一种串联型电池系统的功率状态预测方法

技术领域

本发明属于智能电网中大容量电池储能系统控制与管理技术领域，涉及一种串联型电池系统的功率状态预测方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着传统燃油汽车的长足发展，环境污染也日益严重，电动汽车应运而生，成为汽车工业未来发展的趋势之一。动力电池作为电动汽车的主要动力来源，准确获得其当前功率状态(State of Power，SOP)，即当前电动汽车一段时间内能提供的峰值功率，对提高动力电池寿命、降低成本、安全运行等至关重要。然而，影响电池SOP准确获取的因素很多，且电池的SOP不能难以直接被测量出来。同时，由于受使用环境、驾驶方式不同等因素影响，在电动汽车中电池系统存在电池单体的不一致性，导致串联型电池系统的SOP更加难以准确获得。

目前国内外关于SOP的预测方法研究多集中在电池单体，有关串联型电池系统SOP预测方法的文献并不多，专利(CN201911425010.9)公开了一种电池系统的功率状态方法，根据电池系统的内阻和当前功率确定出的电池健康状态指数，作为修正指数对初始功率参数进行修正，反映出电池系统所能提供功率的能力，但是这种较为复杂，且对电池健康状态的估算值精度要求高。专利(CN201610799603.1)公开了一种获得在预设温度下，不同荷电状态下的电池组最大输出功率，根据所述电池组在不同温度下的等效内阻，获得第一预设系数，根据所述第一预设系数及所述最大输出功率，估计所述电池组的输出功率，这种方法计算量大，过程冗长，不适宜于给定时间内的持续SOP预测。为进一步提高串联型电池系统SOP测算精度，本发明公布了一种串联型电池系统的功率状态预测方法，通过两个途径来提高SOP预测精度：一是针对影响电池系统SOP预测因素多的问题，采用基于电流约束、电压约束、SOC约束等多约束法的SOP预测方法，得到电池系统SOP预测基值SOP

发明内容

基于此，本发明提供一种能考虑电压约束、电池约束及电池单体不一致性的串联型电池系统功率状态预测方法，该串联型电池系统是由n个电池单体串联而成，其中n为大于1的自然数，所述方法包括以下步骤，其结构图如图1所示：

步骤1：根据电池单体模型参数(1)结合串联电路中电流处处相等、总电压等各阻抗电压之和的电路特性，建立一个含2个RC并联电路的二阶电池系统等效电路模型(2)，如图2所示，电池系统模型参数(1)包括电池系统开路端电压U

步骤2：电池系统电压检测值U

步骤3：以电池系统电压U

步骤4：以电池系统中各电池单体电压U

步骤5：以各电池单体的电压偏差值ΔU

步骤6：最后将电池系统功率状态基值SOP

所述的功率状态基值预测模块，采用多约束条件法进行电池系统功率状态基值SOP

式中，

(2)计算SOC

(3)获取电池系统功率状态基值SOP

所述的电池单体模型参数包括电池开路电压U

所述的电池系统模型参数计算如下：U

所述的电池系统空间状态方程为：

所述的电池系统SOC估计方法既可适用于卡尔曼滤波法，也可适用于扩展卡尔曼滤波法、无迹卡尔曼滤波法及其改进算法。

所述的功率状态预测方法既可适用于锂离子电池，也可适用于铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池。

与公开文献(CN201911425010.9)相比，本发明具有以下有益的技术效果：一是在电池系统SOP基值预测中通过多约束法考虑了电流、电压、SOC等因素对SOP预测值的影响，提高了电池系统SOP基值预测精度；二是利用电压校正器与基于BP神经网络算法的SOP校正器获得了电池系统SOP补偿值，考虑了电池不一致性影响，提高了电池系统SOP预测精度；

附图说明

图1为串联型电池系统功率状态预测方法方框图；

图2为串联型电池系统等效电路模型图。

具体实施方式

下面结合具体的实例对本发明作进一步的详细说明，所述为对本发明的解释而不是限定。

(1)建立电池系统等效电路模型

串联型电池系统是由3个电池单体通过串联而成，每个电池单体的额定电压为3.7V，额定容量为860mAh，放电截止电压为3V。串联型电池系统等效电路模型(2)为二阶等效电路模型，其主电路由2个RC并联电路、受控电压源U

(2)获取电池系统SOC

根据已建立的电池系统等效电路模型，以电池系统SOC

在电池系统SOC估计模块(3)中，采用无迹卡尔曼滤波法来获得电池系统SOC

(3)获得电池系统功率状态基值

以电池系统电压U

1)计算开路电压U

式中，

2)计算电池系统SOC

3)获取电池系统功率状态基值SOP

(4)获得电池系统功率状态补偿值

以电池系统中各电池单体电压U

以各电池单体的电压偏差值ΔU

(5)产生串联型电池系统功率状态预测值

最后将电池系统功率状态基值SOP