一种基于无损微分法的动力电池SOC估算方法及管理系统与流程

本发明涉及新能源汽车，具体为一种基于无损微分法的动力电池soc估算方法及管理系统。

背景技术：

1、bms的主要任务是检测电池工作情况、估算电池soc、电池健康状况，完成热管理、充放电控制can通信、均衡检测、故障诊断和液晶显示等功能，使电动汽车的控制单元能够及时有效地利用所传递的soc等信息，对动力电池的过充或过放有防止作用。电池组的均衡技术快速充电技术和电池soc估算是电池管理系统的三项关键性技术电池荷电状态，简称soc，指电池中剩余电荷的可用状态。soc定有多种多样。目前在国际上比较统一的是从容量的角度给予定义，即荷电状态soc表示电池的剩余容量，其在数值上等于电池剩余容量与额定容量的比值电池荷电状态soc作为描述电池状态的一个重要参数，对其进行准确地估算是当今电池研究的一个难题和热点。因此，如果能够对soc进行准确的估算，那么将会对电池的研究和发展起着举足轻重的作用。

2、目前，国内外学者已提出多种soc估算方法比较常用的估算方法有安时积分法、开路电压法阻抗法、卡尔曼滤波法、人工神经网络法和放电实验法等，卡尔曼滤波法研究较多，其依靠电池模型可以获得较好的soc估算精度，但这些算法随着电池系统规模的扩大，由于电池的非线性和不确定性影响了电池系统模型的精度，会降低soc的估算精度人工神经网络适用于非线性的复杂系统，但需要大量的实时采样数据样本进行训练，估计精度受训练数据和网络算法的影响较大，且数据运算量较大，放电实验法采用电池离网状态下或脱机状态下进行，需要较长时间，适合电池检修和维护。

3、因此，有必要对现有的动力电池soc估算方法进行一定的改进。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于无损微分法的动力电池soc估算方法及管理系统，解决了传统动力电池soc估算方法效果不是很好的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于无损微分法的动力电池soc估算方法及管理系统，具体包括以下步骤：

3、s1、分析模型所需参数后获取动力电池的电池参数；

4、s2、将动力电池放在不同温度条件下进行不同倍率充放电实验，开展不同温度条件下循环性能实验，以及电池不同soc下熵变系数与ocv的变化，建立基于温度、soc和电压多维模型；

5、s3、基于无损微分分析法对动力电池容量、循环参数、倍率放电和低温性能参数进行联合修正，建立多维高估算精度的soc估算模型；

6、s4、最后以磷酸铁鲤电池组为测试对象，对动力电池各项功能包括数据采集、均衡管理安全保护和soc估算进行精度和可靠性验证。

7、优选的，所述s1中，动力电池参数具体为欧姆内阻、电池极化内阻和电池极化电容。

8、优选的，所述s3中，无损微分分析法建立soc估算模型具体方法如下：

9、步骤一、采用电池ocv-soc的变化特征进行电池区间的划分,得到进行soc估算的区间范围；

10、步骤二、通过在线测量电池的电压和电流，基于可在线获得电池的dv/dq微分曲线，以此反映电池电压v相对容量的变化率，采用dv/dq的变化率的微分曲线作为电池特征曲线，采用特征曲线进行电池soc的在线校正；

11、步骤三、结合安时积分法，实现电池soc的准确估算。

12、优选的，所述无损微分分析法建立soc估算模型在实际应用中，根据在线测量的电池参数，进行电池特征曲线的在线拟合，获得在线特征曲线，和实验室的进行匹配，以进行电池soc的校正，校正完后的数据重新写入数据库，以实现数据的不断更新，提高数据库的精度。

13、一种基于无损微分法的动力电池soc管理系统，包括如权利要求1-4任意一项的一种基于无损微分法的动力电池soc估算方法，包括主控板、从控板和通信模块，根据所要实现的功能，电池管理系统采用主从式整体拓扑结构，使用altiumdesigner软件进行主控板和从控板硬件电路原理图的设计和布线，详细设计主控板和从控板上每一个模块的电路原理图，在所设计的电路原理图基础上，进行了cb电路板布线设计和实物制作，并根据动力电池soc管理系统所要实现的各项功能，使用realview软件，对主控板和从控板进行软件程序设计，同时设计上位机监控界面的，实时监控电池各项参数。

14、优选的，所述通信模块使用can总线的通信方式完成主控板与从控板之间的通信。

15、有益效果

16、本发明提供了一种基于无损微分法的动力电池soc估算方法及管理系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

17、该基于无损微分法的动力电池soc估算方法及管理系统，通过s1、分析模型所需参数后获取动力电池的电池参数；s2、将动力电池放在不同温度条件下进行不同倍率充放电实验，开展不同温度条件下循环性能实验，以及电池不同soc下熵变系数与ocv的变化，建立基于温度、soc和电压多维模型；

18、s3、基于无损微分分析法对动力电池容量、循环参数、倍率放电和低温性能参数进行联合修正，建立多维高估算精度的soc估算模型；s4、最后以磷酸铁鲤电池组为测试对象，对动力电池各项功能包括数据采集、均衡管理安全保护和soc估算进行精度和可靠性验证。在采用安时积分法计算的过程中，采用dv/dq的变化率的微分曲线作为电池特征曲线，采用特征曲线进行电池soc的在线校正，大大的提高了soc估算的准确性，整个修正过程让soc的估算与显示更加平稳、自然，且通过软件的设计和清楚自然的展示，具有较大的实用价值。

技术特征：

1.一种基于无损微分法的动力电池soc估算方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于无损微分法的动力电池soc估算方法，其特征在于：所述s1中，动力电池参数具体为欧姆内阻、电池极化内阻和电池极化电容。

3.根据权利要求1所述的一种基于无损微分法的动力电池soc估算方法，其特征在于：所述s3中，无损微分分析法建立soc估算模型具体方法如下：

4.根据权利要求3所述的一种基于无损微分法的动力电池soc估算方法，其特征在于：所述无损微分分析法建立soc估算模型在实际应用中，根据在线测量的电池参数，进行电池特征曲线的在线拟合，获得在线特征曲线，和实验室的进行匹配，以进行电池soc的校正，校正完后的数据重新写入数据库，以实现数据的不断更新，提高数据库的精度。

5.一种基于无损微分法的动力电池soc管理系统，包括如权利要求1-4任意一项的一种基于无损微分法的动力电池soc估算方法，其特征在于：包括主控板、从控板和通信模块，根据所要实现的功能，电池管理系统采用主从式整体拓扑结构，使用altium designer软件进行主控板和从控板硬件电路原理图的设计和布线，详细设计主控板和从控板上每一个模块的电路原理图，在所设计的电路原理图基础上，进行了cb电路板布线设计和实物制作，并根据动力电池soc管理系统所要实现的各项功能，使用real view软件，对主控板和从控板进行软件程序设计，同时设计上位机监控界面的，实时监控电池各项参数。

6.根据权利要求5所述的一种基于无损微分法的动力电池soc管理系统，其特征在于：所述通信模块使用can总线的通信方式完成主控板与从控板之间的通信。

技术总结本发明公开了一种基于无损微分法的动力电池SOC估算方法及管理系统，具体包括以下步骤：S1、分析模型所需参数后获取动力电池的电池参数；S2、将动力电池放在不同温度条件下进行不同倍率充放电实验；S3、建立多维高估算精度的SOC估算模型；S4、对动力电池各项功能包括数据采集、均衡管理安全保护和SOC估算进行精度和可靠性验证，本发明涉及新能源汽车技术领域。该基于无损微分法的动力电池SOC估算方法及管理系统，在采用安时积分法计算的过程中，采用dV/dQ的变化率的微分曲线作为电池特征曲线，采用特征曲线进行电池SOC的在线校正，大大的提高了SOC估算的准确性，整个修正过程让SOC的估算与显示更加平稳、自然，且通过软件的设计和清楚自然的展示。技术研发人员：熊永莲受保护的技术使用者：盐城同环机电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1