[发明专利]一种冗余电流传感器动力电池系统的电流检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车和电力储能领域，尤其是涉及一种冗余电流传感器动力电池系统的电流检测方法。

背景技术

动力电池系统作为关键的零部件在电动汽车和电力储能等领域得到越来越多的应用，由于电池自身的特性导致电池在使用过程中需要对其进行合理的成组及管理，目前的动力电池系统成组中需要精确测量电池的工作电流、温度和电压，从而进行电池工作状态的监控，并对电池进行必要的保护。

传统的电池系统电流测量一般采用硬件传感器实现，包括电流霍尔传感器和分流电阻两种方法，为了提高电池系统的可靠性，在很多电池系统设计中往往采用冗余设计的方法，对电流测量而言，一般采用冗余的电流传感器设计，比如，在很多动力电池系统中，采用霍尔传感器和分流电阻结合的方式，实现2个独立的电流采样，从而确保当其中一个电流采样发生故障时，另一个能提供测量冗余，并可判断传感器误差类型及检测故障。

上述方法提高系统可靠性需要高精度的传感器，这样就大大增加了系统的实现成本，而动力电池系统的成本因素已成为制约电动汽车及电力储能发展的一个重要因素，因此有必要在动力电池系统设计中提出一套降低成本的电流检测冗余方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可靠性高、判断误差类型、适用于冗余设计的冗余电流传感器动力电池系统的电流检测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种冗余电流传感器动力电池系统的电流检测方法，包括以下步骤：

1)在冗余电流传感器动力电池系统中统计电流传感器误差特性；

2)根据电池动态特性和电流传感器误差特性构建动力电池系统的动态模型；

3)根据动态模型，采用在线估计算法估计得到电流检测误差和电流传感器的电流采样值；

4)判定电流检测误差的误差类型，根据电流检测误差的误差类型和对应的阈值判断电流传感器是否故障，若是，则更换电流传感器，并返回步骤1)，若否，则将电流检测误差和电流传感器采样值求和得到最终电流检测值。

所述的步骤2)中的构建动力电池系统的动态模型具体包括以下步骤：

21)获取电池动态特性为：

其中，SOC_k为k时刻的电池SOC值，SOC_k+1为k+1时刻的电池SOC值，为k时刻R₁C₁回路的电压，为k+1时刻R₁C₁回路的电压，为k时刻R₂C₂回路的电压，为k+1时刻R₂C₂回路的电压，I_k为电流传感器的电流采样值，Δt为采样周期，η_i为电池的库仑效率，OCV(SOC_k)为k时刻SOC下的电池开路电压，R₀为电池欧姆内阻，τ₁为R₁C₁回路的时间常数，τ₂为R₂C₂回路的时间常数，U_k为k时刻的端电压，i_k为k时刻的测量电流；

22)获取电流传感器误差特性为：

i_err，k+1＝i_err.k+n_k

其中，i_err,k为在k时刻的电流检测误差，i_err,k+1表示在k+1时刻的电流检测误差，n_k则表示在k时刻电流检测误差的变化量；

23)结合电池动态特性和电流传感器误差特性得到动力电池系统的动态模型为：

所述的步骤3)中的在线估计算法包括最小二乘算法、龙贝格状态观测法或卡尔曼状态估计法。

所述的步骤4)具体包括以下步骤：

51)根据电流传感器在不同温度和不同电流下的正常工作电流误差，设定每种误差类型对应的阈值；

52)根据误差类型判定公式判定电流检测误差的误差类型

53)结合当前的工作电流及温度，判断电流检测误差是否超过阈值，如果误差超过阈值，则认为传感器存在检测故障，如果误差在阈值范围之内，则认为传感器检测合格。