CN111337839A - 一种电动汽车电池管理系统soc估算及均衡控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统及方法，电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统包括采集模块、转换模块、通信模块、SOC估算模块和均衡模块，采集模块采集参数数据；转换模块对参数数据进行转换处理，得到估算输入数据；通信模块读取传输估算输入数据；SOC估算模块接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；均衡模块在总电流小于零时，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。实现通过计算电池SOC值，当电池电量不一致时进行均衡管理，安全使用，延长电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车电池管理技术领域，尤其涉及一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统及方法。
背景技术
随着时代的发展，社会的不断进步，人们的物质、文化水平和生活质量越来越高，典型的代表体现在汽车作为代步工具的普及。汽车的普及给我们生活带来极大的方便，但同时也面临着化石能源匮乏和环境污染两大难题。传统型汽车主要依靠化石燃料提供动力，但是化石燃料不可再生，能源的大量使用会对我们赖以生存的环境造成极大的影响。电动汽车(Electric Vehicles，EVs)具有排放低、噪声小、节能、环保等优点，所以引起了世界各国制造者对该领域的高度关注。电动汽车电池的作用是汽车驱动系统的唯一动力源，起到至关重要的作用，因此建立一个良好的电动汽车电池管理系统有助于确保电动汽车的安全使用、延长电动汽车的续驶里程的问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统及方法，有助于确保电动汽车的安全使用、延长电动汽车的续驶里程、增加动力电池的充放电次数以及减少动力电池的维护费用。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，包括采集模块、转换模块、通信模块、SOC估算模块和均衡模块，所述采集模块、所述转换模块、所述通信模块、所述SOC估算模块和所述均衡模块依次连接；
所述采集模块，用于采集单体电池的电压、电流和温度，汽车总电池的总电压、总电流和总温度；
所述转换模块，用于对采集到的电压、电流、温度、总电压、总电流和总温度参数数据的模拟电压信号进行转换处理，得到估算输入数据；
所述通信模块，用于通过SPI接口与所述转换模块进行通信，读取估算输入数据，并发送至所述SOC估算模块；
所述SOC估算模块，用于判断总电流是否大于或等于零后，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；
所述均衡模块，用于在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。
其中，所述采集模块包括电压采集单元、电流采集单元和温度采集单元；其中，
所述电压采集单元，用于采集单体电池的电压和汽车总电池的总电压；
所述电流采集单元，用于采集单体电池的电流和汽车总电池的总电流；
所述温度采集单元，用于采集单体电池的温度和汽车总电池的总温度。
其中，所述SOC估算模块包括建立单元、修正单元、拟合单元和估算单元，所述建立单元、所述修正单元、所述拟合单元和所述估算单元依次连接；其中，
所述建立单元，用于获取估算输入数据，建立二阶RC等效模型；
所述修正单元，用于采用FFRLS算法修正模型参数；
所述拟合单元，用于拟合OCV-SOC曲线，求得SOC初始值；
所述估算单元，用于对建立的模型进行FFRLS参数辨识，基于EKF算法对基于参数辨识的模型进行SOC估算及验证，基于SVM-EKF算法进行仿真实验验证估算出SOC值。
其中，所述SOC估算模块还包括报警单元、显示单元和电源单元，所述报警单元、所述显示单元和所述电源单元均与所述估算单元连接；其中，
所述报警单元，用于SOC值异常时输出报警提示信息；
所述显示单元，用于显示计算得到的SOC值；
所述电源单元，用于为所述建立单元、所述修正单元、所述拟合单元和所述估算单元提供电能。
其中，所述均衡模块包括电池充电均衡单元和电池放电均衡单元，所述电池充电均衡单元和电池放电均衡单元均与所述估算单元连接；其中，
所述电池充电均衡单元，用于在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；
所述电池放电均衡单元，用于在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。
其中，所述均衡模块还包括驱动单元，所述驱动单元与所述电池充电均衡单元和所述电池放电均衡单元连接，所述驱动单元，用于接收充电信号或放电信号驱动MOS晶体管导通或断开进行充电或放电。
其中，所述电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统还包括调理模块，所述调理模块与所述采集模块和所述转换模块连接，所述调理模块，用于进行电流调理，转换成电路预设输入电压范围的模拟电压信号。
其中，所述电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统还包括故障处理模块，所述故障处理模块与所述SOC估算模块连接，所述故障处理模块，用于判断过流标志位是否置为位，进行故障处理。
第二方面，本发明提供一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制方法，包括：
采集单体电池的电压、电流、温度，汽车总电池的总电压、总电流和总温度，并对采集参数数据进行电流调理输出模拟电压信号，转换处理得到估算输入数据；
接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；
在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。
在一实施方式中，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据，包括：
获取估算输入数据，建立二阶RC等效模型；
采用FFRLS算法修正模型参数；
拟合OCV-SOC曲线，求得SOC初始值；
对建立的模型进行FFRLS参数辨识，基于EKF算法对基于参数辨识的模型进行SOC估算及验证，基于SVM-EKF算法进行仿真实验验证估算出SOC值。
本发明的一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统及方法，通过所述采集模块采集单体电池和汽车总电池的参数数据；所述转换模块对参数数据的模拟电压信号进行转换处理，得到估算输入数据；所述通信模块读取估算输入数据，并发送至所述SOC估算模块；所述SOC估算模块判断总电流是否大于或等于零后，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；所述均衡模块在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。实现通过计算SOC值，当电池电量不一致时进行均衡管理，电量不足的单体电池进行充电，电量充足的单体电池进行放电，防止电池过充或电量不足，确保电动汽车的安全使用，延长电动汽车的续驶里程、增加动力电池的充放电次数以及减少动力电池的维护费用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统的结构示意图；
图2是本发明采集模块的结构示意图；
图3是本发明SOC估算模块的结构示意图；
图4是本发明均衡模块的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制方法的流程示意图；
图6是本发明实施例步骤S102的具体流程示意图；
图7是本发明调理模块中信号调理电路的电路结构示意图；
图8是本发明均衡模块信号调理电路的电路结构示意图；
图9是本发明电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统的整体流程示意图；
图10是本发明SOC估算模块的整体流程示意图；
图11是本发明均衡模块中放电状态的整体流程示意图；
图12是本发明均衡模块中充电状态的整体流程示意图；
图中：100-电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统、10-采集模块、20-转换模块、30-通信模块、40-SOC估算模块、50-均衡模块、60-调理模块、70-故障处理模块、101-电压采集单元、102-电流采集单元、103-温度采集单元、401-建立单元、402-修正单元、403-拟合单元、404-估算单元、405-报警单元、406-显示单元、407-电源单元、501-电池充电均衡单元、502-电池放电均衡单元、503-驱动单元。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
第一方面，请参阅图1，本发明提供一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统100，包括采集模块10、调理模块60、转换模块20、通信模块30、SOC估算模块40、故障处理模块70和均衡模块50，所述采集模块10、调理模块60、所述转换模块20、所述通信模块30和所述SOC估算模块40依次连接，所述故障处理模块70和均衡模块50与所述SOC估算模块40连接；本文的连接为有线通信和/或无线通信连接。
所述采集模块10，用于采集单体电池的电压、电流和温度，汽车总电池的总电压、总电流和总温度，便于主控系统对电压、电流、温度等物理参数的监测、传输、控制；利用改进的联合算法进行剩余电量估算时，其输入量是动力锂电池的电压、电流的检测数值，在实验研究中，选用额定电压51.2，工作电流60A的锂电池作为检测对象。请参阅图2，所述采集模块10包括电压采集单元101、电流采集单元102和温度采集单元103；其中，所述电压采集单元101为直流电压传感器，用于采集单体电池的电压和汽车总电池的总电压，型号为WBV344U01；所述电流采集单元102为电流传感器，用于采集单体电池的电流和汽车总电池的总电流，型号为WBI224F21；在直流电压传感器特性参数允许范围内，输出电流Io与输入电压Ui存在线性比例关系，如式(1)所示：
在电流传感器特性参数允许输入范围内，输出电流Io的值与输入电流Ii存在一次线性性比例关系，如式(2)所示：
所述温度采集单元103为温度传感器，用于采集单体电池的温度和汽车总电池的总温度，型号为DS18B20，此温度传感器具有温度采样范围比较宽、实用性比较广及传输速度快的优点，由于电动汽车电池工作在各种复杂的工况中，电池的性能受温度影响较大。低温会导致单体电池电量不均衡，温度过高会引起爆炸等安全隐患。因此，为了保证电池正常工作，需要及时的对电池的温度进行检测。
所述调理模块60为信号调理电路，用于进行电流调理，转换成电路预设输入电压范围的模拟电压信号；由于该型号电压、电流传感器输出的电流信号为4-20毫安的小电流信号，所述转换模块20中的模数转换电路需要输入的电压范围为-5～+5V。因此需要电流进行调理，将其转化成电路允许输入的电压范围。小电流信号经过电流/电压转换电路、电压跟随器以及电压放大电路和电压保护电路转化为模数转换电路所允许输入的电压范围，其中电压放大电路采用J-FET双运算放大器TL082，电压保护电路采用瞬态抑制二极管D4。调理模块60信号调理电路请参阅图7，经过信号调理电路中电流电压转换电路，可以得出输出电压V1与输入电流Iv存在线性比例关系，如式(3)所示：
电流电压转换电路输出端连接电压跟随器，用来提高输入阻抗、降值低输出阻抗，起到电压的缓冲和隔离的效果。电压跟随器的输入电压V1与输出端电压V2基本相等，如式(4)所示：
V2≈V1 (4)；
经过电压跟随器之后，对其输出的电压进行比例放大，满足所述转换模块20中A/D转换电路对输入电压的要求，放大比列关系如式(5)所示：
综合上式，可得到输出电压Vo与输入电流Iv之间的关系表达式，如式(6)所示：
所述转换模块20为A/D转换器，用于对采集到的电压、电流、温度、总电压、总电流和总温度参数数据的模拟电压信号进行转换处理，得到估算输入数据；基于SOC评估系统估算需要，需要对信号调理电路输出的模拟电压信号进行处理，在系统中引入A/D转换电路。该转换电路选用AD7656芯片作为A/D转换的主控制芯片，该芯片处理速度比较快，功耗比较小。根据系统需要，具体的A/D转换电路中AD7656芯片采用SPI接口实现与主控制器之间的相互通信功能。模拟量通过JP9口进入，转换后的数字量通过DB0-15口输出；CONVST_A、CONVST_B、CONVST_C分别表示比较定时器引脚；AVCC_5_REF是AD采集参考电源，AVCC_5V_A是芯片的模拟电源，DVCC_5V是芯片的数字电源。
所述通信模块30包括SPI通信接口和串口，用于通过SPI接口与所述转换模块20进行通信，读取估算输入数据，并发送至所述SOC估算模块40；以及通过串口与上位机进行数据传输。具体的，SPI通信：所述SOC估算模块40通过SPI接口与A/D转换器进行通信，读取参数的A/D转换结果；串口通信：使用CH340G芯片作为UART转USB的转换芯片，进行下位机与上位机之间的通信。在通信电路设计中，选择使用三洋公司生产的CH340G芯片作为串口的转换器，此芯片具有导通电阻比较低、切换速度比较快的特点。
请参阅图3，所述SOC估算模块40为主控制器芯片，用于判断总电流是否大于或等于零后，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据，型号为STM32F407ZE；主控制器芯片进行剩余电量估算时，需要快速、精确地对电压、电流、温度等物理参数进行采集传输，此型号芯片具有以下特点：①1.8-3.6V电源和IO电压；②最高可以支持168MHz运算能力；③具有1M字大小Flash，192K SRAM；④内置WDT；⑤有144个引脚，114个I/O口。所述SOC估算模块40包括建立单元401、修正单元402、拟合单元403、估算单元404、报警单元405、显示单元406和电源单元407，所述建立单元401、所述修正单元402、所述拟合单元403和所述估算单元404依次连接，所述报警单元405、所述显示单元406和所述电源单元407均与所述估算单元404连接；其中，
所述建立单元401，用于获取估算输入数据，建立二阶RC等效模型；
所述修正单元402，用于采用FFRLS算法修正模型参数；
所述拟合单元403，用于拟合OCV-SOC曲线，求得SOC初始值；
所述估算单元404，用于对建立的模型进行FFRLS参数辨识，基于EKF算法对基于参数辨识的模型进行SOC估算及验证，基于SVM-EKF算法进行仿真实验验证估算出SOC值；
所述报警单元405，用于SOC值异常时输出报警提示信息；
所述显示单元406为液晶显示器，用于显示计算得到的SOC值；能够更加清楚、方便的观测系统的运行状况，及时掌握动力锂电池的技术参数指标大小，本文采用TFT-LCD薄膜晶体管液晶显示器，显示动力锂电池的剩余电流、电压、SOC估计值的大小。
所述电源单元407，用于为所述建立单元401、所述修正单元402、所述拟合单元403和所述估算单元404提供电能。使用的第一电源为220V交流电，分别通过型号为LH20-10A5和LH15-10B09的电源隔离模块得到±15V的模拟电路电源，9V的数字电路电源。保证电源系统具有良好的抗干扰能力，同时使得电源波动小、发热量小、转换率更高。数字电路电源是在LH15-10B09模块隔离出9V电源基础之上，经过型号为AMS1117-3.3的降压芯片第一次降压得到5V电源。在5V电源基础上经过第二次降压得到3.3V的电源。逐次降压可以减小压降，有效的减少芯片的发热，提高电源的转换效率。模拟电路电源是在型号为LH20-10A5模块隔离出来的±15V电源基础之上，再次降压得到±12V和5V电源。使LM7812得到12V电源，LM7912得到-12V电源，AD586得到AD采集的5V参考电源，AMS1117-5得到芯片供电电源。输出电流Io与输入电压Ui存在线性比例关系，如式(7)所示：
具体为：进行电池二阶RC等效模型的建立，根据放电实验拟合OCV-SOC曲线，求得SOC初始值；对建立的模型进行FFRLS参数辨识，通过EKF算法对基于参数辨识的模型进行SOC估算及验证，为了解决后期模型精度对SOC估计值的影响，提出SVM-EKF算法，并且进行仿真实验验证估算结果；估算结果一方面通过显示屏显示，同时也要及时传送到上位机；在验证SOC估算算法精确性基础上，采用该算法直接估算SOC值，针对电池组内SOC值的不同，采取最佳的均衡策略，通过设定软件控制程序进行管理与矩阵开关管的导通及关断，进行电池均衡。
所述故障处理模块70，用于判断过流标志位是否置为位，进行故障处理；
请参阅图4，所述均衡模块50为均衡控制芯片，型号为STM32F103，此芯片有72MHz的内核频率，64K Flash，9个通信接口，扩展性较好，并且该芯片资料多易上手，性价比高，稳定性好；均衡控制芯片包括最小系统单元、数据采集单元、MOS驱动单元503以及供电单元。均衡模块50最小系统电路主要包括晶振电路、ST-Link烧写调试接口、复位电路等；数据采集单元采用德州仪器公司生产的bq76PL455A芯片。该芯片是一款可以监测和保护16节电池的器件，具有较高的可靠性。bq76PL455A器件通过单个高速通用异步接收器/发送器(UART)接口与主机通信，同时该芯片还集成了电池过压、欠压、过热和通讯故障的保护功能。其中，该芯片主要用来采集电流、电压，通过UART将数据传输给主控CPU。其中，BATS0-6连接电池组的7个端子。BATS_UART_TX和BATS_UART_RX是此芯片与主控CPU的串口通讯接口，通过BATS_WAKEUP可以唤醒芯片，BAT1-BAT6为芯片的AD采集口，用来采集电池的电流。电路中加入RC滤波，可以消除模拟信号的突变，提高采集数据的准确性。由于锂电池的饱和电压为4.2V，故在电路中加入了二极管防止电流倒流。处理过后的信号端BATS0-6连接bq76PL455A的VSENSE0-6引脚。电池均衡电路系统的电流采集方案采用差分放大器将信号放大滤波后在进行采集转换。均衡模块50信号调理电路请参阅图8，根据差分运算放大器的计算方法，如果R1＝R2，Rr＝RF，输出电压Vo为式(8)所示：
故差分放大器的放大倍数为100倍，均衡过程中电流基本稳定在0.26A，IV转换电路的电阻R47为0.1Ω，差分运算放大器的输出电压为2.6V，在bq76PL455A的电压采集范围内。供电单元的第一输入电源为24V开关电源，输入电源通过LM2596-12得到12V电源，依次经过LM7805和AMS1117-3.3得到5V和3.3V电压。在设计过程中应尽量减小压降，这样可以减少芯片发热量提高电源转换率。
所述均衡模块50，用于在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。所述均衡模块50包括电池充电均衡单元501和电池放电均衡单元502，所述电池充电均衡单元501和电池放电均衡单元502均与所述估算单元404连接；其中，
所述电池充电均衡单元501，用于在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；
所述电池放电均衡单元502，用于在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。所述均衡模块50还包括驱动单元503采用TI公司生产的EMB1428Q作为MOS管的驱动芯片。EMB1428Q芯片是一个开关矩阵式驱动器，具有12个栅极驱动器，专门用于充放电的有源电池的均衡方案，最多可控制7个串联电池，通讯协议为SPI，所述驱动单元503与所述电池充电均衡单元501和所述电池放电均衡单元502连接，所述驱动单元503，用于接收充电信号或放电信号驱动MOS晶体管导通或断开进行充电或放电。
请参阅图9，所述电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统100的整体流程为：上电启动开始，关闭总关断，系统及各模块初始化，等待系统稳定，允许总中断，主循环程序进入，复位看门狗，进行单体电池电压检测，总电压总电流检测；判断过流标志位是否置为位，若是，则进行故障处理，若否，则判断总电流是否大于或等于零，若大于或等于零，则进行SOC估算，启动放电均衡，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电；若小于零，则进行SOC估算，启动放电均衡，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；进行温度检测，判断开风扇标志是否置位，若是，则打开风扇，若否，则返回主循环。
请参阅图10，所述SOC估算模块40的整体流程为：开始初始化，进行数据采集，根据OCV-SOC曲线得出SOC初始值，FFRLS模型参数辨识，基于SVM-EKF算法估算得出SOC值；判断SOC值是否异常，若是，则输出报警提示信息，若否，则输出SOC值显示于液晶显示器显示，并传输至所述均衡模块50进行均衡电池管理。
请参阅图11，所述均衡模块50中放电状态的整体流程为：开始初始化，读取SOC数据，比较得出SOCmax即选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，判断单体电池SOC是否等于SOCmax，若等于，则选择单体电池Cellmax对此电池组进行放电，若不等于，则判断下一个单体电池。
请参阅图12，所述均衡模块50中充电状态的整体流程为：开始初始化，读取SOC数据，比较得出SOCmin即选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，判断单体电池SOC是否等于SOCmin，若等于，则选择单体电池Cellmax对此电池组进行充电，若不等于，则判断下一个单体电池。
本发明的一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统100，通过所述采集模块10采集单体电池和汽车总电池的参数数据；所述转换模块20对参数数据的模拟电压信号进行转换处理，得到估算输入数据；所述通信模块30读取估算输入数据，并发送至所述SOC估算模块40；所述SOC估算模块40判断总电流是否大于或等于零后，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；所述均衡模块50在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。实现通过计算SOC值，当电池电量不一致时进行均衡管理，电量不足的单体电池进行充电，电量充足的单体电池进行放电，防止电池过充或电量不足，确保电动汽车的安全使用，延长电动汽车的续驶里程、增加动力电池的充放电次数以及减少动力电池的维护费用。
第二方面，请参阅图5，图5是本发明提供一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制方法的流程示意图，具体的，所述电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制方法可以包括以下步骤：
S101、采集单体电池的电压、电流、温度，汽车总电池的总电压、总电流和总温度，并对采集参数数据进行电流调理输出模拟电压信号，转换处理得到估算输入数据；
S102、接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；
请参阅图6，获取估算输入数据，建立二阶RC等效模型；
采用FFRLS算法修正模型参数；
拟合OCV-SOC曲线，求得SOC初始值；
对建立的模型进行FFRLS参数辨识，基于EKF算法对基于参数辨识的模型进行SOC估算及验证，基于SVM-EKF算法进行仿真实验验证估算出SOC值。
S103、在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。
本发明实施例中，步骤S101、步骤S102和步骤S103的内容请参阅第一方面所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统100具体实施方式的内容，此处不再赘述。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
包括采集模块、转换模块、通信模块、SOC估算模块和均衡模块，所述采集模块、所述转换模块、所述通信模块、所述SOC估算模块和所述均衡模块依次连接；
所述采集模块，用于采集单体电池的电压、电流和温度，汽车总电池的总电压、总电流和总温度；
所述转换模块，用于对采集到的电压、电流、温度、总电压、总电流和总温度参数数据的模拟电压信号进行转换处理，得到估算输入数据；
所述通信模块，用于通过SPI接口与所述转换模块进行通信，读取估算输入数据，并发送至所述SOC估算模块；
所述SOC估算模块，用于判断总电流是否大于或等于零后，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；
所述均衡模块，用于在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。
2.如权利要求1所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
所述采集模块包括电压采集单元、电流采集单元和温度采集单元；其中，
所述电压采集单元，用于采集单体电池的电压和汽车总电池的总电压；
所述电流采集单元，用于采集单体电池的电流和汽车总电池的总电流；
所述温度采集单元，用于采集单体电池的温度和汽车总电池的总温度。
3.如权利要求1所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
所述SOC估算模块包括建立单元、修正单元、拟合单元和估算单元，所述建立单元、所述修正单元、所述拟合单元和所述估算单元依次连接；其中，
所述建立单元，用于获取估算输入数据，建立二阶RC等效模型；
所述修正单元，用于采用FFRLS算法修正模型参数；
所述拟合单元，用于拟合OCV-SOC曲线，求得SOC初始值；
所述估算单元，用于对建立的模型进行FFRLS参数辨识，基于EKF算法对基于参数辨识的模型进行SOC估算及验证，基于SVM-EKF算法进行仿真实验验证估算出SOC值。
4.如权利要求3所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
所述SOC估算模块还包括报警单元、显示单元和电源单元，所述报警单元、所述显示单元和所述电源单元均与所述估算单元连接；其中，
所述报警单元，用于SOC值异常时输出报警提示信息；
所述显示单元，用于显示计算得到的SOC值；
所述电源单元，用于为所述建立单元、所述修正单元、所述拟合单元和所述估算单元提供电能。
5.如权利要求4所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
所述均衡模块包括电池充电均衡单元和电池放电均衡单元，所述电池充电均衡单元和电池放电均衡单元均与所述估算单元连接；其中，
所述电池充电均衡单元，用于在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；
所述电池放电均衡单元，用于在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。
6.如权利要求5所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
所述均衡模块还包括驱动单元，所述驱动单元与所述电池充电均衡单元和所述电池放电均衡单元连接，所述驱动单元，用于接收充电信号或放电信号驱动MOS晶体管导通或断开进行充电或放电。
7.如权利要求1所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
所述电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统还包括调理模块，所述调理模块与所述采集模块和所述转换模块连接，所述调理模块，用于进行电流调理，转换成电路预设输入电压范围的模拟电压信号。
8.如权利要求7所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统，其特征在于，
所述电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制系统还包括故障处理模块，所述故障处理模块与所述SOC估算模块连接，所述故障处理模块，用于判断过流标志位是否置为位，进行故障处理。
9.一种电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制方法，其特征在于，包括：
采集单体电池的电压、电流、温度，汽车总电池的总电压、总电流和总温度，并对采集参数数据进行电流调理输出模拟电压信号，转换处理得到估算输入数据；
接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据；
在总电流小于零时，读取SOC值数据，选取SOC值升序排列在前的第一目标SOC值的电池单体，输出充电信号进行充电；在总电流大于或等于零时，读取SOC值数据，选取SOC值降序排列在前的第二目标SOC值的电池单体，输出放电信号进行放电。
10.如权利要求9所述的电动汽车电池管理系统SOC估算及均衡控制方法，其特征在于，接收估算输入数据进行估算处理，得到SOC值数据，包括：
获取估算输入数据，建立二阶RC等效模型；
采用FFRLS算法修正模型参数；
拟合OCV-SOC曲线，求得SOC初始值；
对建立的模型进行FFRLS参数辨识，基于EKF算法对基于参数辨识的模型进行SOC估算及验证，基于SVM-EKF算法进行仿真实验验证估算出SOC值。
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