[发明专利]锂电池SOC估算方法、主动均衡控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种锂电池SOC估算方法、主动均衡控制方法及系统，提高了电池组的工作效率与使用寿命。本发明所述的锂电池SOC估算方法采用平滑滤波算法对强跟踪平方根容积滤波算法进行改进，解决了现有SOC算法存在的计算精度低、平滑性差的问题，同时减轻了计算机运算的负担，提高了计算效率；针对多组串联电池组充电过程与电池间电流均衡过程，提出优化的均衡控制方法，并利用改进的SOC估算法解算出的SOC值作为控制判据，进一步提高了均衡控制的精准度，增强了锂电池管理系统控制效果。

技术领域

本发明涉及一种锂电池充放电管理方法，尤其涉及一种锂电池SOC估算方法、主动均衡控制方法及系统。

背景技术

随着电动汽车的飞速发展，锂电池因在能量密度、功率特性和使用寿命的优势成为电动汽车的理想动力源。为保障动力电池正常工作，电池管理系统需对动力电池的充放电过程进行控制，进而提高电池组的工作效率与使用寿命。

锂电池荷电状态(SOC，State ofCharge)可以从本质反应锂电池间的不一致性，提高SOC估算的精度有利于增强电池管理系统的控制效果。近年来随着SOC估算技术的快速发展，以SOC为控制判据的均衡策略也得到长足的发展。强跟踪平方根容积滤波算法结合了强跟踪滤波器与平方根容积滤波算法，解决了复杂模型的滤波问题，是一个成熟有效的算法，但仍存在计算精度较低、解算平滑性差的问题。

目前，锂电池管理系统(BMS，BatteryManagementSystem)发展日益成熟，控制效果得到改善。电池均衡管理技术作为其核心技术，能够有效提高充放电过程均衡性，近年在被动均衡与主动均衡两种工作模式上均取得突破。被动均衡电路结构简单，可靠性高，整体造价便宜，效率与均衡速度较低；主动均衡电路结构复杂，效率与均衡速度高，但其工作需要结合相应的控制方法，进而对控制器的要求更高。但是，现有的锂电池管理系统仍然存在充放电过程均衡性较差的问题。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种锂电池SOC估算方法、主动均衡控制方法及系统，能够解决现有SOC算法存在的计算精度低、平滑性差的问题，并进一步增强电池管理系统的控制效果，实现对锂动力电池的有效管理，提高电池组的工作效率与使用寿命。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种锂电池SOC估算方法，采用平滑滤波算法对强跟踪平方根容积滤波算法进行改进，在计算锂电池状态的平滑估算值时引入平滑增益，采用固定区间平滑滤波模式，滤波和平滑过程同时迭代进行，实现实时SOC估算。

所述的在计算锂电池状态的平滑估算值时引入平滑增益，平滑估算值计算式为：

式中，为k时刻下锂电池状态的平滑估算值，为k+1时刻下锂电池状态的平滑初始值；为k时刻下锂电池状态的估计值，为k+1时刻下锂电池状态的预测状态值，为k+1时刻下锂电池状态的估计值；其中平滑增益按下式计算：

式中，K^s_k为k时刻的平滑增益，P^s_xx为互协方差矩阵，S_k+1|k为带渐消因子的预测误差协方差阵特征平方根。

基于上述改进的SOC估算方法，本发明还提出一种锂电池主动均衡控制方法，包括以下步骤：

步骤1、利用改进的强跟踪平方根容积滤波算法对电池SOC进行实时估算，所述改进的强跟踪平方根容积滤波算法是采用平滑滤波算法对强跟踪平方根容积滤波算法进行改进，在计算锂电池状态的平滑估算值时引入平滑增益，采用固定区间平滑滤波模式，滤波和平滑过程同时迭代进行，实现实时SOC估算；