CN108063290B - Soc值及其续驶里程估算系统及其估算方法 - Google Patents

Soc值及其续驶里程估算系统及其估算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及蓄电池管理技术领域，公开了一种SOC值及其续驶里程估算系统及其估算方法，以应用于电池管理系统中。本发明系统包括：PLC检测主站；连接在蓄电池正极柱与负极柱之间的PLC检测从站；且检测主站与相对应的车载行驶里程计算系统连接；藉此，本发明检测主站还用于分区间确定各估算区间的估算模型，然后接收各检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息和相应估算模型精细化计算蓄电池组的SOC值，以及记录最近的至少两条汽车行驶状态下的，行驶里程与SOC值消耗关系的历史数据，并根据各历史数据拟合出SOC值与行驶里程的映射曲线，然后根据映射曲线计算当前实时的SOC值所对应的续驶里程。

Description

SOC值及其续驶里程估算系统及其估算方法
技术领域
本发明涉及蓄电池管理技术领域，尤其涉及一种SOC值及其续驶里程估算系统及其估算方法。
背景技术
随着科技的发展，电池已成为不可或缺的电力来源，广泛地用于多媒体产品、移动电话、笔记本电脑及电动汽车等电子产品中。一般而言，为了使用便利，电池装置通常具有电池电量检测功能以提供其剩余容量与剩余使用时间等信息给用户。
蓄电池的荷电状态(State of Charge，SOC)用于描述蓄电池的剩余容量，目前比较统一的是从电量角度定义SOC，其定义为电池在一定放电倍率下，剩余容量与相同条件下额定容量的比值。准确的SOC可以有效得知蓄电池的使用状态，管理蓄电池的充放电情况，使其均衡及防治过充、过放，提高蓄电池的使用寿命。对于电动汽车用蓄电池SOC还可以较准确的反映续驶里程，提醒驾驶人员何时充电或更换电池。
随着电动汽车研究和应用的不断升温，国内外的汽车生产企业和电池生产厂商针对各种电动汽车车载电池做了大量研究及实验，构建出了各自的数学模型，成功的开发出电池管理系统，并在车上试用。
发明内容
本发明目的在于公开一种SOC值及其续驶里程估算系统及其估算方法，以应用于电池管理系统中。
为实现上述目的，本发明公开了SOC值及其续驶里程估算系统，包括：
与正直流母线与负直流母线连接的PLC检测主站；
串联在所述正直流母线与所述负直流母线之间的蓄电池组；
任一蓄电池包括：正极板、负极板、浸有电解液的夹在正极板和负极板之间的隔膜，各正极板通过第一连接条与正极柱相连，各负极板通过第二连接条与负极柱相连，所述正极柱与所述负极柱之间连接有PLC检测从站；
其中，所述检测主站包括互相连接的第一处理单元和第二处理单元，且所述第二处理单元与相对应的车载行驶里程计算系统连接；
所述第一处理单元，用于根据SOC-OCV曲线将SOC估算区间划分为低端陡峭区、中间平稳区和高端陡峭区；分区间确定各估算区间的估算模型，各区间的估算模型包括一个主模型和至少一个辅模型，相应主模型和辅模型累加的权重系数由层次分析法确定；以及接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息进行SOC区间的预估，然后调度该区间所对应的估算模型进行精细化SOC值估算，并将精细化估算的SOC值传送给所述第二处理单元；
所述第二处理单元，用于接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息计算所述蓄电池组的SOC值，以及记录最近的至少两条汽车行驶状态下的，行驶里程与SOC值消耗关系的历史数据，并根据各所述历史数据拟合出SOC值与行驶里程的映射曲线，然后根据所述映射曲线计算当前实时的SOC值所对应的续驶里程。
为达上述目的，本发明还公开一种估算续驶里程的电池管理方法，应用于特定的蓄电池管理系统中，所述系统包括：与正直流母线与负直流母线连接的PLC检测主站；串联在所述正直流母线与所述负直流母线之间的蓄电池组；任一蓄电池包括：正极板、负极板、浸有电解液的夹在正极板和负极板之间的隔膜，各正极板通过第一连接条与正极柱相连，各负极板通过第二连接条与负极柱相连，所述正极柱与所述负极柱之间连接有PLC检测从站；且所述检测主站包括互相连接的第一处理单元和第二处理单元，且所述第二处理单元与相对应的车载行驶里程计算系统连接；所述估算方法包括：
所述第一处理单元根据SOC-OCV曲线将SOC估算区间划分为低端陡峭区、中间平稳区和高端陡峭区；分区间确定各估算区间的估算模型，各区间的估算模型包括一个主模型和至少一个辅模型，相应主模型和辅模型累加的权重系数由层次分析法确定；以及接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息进行SOC区间的预估，然后调度该区间所对应的估算模型进行精细化SOC值估算，并将精细化估算的SOC值传送给所述第二处理单元；
所述第二处理单元接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息计算所述蓄电池组的SOC值，以及记录最近的至少两条汽车行驶状态下的，行驶里程与SOC值消耗关系的历史数据，并根据各所述历史数据拟合出SOC值与行驶里程的映射曲线，然后根据所述映射曲线计算当前实时的SOC值所对应的续驶里程。
本发明具有以下有益效果：
本发明检测主站分区间确定各估算区间的估算模型，然后接收各检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息和相应估算模型精细化计算蓄电池组的SOC值。其中，分区间进行SOC估算，一方面提高了估算的细粒度；另一方面，在各估算区间，采用层次分析法确定估算模型，弥补了单一估算方法的局限性的同时进一步提高了估算的精度。与此同时，基于SOC值的续驶里程估算方法简单实用，易于实现，且适用于各种车型，能根据车况进行自适应调整。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
本实施例首先公开一种SOC值及其续驶里程估算系统，包括：
与正直流母线与负直流母线连接的PLC检测主站；
串联在所述正直流母线与所述负直流母线之间的蓄电池组；
任一蓄电池包括：正极板、负极板、浸有电解液的夹在正极板和负极板之间的隔膜，各正极板通过第一连接条与正极柱相连，各负极板通过第二连接条与负极柱相连，所述正极柱与所述负极柱之间连接有PLC检测从站；
其中，所述检测主站包括互相连接的第一处理单元和第二处理单元，且所述第二处理单元与相对应的车载行驶里程计算系统连接；
所述第一处理单元，用于根据SOC-OCV曲线将SOC估算区间划分为低端陡峭区、中间平稳区和高端陡峭区；分区间确定各估算区间的估算模型，各区间的估算模型包括一个主模型和至少一个辅模型，相应主模型和辅模型累加的权重系数由层次分析法确定；以及接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息进行SOC区间的预估，然后调度该区间所对应的估算模型进行精细化SOC值估算，并将精细化估算的SOC值传送给所述第二处理单元；
所述第二处理单元，用于接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息计算所述蓄电池组的SOC值，以及记录最近的至少两条汽车行驶状态下的，行驶里程与SOC值消耗关系的历史数据，并根据各所述历史数据拟合出SOC值与行驶里程的映射曲线，然后根据所述映射曲线计算当前实时的SOC值所对应的续驶里程。
与上述系统实施例相对应的，本实施例公开一种SOC值及其续驶里程估算方法，包括：
所述第一处理单元根据SOC-OCV曲线将SOC估算区间划分为低端陡峭区、中间平稳区和高端陡峭区；分区间确定各估算区间的估算模型，各区间的估算模型包括一个主模型和至少一个辅模型，相应主模型和辅模型累加的权重系数由层次分析法确定；以及接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息进行SOC区间的预估，然后调度该区间所对应的估算模型进行精细化SOC值估算，并将精细化估算的SOC值传送给所述第二处理单元；
所述第二处理单元接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息计算所述蓄电池组的SOC值，以及记录最近的至少两条汽车行驶状态下的，行驶里程与SOC值消耗关系的历史数据，并根据各所述历史数据拟合出SOC值与行驶里程的映射曲线，然后根据所述映射曲线计算当前实时的SOC值所对应的续驶里程。
可选地，本实施例任一估算模型所用的主模型和辅模型为基于下述SOC估算方法的至少两个以上的组合：
电流积分法、开路电压法、阻抗法、零负载法、卡尔曼滤波法、以及
基于人工智能、模糊控制或神经网络的在线辨识电池SOC的估算模型等。
同理，上述预估SOC区间的方法也可以取自上述方法中的任意一种。
上述SOC估算方法是本领域技术人员所熟知的测量SOC的基本方法。例如：电流积分法又称为库伦计数或AH计量法；其缺陷在于：要求SOC初始值，需要精确计算充电效率和放电效率；需要以恒电流对电池组进行充放电，在实际应用中，由于温度、电流等因素的影响，电池的充电效率和放电效率不恒定，使得单一通过累计电流积分来计算SOC存在较大的累计误差。又例如：零负载法是在开路电压法的基础上，通过建立电池模型和测定开路电压，在电池充放电过程中，测量电池端电压和电流，计算开路电压，从而得到SOC；其缺点在于：需要准确地建立电池模型，并计算电池模型中的各阻抗参数，但这些参数受温度、电流、充放电状态等非线性因素的影响，很难计算精确，而这些参数的微小变化会对OCV的计算造成较大的误差，从而影响SOC的估算精度。藉此，本实施例在各估算区间，以主模型为主，以辅模型进行修正，并采用层次分析法确定估算模型的权重系数，弥补了单一估算方法的局限性的同时进一步提高了估算的精度。
可选地，本实施例中的检测主站以FSK、BPSK、OFDM-PRIME或OFDM-G3电力线载波通信标准与各所述检测从站进行数据交互。
综上，本实施例公开的种SOC值及其续驶里程估算系统及其估算方法，检测主站分区间确定各估算区间的估算模型，然后接收各检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息和相应估算模型精细化计算蓄电池组的SOC值。其中，分区间进行SOC估算，一方面提高了估算的细粒度；另一方面，在各估算区间，采用层次分析法确定估算模型，弥补了单一估算方法的局限性的同时进一步提高了估算的精度。与此同时，基于SOC值的续驶里程估算方法简单实用，易于实现，且适用于各种车型，能根据车况进行自适应调整。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种SOC值及其续驶里程估算系统，其特征在于，包括：
与正直流母线与负直流母线连接的PLC检测主站；
串联在所述正直流母线与所述负直流母线之间的蓄电池组；
任一蓄电池包括：正极板、负极板、浸有电解液的夹在正极板和负极板之间的隔膜，各正极板通过第一连接条与正极柱相连，各负极板通过第二连接条与负极柱相连，所述正极柱与所述负极柱之间连接有PLC检测从站；
其中，所述检测主站包括互相连接的第一处理单元和第二处理单元，且所述第二处理单元与相对应的车载行驶里程计算系统连接；
所述第一处理单元，用于根据SOC-OCV曲线将SOC估算区间划分为低端陡峭区、中间平稳区和高端陡峭区；分区间确定各估算区间的估算模型，各区间的估算模型包括一个主模型和至少一个辅模型，在各估算区间，以主模型为主，以辅模型进行修正，相应主模型和辅模型累加的权重系数由层次分析法确定；以及接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息进行SOC区间的预估，然后调度该区间所对应的估算模型进行精细化SOC值估算，并将精细化估算的SOC值传送给所述第二处理单元；
所述第二处理单元，用于接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息计算所述蓄电池组的SOC值，以及记录最近的至少两条汽车行驶状态下的，行驶里程与SOC值消耗关系的历史数据，并根据各所述历史数据拟合出SOC值与行驶里程的映射曲线，然后根据所述映射曲线计算当前实时的SOC值所对应的续驶里程。
2.根据权利要求1所述的SOC值及其续驶里程估算系统，其特征在于，所述检测主站以FSK、BPSK、OFDM-PRIME或OFDM-G3电力线载波通信标准与各所述检测从站进行数据交互。
3.一种SOC值及其续驶里程估算方法，其特征在于，应用于特定的蓄电池管理系统中，所述系统包括：与正直流母线与负直流母线连接的PLC检测主站；串联在所述正直流母线与所述负直流母线之间的蓄电池组；任一蓄电池包括：正极板、负极板、浸有电解液的夹在正极板和负极板之间的隔膜，各正极板通过第一连接条与正极柱相连，各负极板通过第二连接条与负极柱相连，所述正极柱与所述负极柱之间连接有PLC检测从站；且所述检测主站包括互相连接的第一处理单元和第二处理单元，且所述第二处理单元与相对应的车载行驶里程计算系统连接；所述估算方法包括：
所述第一处理单元根据SOC-OCV曲线将SOC估算区间划分为低端陡峭区、中间平稳区和高端陡峭区；分区间确定各估算区间的估算模型，各区间的估算模型包括一个主模型和至少一个辅模型，在各估算区间，以主模型为主，以辅模型进行修正，相应主模型和辅模型累加的权重系数由层次分析法确定；以及接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息进行SOC区间的预估，然后调度该区间所对应的估算模型进行精细化SOC值估算，并将精细化估算的SOC值传送给所述第二处理单元；
所述第二处理单元接收各所述检测从站所采集宿主蓄电池的状态信息，根据相关状态信息计算所述蓄电池组的SOC值，以及记录最近的至少两条汽车行驶状态下的，行驶里程与SOC值消耗关系的历史数据，并根据各所述历史数据拟合出SOC值与行驶里程的映射曲线，然后根据所述映射曲线计算当前实时的SOC值所对应的续驶里程。
4.根据权利要求3所述的SOC值及其续驶里程估算方法，其特征在于，所述检测主站以FSK、BPSK、OFDM-PRIME或OFDM-G3电力线载波通信标准与各所述检测从站进行数据交互。
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