CN109828205A - 一种动力电池模拟系统的输出电压给定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池模拟系统的输出电压给定方法，该方法首先根据设定的动力电池SOC初始值SOC*和采集的负载电流i估算电池模拟系统的SOC，然后根据SOC估算值Sg确定动力电池模型子表，并由该表得到输出电压U*的四个相邻电压值U1~U4，最后根据U1~U4采用逐次最邻近均值插值算法得到输出电压给定值U*，输出至动力电池模拟系统的输出电压给定端。本发明能够快速精确地给出动力电池模拟系统的输出电压值，确保该系统准确模拟动力电池特性。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池模拟电源领域，具体涉及一种动力电池模拟系统的输出电压给定方法。
背景技术
电动汽车是解决能源危机和环境污染的重要发展方向之一，各国政府纷纷推出燃油车禁售时间表，各大汽车厂商投入大量资金研发更加节能环保的电动汽车，其关键技术成为研究热点。为实现电动汽车关键技术的突破，研发单位需要先进的实验条件，而电动汽车电机测试平台是优先采用的方式。
电动汽车电机测试平台结合了软件仿真和实车试验两种方式的优势，既能模拟实车的实际工况对整车的性能参数进行测评，又能对关键部件进行测试，对降低试验成本、缩短产品的研发周期具有重要的意义。然而，在测试平台进行电机试验时采用普通直流电源或使用动力电池作为电能均不理想，需要研发能够模拟动力电池特性的电源装置以满足电机性能测试的需要。
发明内容
本发明给出了一种动力电池模拟系统的输出电压给定方法，用于产生动力电池模拟系统的控制器的给定电压，使其准确模拟动力电池输出端口的伏安特性。
本发明所述的一种动力电池模拟系统的输出电压给定方法，包括SOC估算模块、动力电池模型表和插值算法共3个部分，其中，SOC估算模块根据给定的SOC初始值SOC*以及采集的负载电流i，采用安时法估算模拟的动力电池的SOC值。
本发明的动力电池模型表包含3个模型子表，根据SOC估算模块估算的SOC值Sg选择所采用的模型子表，即：当Sg≥85%时，选用模型子表1；当85%>Sg≥20%时，选用模型子表2；当Sg<20时，选用模型子表3；三个模型表采用的SOC分辨率ΔSOC和负载电流i的分辨率Δi不同。
所述一种动力电池模拟系统的输出电压给定方法，根据Sg和采样的负载电流i查找动力电池模型表，得到四个邻近电压值U1~U4，将U1~U4输出至插值算法部分，插值算法采用如下步骤：
S1：根据Sg和采样的负载电流i查找动力电池模型表，得到四个邻近电压值U1~U4，进入步骤S2；
S2：令m=1，U1(m)=U1，U2(m)=U2，U3(m)=U3，U4(m)=U4，ΔSOC(m)=ΔSOC，Δi(m)=Δi，SOC(m)=SOC0，i(m)=i 0，其中：m为逐次计算计数变量，ΔSOC为动力电池模型表的SOC分辨率，Δi为动力电池模型表的负载电流i的分辨率，SOC0为动力电池模型表中U1对应的SOC值，i 0为动力电池模型表中U1对应的i值，进入步骤S3；
S3：若Sg小于SOC(m)与ΔSOC(m)/2之和，并且采样的负载电流i小于i(m)与Δi(m)/2之和，则进入步骤S4，否则，进入步骤S5；
S4：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S5：若Sg大于或等于SOC(m)与ΔSOC(m)/2之和，并且采样的负载电流i小于i(m)与Δi(m)/2之和，则进入步骤S6，否则，进入步骤S7；
S6：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S7：若Sg小于SOC(m)与ΔSOC(m)/2之和，并且采样的负载电流i大于或等于i(m)与Δi(m)/2之和，则进入步骤S8，否则，进入步骤S9；
S8：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S9：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S10：用下式更新ΔSOC(m+1)和Δi(m+1)：
进入步骤S11；
S11：令m=m+1，进入步骤S12；
S12：若m=5，则进入步骤S13，否则，返回步骤S3；
S13：用下式计算动力电池模拟系统的输出电压给定值U*：
至此完成插值算法。
本发明的有益效果是，通过提供动力电池模拟系统的输出电压给定方法，能够给电动汽车测试平台提供符合电池特性的电能，克服直接采用动力电池带来的成本高和不便利的缺点，并解决采用普通稳压电源不能模拟动力电池特性的问题。
附图说明
图1为本发明的动力电池模拟系统的输出电压给定方法控制实例。
图2为本发明的功能模块及流程图。
图3为本发明的插值算法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施实例进行阐述，需要说明的是，优选实施实例是为了进一步说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1为本发明的动力电池模拟系统的输出电压给定方法控制实例，图中动力电池模拟系统包括双向PWM整流器和双向DC/DC变换器，双向PWM整流器采用PR(比例谐振)控制策略，而双向DC/DC采用PI控制器，本发明提供的动力电池模拟系统的输出电压给定方法根据给定的初始SOC值SOC*和采样的负载电流i，输出给定电压U*，提供给DC/DC变换器的PI控制器的电压设定端，DC/DC变换器根据U*控制连接负载端口的电压U。
图2所示为本发明的功能模块及流程图，由图可见，本发明所述的一种动力电池模拟系统的输出电压给定方法，包括SOC估算模块、动力电池模型表和插值算法共3个部分，其中，SOC估算模块根据给定的SOC初始值SOC*以及采集的负载电流i，采用安时法估算模拟的动力电池的SOC值。
本发明的动力电池模型表包含3个模型子表，根据SOC估算模块估算的SOC值Sg选择所采用的模型子表，即：当Sg≥85%时，选用模型子表1；当85%>Sg≥20%时，选用模型子表2；当Sg<20时，选用模型子表3；三个模型表采用的SOC分辨率ΔSOC和负载电流i的分辨率Δi不同。
所述一种动力电池模拟系统的输出电压给定方法，根据Sg和采样的负载电流i查找动力电池模型表，得到四个邻近电压值U1~U4，将U1~U4输出至插值算法部分。
图3所示为本发明的插值算法流程图，由图可见，插值算法采用如下步骤：
S1：根据Sg和采样的负载电流i查找动力电池模型表，得到四个邻近电压值U1~U4，进入步骤S2；
S2：令m=1，U1(m)=U1，U2(m)=U2，U3(m)=U3，U4(m)=U4，ΔSOC(m)=ΔSOC，Δi(m)=Δi，SOC(m)=SOC0，i(m)=i 0，其中：m为逐次计算计数变量，ΔSOC为动力电池模型表的SOC分辨率，Δi为动力电池模型表的负载电流i的分辨率，SOC0为动力电池模型表中U1对应的SOC值，i 0为动力电池模型表中U1对应的i值，进入步骤S3；
S3：若Sg小于SOC(m)与ΔSOC(m)/2之和，并且采样的负载电流i小于i(m)与Δi(m)/2之和，则进入步骤S4，否则，进入步骤S5；
S4：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S5：若Sg大于或等于SOC(m)与ΔSOC(m)/2之和，并且采样的负载电流i小于i(m)与Δi(m)/2之和，则进入步骤S6，否则，进入步骤S7；
S6：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S7：若Sg小于SOC(m)与ΔSOC(m)/2之和，并且采样的负载电流i大于或等于i(m)与Δi(m)/2之和，则进入步骤S8，否则，进入步骤S9；
S8：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S9：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S10：用下式更新ΔSOC(m+1)和Δi(m+1)：
进入步骤S11；
S11：令m=m+1，进入步骤S12；
S12：若m=5，则进入步骤S13，否则，返回步骤S3；
S13：用下式计算动力电池模拟系统的输出电压给定值U*：
至此完成插值算法。
以上所述的本发明的实施方式，并非成为本发明保护范围的限定，倘若对本发明实施方式进行各种变形或修改，但尚在本发明的精神和原则之内，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (2)
1.一种动力电池模拟系统的输出电压给定方法，包括SOC估算模块、动力电池模型表和插值算法共3个部分，其特征在于：动力电池模型表包含3个模型子表，根据SOC估算模块估算的SOC值Sg选择所采用的模型子表，即：当Sg≥85%时，选用模型子表1；当85%>Sg≥20%时，选用模型子表2；当Sg<20时，选用模型子表3。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池模拟系统的输出电压给定方法，根据Sg和采样的负载电流i查找动力电池模型表，得到四个邻近电压值U1~U4，将U1~U4输出至插值算法部分，其特征在于，插值算法采用如下步骤：
S1：根据Sg和采样的负载电流i查找动力电池模型表，得到四个邻近电压值U1~U4，进入步骤S2；
S2：令m=1，U1(m)=U1，U2(m)=U2，U3(m)=U3，U4(m)=U4，ΔSOC(m)=ΔSOC，Δi(m)=Δi，SOC(m)=SOC0，i(m)=i 0，其中：m为逐次计算计数变量，ΔSOC为动力电池模型表的SOC分辨率，Δi为动力电池模型表的负载电流i的分辨率，SOC0为动力电池模型表中U1对应的SOC值，i 0为动力电池模型表中U1对应的i值，进入步骤S3；
S3：若Sg小于SOC(m)与ΔSOC(m)/2之和，并且采样的负载电流i小于i(m)与Δi(m)/2之和，则进入步骤S4，否则，进入步骤S5；
S4：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S5：若Sg大于或等于SOC(m)与ΔSOC(m)/2之和，并且采样的负载电流i小于i(m)与Δi(m)/2之和，则进入步骤S6，否则，进入步骤S7；
S6：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S7：若Sg小于SOC(m)与ΔSOC(m)/2之和，并且采样的负载电流i大于或等于i(m)与Δi(m)/2之和，则进入步骤S8，否则，进入步骤S9；
S8：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S9：用下式计算U1(m+1)~U4(m+1)：
用下式更新SOC(m+1)和i(m+1)：
进入步骤S10；
S10：用下式更新ΔSOC(m+1)和Δi(m+1)：
进入步骤S11；
S11：令m=m+1，进入步骤S12；
S12：若m=5，则进入步骤S13，否则，返回步骤S3；
S13：用下式计算动力电池模拟系统的输出电压给定值U*：
至此完成插值算法。
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