CN105205298A - 一种基于突变的soc估算修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车动力电池管理领域，涉及一种SOC(荷电状态)估算方法。该方法主要包括以下步骤：首先采集电池信号，利用SOC计算模块计算当前电池SOC。经过一段时间后，根据其估算出的SOC值，利用突变算法计算出一个新的SOC值，作为另一个相同的SOC计算模块的SOC初值，并开始与第一个SOC计算模块同步计算。一段时间后，获取两个SOC计算模块的估算结果，进行加权计算，获得修正后SOC值。若修正后的SOC值是有效的，当前电池SOC设定为修正后SOC值，否则，当前电池SOC设定为第一个SOC计算模块的估算结果。从而有效消除误差的影响，并对SOC计算结果进行修正，提高了SOC估算结果的准确性。

Description

一种基于突变的SOC估算修正方法

技术领域

本发明属于电动汽车动力电池管理领域，涉及一种基于突变的SOC估算修正方法。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭、环境污染的日益严重，采用新能源技术的电动汽车在当今世界受到了越来越多的汽车制造商与国内外研究者的重视。电动汽车具有环境污染小、噪音低、能源使用效率高等优点。为了保证电动汽车行驶的可靠性、高效性与安全性，必须依靠电池管理系统对动力电池进行有效管理，来保障动力电池的安全，延长电池的使用寿命。而电池SOC估算是电池管理系统的重要功能，能否精确估算电池SOC直接关系到电池管理系统的性能优劣。

现如今，国内外提出了不少的电池SOC估算方法，但在实际使用过程中，由于使用环境的复杂性和电池本身老化、自放电等因素，使得估算SOC变得复杂，估算结果精度不高。如广泛使用的安时法，通过对电流的不停检测并进行积分来推断出电池释放出或吸收到的电量，从而得出电池的SOC值。具有简单可靠的优点。但其SOC估算受电流精度、电池温度、电池自放电等多方面因素影响，在计算过程中不可避免地产生了一定的累积误差，计算结果不能准确表示电池当前实际的荷电状态。

发明内容

本发明为弥补上述缺陷，有效消除误差的影响，提出一种基于突变的SOC估算修正方法。

为了达成本发明的上述目的，本发明提供一种电池SOC估算修正方法，该SOC算法实施步骤如下：

步骤一：根据电池基本参数信号，利用第一个SOC计算模块，开始计算当前电池的荷电状态SOC估算值SOC_t，其中电池基本参数信号包括电压V，电流I、温度T；

步骤二：判断时间是否超过设定值t1，如果没有超过时间t1，第一个SOC计算模块继续计算，如果超过时间t1，则在第一个SOC计算模块继续计算同时，进入步骤三；

步骤三：根据第一个SOC计算模块所计算出的当前SOC估算值SOC_t，通过突变算法，计算出一个新SOC估算值SOC_m，再将SOC_m作为第二个SOC计算模块的初始SOC，在第一个SOC计算模块计算当前SOC估算值的同时，根据电池基本参数信号，开始利用第二个SOC计算模块计算出另一个SOC估算值SOC`_t，其中，第二个SOC计算模块与第一个SOC计算模块相同；

步骤四：判断时间是否超过设定值t2，如果没有超过时间t2，第一个SOC计算模块与第二个SOC计算模块继续计算，如果超过时间t2，根据第一个SOC计算模块的SOC估算值SOC_t和第二个SOC计算模块的SOC估算值SOC`_t，利用加权算法，计算出修正后的SOC估算值SOC_a；

步骤五：判断步骤四所得的修正后的SOC估算值SOC_a的有效性，如果SOC_a有效，当前SOC值设定为SOC_a，否则，当前SOC值设定为第一个SOC计算模块的计算结果SOC_t，然后，第一个SOC计算模块继续计算，第二个SOC计算模块停止计算，等待下一个触发时刻到来后再一次启动。

所述步骤三中，所用的突变算法为：

式中，SOC_m是所计算出的一个新的SOC估算值，SOC_t是第一个SOC计算模块计算出的当前时刻的电池SOC估算值，R是服从正态分布N(0，1)的随机数，表示向下取整。

所述步骤四中，计算修正后的电池SOC估算值所用加权算法公式为：

SOC_a＝w₁×SOC_t+w₂×SOC′_t

式中，SOC_a是所计算出的修正后的SOC估算值，SOC_t是第一个SOC计算模块计算出的电池SOC估算值，SOC`<sub>t</sub>是第二个SOC计算模块所计算出的SOC估算值，w1是赋予SOCt的权值，w2是赋予SOC`t的权值。

所述步骤五中，判断修正后的SOC估算值有效性的方法为：比较修正后的SOC估算值与第一个SOC计算模块输出的SOC估算值，如果修正后的SOC估算值与第一个SOC计算模块输出的SOC估算值相差在规定范围内，修正后的SOC估算值是有效的，否则无效。

本发明另外提供一种基于突变的SOC估算修正方法的系统，该系统包括包括电池信号采集模块、SOC计算模块1、SOC计算模块2、计时器、突变模块、加权计算模块，其中：电池信号采集模块负责精确的采集电池的温度、电流、电压信息；SOC计算模块1用于根据电池当前的状态信息计算出当前电池SOC的估算值；SOC计算模块2用于根据电池当前的状态信息计算出SOC估算值；计时器用于根据时间发出开关断开或闭合信号，控制计算流程；突变模块用于根据SOC计算模块1的计算结果，利用突变算法，计算出一个新的SOC值；加权计算模块负责根据SOC计算模块1的结果与SOC计算模块2的结果计算出修正后的电池SOC。

本发明有益技术效果在于：在一个SOC计算模块进行SOC估算的同时，根据其估算出的SOC值，利用突变算法计算出一个新的SOC值，作为另一个相同的SOC计算模块的SOC初值，并开始与第一个SOC计算模块并行的SOC计算。一段时间后，根据两个SOC计算模块的估算结果，进行加权计算，获得修正后SOC值。最后根据修正后SOC值的有效性，更新当前电池SOC值。从而有效消除误差的影响，并对SOC计算结果进行修正，提高了SOC估算结果的准确性。

附图说明

图1一种基于突变的SOC估算修正方法的流程图；

图2一种基于突变的SOC估算修正方法的结构框图。

具体实施方式

如图2所示，本发明所述的一种基于突变的SOC估算方法提供的系统包括电池信号采集模块、SOC计算模块1、SOC计算模块2、计时器、突变模块、加权计算模块，其中：电池信号采集模块负责精确的采集电池的温度、电流、电压信息；SOC计算模块1用于根据电池当前的状态信息计算出当前电池SOC的估算值；SOC计算模块2用于根据电池当前的状态信息计算出SOC估算值；计时器用于根据时间发出开关断开或闭合信号，控制计算流程；突变模块用于根据SOC计算模块1的计算结果，利用突变算法，计算出一个新的SOC值；加权计算模块负责根据SOC计算模块1的结果与SOC计算模块2的结果计算出修正后的电池SOC。

如图1所示，结合图2，本发明的具体实施过程如下：

第一，开关状态初始化，开关K1闭合，K2、K3、K4断开。

第二，以初始SOC值作为SOC计算模块1的前一时刻SOC值，采集电池电压V、电流I、温度T等输入SOC计算模块1，开始电池SOC值的计算。

第四，将SOC1计算模块的计算结果SOC_t作为SOC计算模块1的前一时刻SOC值SOC_t-1，进行循环计算。

第五，经过了t1时间后，则开关K2闭合，将SOC计算模块1的计算结果SOC1输入突变模块，利用SOC突变算法，计算出一个新的SOC的估算值SOC_m。

其中，计算SOC_m所用突变算法公式为：

式中，SOC_m是所计算出的一个新的SOC估算值，SOC_t是第一个SOC计算模块计算出的当前时刻的电池SOC估算值，R是服从正态分布N(0，1)的随机数，表示向下取整。

第六，K2断开，将SOC_t作为SOC计算模块1的前一时刻SOC值输入SOC计算模块1，将SOC_m作为SOC计算模块2的初始值输入SOC2计算模块，同步进行SOC_t的计算与SOC`_t的计算。

第七，将SOC计算模块1的计算结果SOC_t作为SOC计算模块1的前一时刻SOC值SOC_t-1，将SOC`t计算模块的计算结果SOC`t作为SOC`t计算模块的前一时刻SOC值SOC`_t-1，进行循环计算。

第八，经过了t2时间后，开关K3、K4闭合，将SOC计算模块1的计算结果SOC_t与SOC计算模块2的计算结果SOC`t输入加权计算模块，计算出修正后的电池SOC值。

其中，计算修正后的电池电荷状态SOC值SOC_a所用公式为：

SOC_a＝w₁×SOC_t+w₂×SOC′_t

式中，SOC_a是所计算出的修正后的SOC估算值，SOC_t是第一个SOC计算模块计算出的电池SOC估算值，SOC`<sub>t</sub>是第二个SOC计算模块所计算出的SOC估算值，w1是赋予SOCt的权值，w2是赋予SOC`t的权值。

第九，如果SOC_a与SOC_t的差值的绝对值大于所规定的范围，设定SOC_t为当前时刻的电池SOC值，否则，设定SOC_a为当前时刻的电池SOC值。

第十，SOC计算模块1继续计算，SOC计算模块2停止计算，回到第一步，开始下一次的SOC估算修正。

Claims (4)

1.一种基于突变的SOC估算修正方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

步骤一：根据电池基本参数信号，利用第一个SOC计算模块，开始计算当前电池的荷电状态SOC估算值SOC_t，其中电池基本参数信号包括电压V，电流I、温度T；

步骤二：判断时间是否超过设定值t1，如果没有超过时间t1，第一个SOC计算模块继续计算，如果超过时间t1，则在第一个SOC计算模块继续计算同时，进入步骤三；

步骤三：根据第一个SOC计算模块所计算出的当前SOC估算值SOC_t，通过突变算法，计算出一个新SOC估算值SOC_m，再将SOC_m作为第二个SOC计算模块的初始SOC，在第一个SOC计算模块计算当前SOC估算值的同时，根据电池基本参数信号，开始利用第二个SOC计算模块计算出另一个SOC估算值SOC`_t，其中，第二个SOC计算模块与第一个SOC计算模块相同；

步骤四：判断时间是否超过设定值t2，如果没有超过时间t2，第一个SOC计算模块与第二个SOC计算模块继续计算，如果超过时间t2，根据第一个SOC计算模块的SOC估算值SOC_t和第二个SOC计算模块的SOC估算值SOC`_t，利用加权算法，计算出修正后的SOC估算值SOC_a；

步骤五：判断步骤四所得的修正后的SOC估算值SOC_a的有效性，如果SOC_a有效，当前SOC值设定为SOC_a，否则，当前SOC值设定为第一个SOC计算模块的计算结果SOC_t，然后，第一个SOC计算模块继续计算，第二个SOC计算模块停止计算，等待下一个触发时刻到来后再一次启动。

2.根据权利要求1所述的基于突变的SOC估算修正方法，其特征在于，所述步骤三中，计算出一个新的SOC估算值所用突变算法为：

式中，SOC_m是所计算出的一个新的SOC估算值，SOC_t是第一个SOC计算模块计算出的当前时刻的电池SOC估算值，R是服从正态分布N(0，1)的随机数，表示向下取整。

3.根据权利要求1所述的基于突变的SOC估算修正方法，其特征在于，所述步骤四中，计算修正后的电池SOC估算值所用加权算法为：

SOC_a＝w_1×SOC_t+w₂×SOC′_t

式中，SOC_a是所计算出的修正后的SOC估算值，SOC_t是第一个SOC计算模块计算出的电池SOC估算值，SOC`t是第二个SOC计算模块所计算出的SOC估算值，w1是赋予SOCt的权值，w2是赋予SOC`t的权值。

4.根据权利要求1所述的基于突变的SOC估算修正方法，其特征在于，所述步骤五中，判断修正后的SOC估算值SOC_a有效性的方法为：比较修正后的SOC估算值与第一个SOC计算模块输出的SOC估算值SOCt，如果SOC_a与SOCt相差在规定范围内，修正后的SOC估算值SOC_a是有效的，否则无效。