、电化学极化模块、浓差极化模块、蓄电池组负载电阻和用于反应蓄电池组的温度效应的电压源串联，即得到改进的蓄电池组充电系统。一种基于所述的改进的蓄电池组充电系统的SOC估算方法，包括如下步骤:步骤1:进行SOC估算前，将扩展卡尔曼滤波法估算得到的SOC与开路电压法所测的SOC进行比较，找出模型误差；步骤2:初始化，k=0，设置SOC1和SOC2初值，其中，k为自然数；步骤3:tk至tk+1时刻，以SOC1为初值，用扩展卡尔曼滤波法得到eSOQ值，同时根据模型误差对eSOQ值进行修正得到USOC1值；步骤4:tk+1至tk+2时刻，以USOC1值为初值，用安时法计算tk+2时刻的电池SOC2值，并输出，同时用扩展卡尔曼滤波法估算tk+2时刻的电池eS0C2值，根据模型误差对eS0C2值进行修正得到eSOQ ；步骤5:k=k+l，返回步骤3。所述的SOC1为25% ;所述的SOC2为25%。本专利技术的蓄电池组改进思路是:由于相同容量的蓄电池组和单体蓄电池，在发生化学反应时，蓄电池组的活性物质相结合的速度快于电池单体，蓄电池组的极化效应要低于相同容量的单体蓄电池；蓄电池组的接触电阻、欧姆电阻、极板等效电容均大于相同容量的单体蓄电池。系统的可靠性是指一个系统能正常工作的概率，它与系统中各个部件的连接方式及其可靠性有关，通过串联可靠度公式【权利要求】1.一种改进的蓄电池组充电系统，其特征在于，将充电过程欧姆极化内阻Rhdl与放电过程欧姆极化内阻Ri^dis并联，形成欧姆极化模块；将充电过程电化学极化内阻放电过程电化学极化内阻Rd，dis、充电过程电化学极化电容Cd，ch与放电过程电化学极化电容Cd，dis并联，形成电化学极化模块；将充电过程浓差极化内阻Rtc;h、放电过程浓差极化内阻Rk，dis、充电过程浓差极化电容Ctdl与放电过程浓差极化电容Ctdis并联，形成浓差极化模块；然后将蓄电池组、欧姆极化模块、电化学极化模块、浓差极化模块、蓄电池组负载电阻和用于反应蓄电池组的温度效应的电压源串联，即得到改进的蓄电池组充电系统。2.一种基于权利要求1所述的改进的蓄电池组充电系统的SOC估算方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:进行SOC估算前，将扩展卡尔曼滤波法估算得到的SOC与开路电压法所测的SOC进行比较，找出模型误差； 步骤2:初始化，k=0，设置SOC1和SOC2初值，其中，k为自然数； 步骤3:tk至tk+1时刻，以SOC1为初值，用扩展卡尔曼滤波法得到eSOq值，同时根据模型误差对eSOQ值进行修正得到USOC1值； 步骤4:tk+1至tk+2时刻，以USOC1值为初值，用安时法计算tk+2时刻的电池SOC2值，并输出，同时用扩展卡尔曼滤波法估算tk+2时刻的电池eS0C2值，根据模型误差对eS0C2值进行修正得到eSOQ ； 步骤5:k=k+l,返回步骤3。3.根据权利要求3所述的改进的蓄电池组充电系统的SOC估算方法，其特征在于，所述的SOC1为25% ;所述的SOC2为25%。`【文档编号】G01R31/36GK103683427SQ201310717764【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日 【专利技术者】吴铁洲, 陈邦涛, 徐元中, 吴笑民, 贺子立 申请人:湖北工业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改进的蓄电池组充电系统，其特征在于，将充电过程欧姆极化内阻RΩ,ch与放电过程欧姆极化内阻RΩ,dis并联，形成欧姆极化模块；将充电过程电化学极化内阻Rd,ch、放电过程电化学极化内阻Rd,dis、充电过程电化学极化电容Cd,ch与放电过程电化学极化电容Cd,dis并联，形成电化学极化模块；将充电过程浓差极化内阻Rk,ch、放电过程浓差极化内阻Rk,dis、充电过程浓差极化电容Ck,ch与放电过程浓差极化电容Ck,dis并联，形成浓差极化模块；然后将蓄电池组、欧姆极化模块、电化学极化模块、浓差极化模块、蓄电池组负载电阻和用于反应蓄电池组的温度效应的电压源串联，即得到改进的蓄电池组充电系统。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴铁洲，陈邦涛，徐元中，吴笑民，贺子立，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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