[发明专利]一种考虑软包电池外部环境影响的SOC估计方法

说明书

本发明公开了一种考虑软包电池外部环境影响的SOC估计方法，步骤如下：建立状态方程及获取参数；进行电池容量标定实验、恒流脉冲实验、城市道路行驶工况实验；利用电池容量标定实验记录的数据得到单一影响因素下电池容量，利用电池容量标定实验数据拟合得到函数方程式；利用恒流脉冲实验数据得到不同条件下的开路电压值，将不同条件下幂函数先拟合出来再将同次项系数对影响因素进一步拟合；将得到的基于外部环境对电池容量和电池开路电压的修正代入到自适应无迹卡尔曼滤波中，得到估计结果。本发明在温度和放电倍率的基础上增加了外部机械载荷这一影响因素，能够更加接近软包电池实车应用时的真实场景，同时使得电池的荷电状态估计结果更加精确。

技术领域

本发明属于动力电池管理技术领域，具体指代一种考虑软包电池外部环境影响的SOC估计方法。

背景技术

随着技术的快速发展，以及国家对能源结构转型的战略需求，新能源汽车作为缓解能源危机和环境污染的重要手段受到了广泛关注。新能源汽车目前最为成熟的产品主要是电动汽车，其动力源是通过串并联方式将电池单体组合成电池包，再将若干个电池包与各种系统所需硬件结合形成电池组。为了保证动力电池在一个良好的状态下为整车提供动力，电池管理系统(BMS)需要监控每块动力电池所处的环境，利用各种传感器测得所需数据，包括：充放电电流、端电压、温度等；极大地降低电池突发情况发生的可能性，而获得电池的精确SOC值是保证BMS处于良好运转状态的前提。

当前SOC估计最常用的两种方法分别是安时积分法和基于模型的估计方法。安时积分法是通过SOC定义式，在已知电池的总体容量和充放电库伦效率的情况下，只需要采集电池的充放电电流值，即可计算得到当前时刻电池的SOC值。但此方法只能在电池处于一个恒定工作环境中获得较为精确的结果，电池在实车工作时所处的环境是不断变化的，并且随着电池的工作时间增长，电池的老化是不可避免的，各项参数都会发生变化，所以这种方法并不适合在实车BMS系统中使用。而基于模型的估计方法则是通过建立一个精确的电池模型结合不同的算法最终获取SOC值，算法会对数据噪声进行过滤，并且具有一定的鲁棒性，所以更适合动态工作环境。电池从形状可以分为：圆柱锂电池、方块电池和软包电池。目前以特斯拉MODEL S为代表的许多电动汽车都采用圆柱锂电池作为动力源，主要原因是：一致性好、成本低、单体的力学性能好。但该电池依然存在许多问题，例如电池的安全性和成组后电池系统的复杂程度高等。软包电池在最近几年异军突起，市场的占有率不断提高，已经超越了其他两类电池，其包装材料和结构使得其拥有许多金属外壳电池所不具有的优点，比如，安全性能好，软包电池在结构上采用铝塑膜包装，发生安全问题时，软包电池一般会鼓气裂开，而不像钢壳或铝壳电池那样发生爆炸；重量轻，软包电池重量较同等容量的钢壳锂电池轻40％，较铝壳锂电池轻20％；内阻小，软包电池的内阻较锂电池小，可以极大的降低电池的自耗电；循环性能好，软包电池的循环寿命更长，100次循环衰减比铝壳少4％～7％；设计灵活，外形可变任意形状，可以更薄，可根据客户的需求定制，开发新的电芯型号。

与金属外壳电池相比，软包电池搭载在实车中所受影响因素更多，除了环境温度和放电倍率影响电池容量和开路电压外从而间接影响到电池的SOC估计外，软包电池成组后受到的外部机械载荷所带来的影响是不可忽略。故，本发明根据此点提出一种针对软包电池所处环境修正的SOC估计方法，从而能够在处于动态环境下的软包电池得到更加精确的SOC值。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种考虑软包电池外部环境影响的SOC估计方法，以解决现有技术中的对软包电池状态估计考虑因素不足，从而导致估计误差较大，鲁棒性差等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种考虑软包电池外部环境影响的SOC估计方法，步骤如下：

步骤S1：基于二阶RC模型建立状态方程，利用在线参数辨识方法结合所测得的电池电流和端电压数据来获取当前的二阶RC模型中的参数；