[发明专利]混合电动车电池单体荷电状态差异检测方法

说明书

技术领域

本发明属于车用动力电池技术领域，具体涉及一种混合电动车电池单体荷电状态差异检测方法。

背景技术

燃油的耗竭和环境的恶化使得传统燃油汽车面临着节能减排的压力。而混合电动车作为传统燃油汽车和纯电动车（Electric Vehicle，EV）的过渡，其燃油经济性高，环境友好因而受到市场广泛接受。一种典型的混合电动车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）通常是混合了燃油-发动机和电池-电机两种动力源，且电池-电机动力源通常作为辅助动力源。而功率型LiFePO₄电池因其低价长寿和良好的功率密度和能量密度等特性作为混合电动车的辅助动力源储能装置正受越来越多的关注。

和纯电动车一样，混合电动车也需要几十节至上百节电池串并联以满足功率和总线电压的要求。制造的不一致性和使用过程中环境的不一致性必然会带来电池单体的差异问题。而目前在整车层面的研究上，通常忽略了电池单体间存在的差异，将电池组看作一个容量和电压都很高的电池单体，从而简化电池组的研究。但为了保证电池组的安全和高效，对电池单体的一致性辨识和均衡是混合电动车必不可少的内容。然而由于测量噪声和LiFePO₄电池开路电压平台等的特点，目前很少有方法可以实现混合电动车上LiFePO₄一致性辨识。

相比纯电动车，混合电动车的电流测量在更为动态和更为大的电流下显得更不不精确，因而基于电流积分的荷电状态（State of Charge，SOC）估计，特别是长期的未经校正的电流积分的荷电状态估计在混合电动车上只能作为参考。另外一般的车用电池管理系统对单体电压测量的误差精度通常只能做到5mV以内，很少可以达到电池测试台架1mV的精度。而对于LiFePO₄电池而言，由于其开路电压（Open Circuit Voltage，OCV）曲线非常平坦，且在荷电状态大于约40%的范围上存在电压平台，因而对电池电压测量的精度要求较高。同时由于混合电动车电池组的荷电状态通常维持在50%左右，正处于LiFePO₄平坦的电压平台上，这对于LiFePO₄电池单体荷电状态一致性的辨识是非常不利的，事实上，在50%的荷电状态区间上，每1mV的开路电压误差可以造成3%以上的荷电状态估计误差。若电池管理系统（Battery Management System，BMS）的测量误差为5mV，则对于一个荷电状态为50%的电池单体而言，仅用开路电压估计的荷电状态可能为40%也可能为60%，这是无法接受的。

如图1所示，其中图1（b）为图1（a）的局部放大图，8节LiFePO₄电池单体串联构成的电池组在混合电动车中充放电的电池单体电压情况可以看到，8节电池单体的荷电状态差异分别为5%且按35%-70%的等差数列排列，尽管荷电状态的最大差异高达35%，但其电压差异却在50mV以内。从图1（b）中可以看到，除了35%，65%和70%的三个电池单体，其他5个荷电状态从40%至60%的电池单体的电压曲线基本是重合的，荷电差异在5mV之内。在这种情况下，若电池管理系统的测量误差为5mV，则这5个荷电状态从40%至60%的电池单体几乎是无法区分的。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种混合电动车电池单体荷电状态差异检测方法，包括以下步骤：S1：控制混合电动车的电池组由常规状态进入特定状态，所述电池组包括N个电池单体，其中，在所述常规状态时，所述电池单体荷电状态位于第一取值区间，在所述特定状态时，所述电池单体荷电状态位于第二取值区间；S2：电池管理系统记录所述特定状态下各个时刻各个电池单体的电压U_i,t，计算各个时刻所述各个电池单体的平均电压U_m,t，并计算各个时刻各个电池单体的电压差异ΔU_i,t=U_i,t-U_m,t，然后对所述电池单体电压差异ΔU_i,t对时间t进行平均，得到每个电池单体开路电压差异S3：根据电池单体荷电状态与开路电压的对应关系曲线，结合电池单体特性曲线，得到所述特定状态的电池单体荷电状态差异与开路电压差异的对应关系曲线；S4：将所述各个电池单体开路电压差异分别插值到所述特定状态的电池单体荷电状态差异与开路电压差异的对应关系曲线上，查询得到所述电池单体荷电状态差异。