CN112415889B - 一种自适应显示soc的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自适应显示SOC的控制方法。该自适应显示SOC的控制方法，包括以下步骤，步骤S1，在电池为充电或放电状态时，基于电池管理系统，估算并采集一段历史时间内的电池真实SOC值SOCR；步骤S2，判断电池是否即将进入满充或者满放状态，若是，则进入步骤S4；若否，则进入步骤S3；步骤S3，基于ΔSOC以及不同的SOCR的状态，获得相应的PI控制参数，调节显示SOC值SOCD，以完成显示SOC的控制，其中，ΔSOC＝|SOCR‑SOCD|；步骤S4，基于ΔSOC，获得相应的PD控制参数，调节显示SOC值SOCD，以完成显示SOC的控制；该自适应显示SOC的控制方法，结构简单，使用方面，设计巧妙，较为真实的显示实际SOC，进一步提高了显示SOC的精度，便于推广使用。

Description

一种自适应显示SOC的控制方法
技术领域
本发明属于SOC显示技术领域，具体涉及一种自适应显示SOC的控制方法。
背景技术
作为电动车的能源供应部件，电池起来越影响着电动车的性能与续驶里程，作为电池的顾问与大脑，电池管理系统(BMS)承担着电池安全、性能与稳定性的重要角色，一直是电动汽车研发的核心技术，而电池荷电状态(state of charge，SOC)最能反应电池的当前状态，而由于电池的一些电化学效应，使得SOC估计的精准度一直是一个难题，当前SOC的估计主要是采用安时积分与开路电压-电池荷电状态(OCV-SOC)来进行估计，由于开路电压的采集与电池极化效应导致SOC估计过程中会进行跳变，虽然可以引入更多的算法来减缓跳变的幅度，但当开路电压的采集值发生变化时，或者会存在一些大电流脉冲时导致传感器出现短暂的采集故障时，SOC的跳变在所难免，此外，当车辆急加速时，车辆大电流放电的前段会导致电压下降幅度较大也会导致SOC的瞬时跳变，为了使SOC在仪表上不会出现反复跳变，一般采用真实SOC与显示SOC来让驾驶者感受到比较合理的SOC变化，当真实SOC出现跳变时，会让显示SOC追随真实SOC以达到平缓变化的效用，但是当跳变幅度较大时，显示SOC追随也会让驾驶者认为显示不可靠，极端情况下，显示SOC追随太慢还会导致车辆趴车的危险。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的自适应显示SOC的控制方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种自适应显示SOC的控制方法，包括以下步骤，步骤S1，在电池为充电或放电状态时，基于电池管理系统，估算并采集一段历史时间内的电池真实SOC值SOCR；
步骤S2，判断电池是否即将进入满充或者满放状态，若是，则进入步骤S4；若否，则进入步骤S3；
步骤S3，基于ΔSOC以及不同的SOCR的状态，获得相应的PI控制参数，调节显示SOC值SOCD，以完成显示SOC的控制，其中，ΔSOC＝|SOCR-SOCD|；
步骤S4，基于ΔSOC，获得相应的PD控制参数，调节显示SOC值SOCD，以完成显示SOC的控制。
作为本发明的进一步优化方案，步骤S31，在步骤3中，具体的，基于一段历史时间内的电池真实SOC值数据，将ΔSOC划分为多个区间，基于ΔSOC划分的多个区间，判断此时的SOCR为正常状态或跳变状态，基于不同的SOCR的状态，选择相应的PI控制参数调节SOCD；
当ΔSOC<ΔSOCmix时，则判断SOCR为正常状态，采用传统的PI控制调节SOCD；
当ΔSOC≥ΔSOCmix时，则判断SOCR为跳变状态，基于ΔSOC位于不同的区间选用不同的模糊控制器调节KP与Ki调节SOCD的追随快慢；
其中，ΔSOCmix为区间内ΔSOC的最小值。
作为本发明的进一步优化方案，在步骤S3中，将ΔSOC分为[ΔSOCmin，ΔSOCmid(1),ΔSOCmid(2),ΔSOCmax]四个区间，判断ΔSOC≥ΔSOCmax是否成立，若成立，则通过模糊控制器控制Kp(max)与Ki(max)的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束；若不成立，则进入步骤32；
步骤S32，判断ΔSOC≥ΔSOCmid(2)是否成立，若成立，则通过模糊控制器的控制Kp(mid(2))与Ki(mid(2))的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束；若不成立，则进入步骤33；
步骤S33，判断ΔSOC≥ΔSOCmid(1)是否成立，若成立，则通过模糊控制器的控制Kp(mid(1))与Ki(mid(1))的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束；若不成立，则进入步骤34；
步骤S34，判断ΔSOC≥ΔSOCmin是否成立，若成立，则通过模糊控制器的控制来控制Kp(min)与Ki(min)的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束；若不成立，则直接结束。
作为本发明的进一步优化方案，在步骤S3中，跳变状态下SOCD的具体调节方法为：判断SOCR跳变后的持续时间Δt是否大于设定值，若小于设定值，则保持SOCD跳变前的值；若大于设定值，则基于ΔSOC所处区间，通过相应的Kp与Ki调节SOCD，追随SOCR。
作为本发明的进一步优化方案，在步骤S4中，具体的，将ΔSOC与电池电流Ibat作为模糊控制器的输入，输出PD控制中的参数Kp与Kd，定义ΔSOC，Ibat，Kp，Kd的隶属度函数，当电池即将满充或满放时，通过输入的ΔSOC，Ibat推理出合适的Kp与Kd，基于Kp与Kd，调节并输出SOCD。
本发明的有益效果在于：本发明在电池进入充电状态或放电状态时，基于电池的容量，进行显示SOC的调节，在实际的使用中，可以在跳变后使显示SOC更为真实，响应变化更快速，提高显示SOC的精度，减小因显示SOC所带来的危险性；整个方法结构简单，使用方面，设计巧妙，较为真实的显示实际SOC，进一步提高了显示SOC的精度，便于推广使用。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的模糊PI控制显示SOC的方法流程示意图；
图3是本发明的模糊PD控制在即将满充或满放时的显示SOC的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1-3所示，一种自适应显示SOC的控制方法，包括以下步骤，步骤S1，在电池为充电或放电状态时，基于电池管理系统，估算电池真实SOC值SOCR，估算方式采用常规的安时积分与开路电压-电池荷电状态(OCV-SOC)来进行估计，采集历史数据中的SOCR记为SOCR(k-n，k)，其中k为当前时刻，n为前n个采样周期；在电池为工作状态时，使用该方法，基于电池管理系统调取一段历史数据中的SOCR；
步骤S2，判断电池是否即将进入满充或者满放状态，若是，则进入步骤S4；若否，则进入步骤S3；
步骤S3，基于ΔSOC以及不同的SOCR的状态，获得相应的PI控制参数，调节显示SOC值SOCD，以完成显示SOC的控制，其中，ΔSOC＝|SOCR-SOCD|；
步骤S4，基于ΔSOC，获得相应的PD控制参数，调节显示SOC值SOCD，以完成显示SOC的控制。
在步骤3中，为了使显示SOC(SOCD)能更好的反应出真实SOC的状态，且能使驾驶者对电池的状态感觉的合理性，利用ΔSOC＝|SOCR-SOCD|的大小来对SOCR在不同的情形下来调节SOCD的值，本发明主要使用PI控制来调节两者之间的偏差，使ΔSOC趋向于0，针对SOCR在正常情形或者跳变时，通过调节不同的PI参数来达到最佳效果，具体操作如下，将ΔSOC划分为多个区间，例如，[ΔSOCmin，ΔSOCmid(1),…，ΔSOCmid(x)，ΔSOCmax]；基于ΔSOC划分的多个区间，判断此时的SOCR为正常状态或跳变状态，基于不同的SOCR的状态，选择合适的PI控制参数调节SOCD，使其智能追随SOCR；
当ΔSOC<ΔSOCmix时，则判断SOCR为正常状态，采用传统的PI控制调节SOCD，传统的PI控制调节，采用PI调节器，其为一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，这样可以使驾驶者能很好的了解到电池的电量情况；
当ΔSOC≥ΔSOCmix时，则判断SOCR为跳变状态，基于ΔSOC位于不同的区间选用不同的模糊控制器调节KP与Ki调节SOCD的追随快慢；
在步骤S31中，将ΔSOC分为[ΔSOCmin，ΔSOCmid(1),ΔSOCmid(2),ΔSOCmax]四个区间进行说明：
判断ΔSOC≥ΔSOCmax是否成立，若成立，则通过模糊控制器控制Kp(max)与Ki(max)的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束，进入步骤S1；若不成立，则进入步骤32；
步骤S32，判断ΔSOC≥ΔSOCmid(2)是否成立，若成立，则通过模糊控制器的控制Kp(mid(2))与Ki(mid(2))的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束，进入步骤S1；若不成立，则进入步骤33；
步骤S33，判断ΔSOC≥ΔSOCmid(1)是否成立，若成立，则通过模糊控制器的控制Kp(mid(1))与Ki(mid(1))的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束，进入步骤S1；若不成立，则进入步骤34；
步骤S34，判断ΔSOC≥ΔSOCmin是否成立，若成立，则通过模糊控制器的控制来控制Kp(min)与Ki(min)的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束，进入步骤S1；若不成立，则直接结束。
在步骤S3中，跳变状态下，通过PI控制调节SOCD的具体方法为：判断SOCR跳变后的持续时间Δt是否大于设定值，若小于设定值，则保持SOCD跳变前的值；若大于设定值，则基于ΔSOC所处区间，通过相应的Kp与Ki调节SOCD，追随SOCR。具体的，ΔSOC在不同的范围下使用PI控制调节SOCD，选取ΔSOC在[0.5％,1.5％,3％,5％]中进行说明，根据历史数据，判断ΔSOC所在区间，以ΔSOC≥5％进行说明，当车辆无SOC故障时，此时SOCR跳变较大，不能使用一般情况下的PI控制来调节SOCD，因为在没有故障的情况下会让驾驶者认为短时间内SOC变化太快，需要考虑SOCR跳变的持续时间Δt与电流Ibat，来判断是否突然为大电流充放电过程中，如果短时间跳变恢复，此时应该保持SOCD在跳变前的值，若持续时间较长，模糊规则调节的Kp与Ki，使SOCD能较快追随SOCR，且当SOCD每变化1％时需要停留至少K分钟以上再变化。例如SOCR在35％左右跳变到40％持续2S又回落到[34％,36％](考虑充放电情形)中可以认为是短期跳变，SOCD不做调整，当SOCR在35％左右跳变到40％持续2min一直维持在[37％,39％](考虑充放电情形)左右，可以认为是长时跳变，此时开始调节SOCD每隔K分钟上涨1％，如果期间SOCR回落，则立刻跳转至相应的ΔSOC区间进行判断调节，否则直至上涨至40％，当SOCR在SOCD追随过程中仍然上涨超过40％且没有报故障，仍然每隔K分钟上涨1％直至相等。由于每变化1％会停留K分钟，所以当3％≤ΔSOC≤5％时，一方面由于使用不同的Kp、Ki，使得SOCD追随速度不同，另一方面由于停留时间的不同也会导致SOCD最终同步的时间差异，同理其它区间的模糊控制PI调节可以使SOCD能以不同速度且合理的追随SOCR。
在步骤S4中，具体的，将ΔSOC与电池电流Ibat作为模糊控制器的输入，输出PD控制中的参数Kp与Kd，定义ΔSOC，Ibat，Kp，Kd的隶属度函数，当电池即将满充或满放时，通过输入的ΔSOC，Ibat推理出合适的Kp与Kd，基于Kp与Kd，调节并输出SOCD。
具体的，在SOCR快满充或满放时，需要使用PD控制，以使SOCD在快要上升至100％或降至0％前更平滑并不会出现超出边界的情况，一般的算法是如果SOCD与SOCR做一个映射且超过边界后以边界显示，利用PD可以使SOCR在满充或满放前就可以使SOCD最终停止在边界上；使用ΔSOC与电池电流Ibat作为模糊控制器的输入，输出PD控制中的参数Kp与Kd，通过定义ΔSOC，Ibat，Kp，Kd的隶属度函数，分别建立在满充与满放时的模糊规则集，当电池即将满充或满放时，通过输入的ΔSOC，Ibat，推理出最佳的Kp与Kd，使SOCD在满充或满放时保持平滑且线性的变化，并且最终使停止在满充的100％或满放的0％。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种自适应显示SOC的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤S1，在电池为充电或放电状态时，基于电池管理系统，估算并采集一段历史时间内的电池真实SOC值SOCR；
步骤S2，判断电池是否即将进入满充或者满放状态，若是，则进入步骤S4；若否，则进入步骤S3；
步骤S3，基于ΔSOC以及不同的SOCR的状态，获得相应的PI控制参数，从而调节显示SOC值SOCD，以完成显示SOC的控制，其中，ΔSOC=|SOCR-SOCD|；
步骤S4，基于ΔSOC，获得相应的PD控制参数，从而调节显示SOC值SOCD，以完成显示SOC的控制；
在步骤3中，具体的，基于一段历史时间内的电池真实SOC值数据，将ΔSOC划分为多个区间，基于ΔSOC划分的多个区间，判断此时的SOCR为正常状态或跳变状态，基于不同的SOCR的状态，选择相应的PI控制参数调节SOCD；
当ΔSOC<ΔSOCmix时，则判断SOCR为正常状态，采用传统的PI控制调节SOCD；
当ΔSOC≥ΔSOCmix时，则判断SOCR为跳变状态，基于ΔSOC位于不同的区间选用不同的模糊控制器调节KP与Ki调节SOCD的追随快慢；
其中，ΔSOCmix为区间内ΔSOC的最小值；
步骤S31，在步骤S3中，将ΔSOC分为[ΔSOCmin，ΔSOCmid(1),ΔSOCmid(2),ΔSOCmax]四个区间，判断ΔSOC≥ΔSOCmax 是否成立，若成立，则通过模糊控制器控制Kp(max)与Ki（max）的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束；若不成立，则进入步骤32；
步骤S32，判断ΔSOC≥ΔSOCmid(2)是否成立，若成立，则通过模糊控制器的控制Kp(mid(2))与Ki（mid(2)）的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束；若不成立，则进入步骤33；
步骤S33，判断ΔSOC≥ΔSOCmid(1)是否成立，若成立，则通过模糊控制器的控制Kp(mid(1))与Ki（mid(1)）的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束；若不成立，则进入步骤34；
步骤S34，判断ΔSOC≥ΔSOCmin是否成立，若成立，则通过模糊控制器的控制来控制Kp(min)与Ki（min）的值，使SOCD向SOCR追随，追随完成后结束；若不成立，则直接结束；
在步骤S3中，跳变状态下SOCD的具体调节方法为：判断SOCR跳变后的持续时间Δt是否大于设定值，若小于设定值，则保持SOCD跳变前的值；若大于设定值，则基于ΔSOC所处区间，通过相应的Kp与Ki调节SOCD，追随SOCR。
2.根据权利要求1所述的一种自适应显示SOC的控制方法，其特征在于：在步骤S4中，具体的，将ΔSOC与电池电流Ibat作为模糊控制器的输入，输出PD控制中的参数Kp与Kd，定义ΔSOC，Ibat，Kp，Kd的隶属度函数，当电池即将满充或满放时，通过输入的ΔSOC，Ibat 推理出合适的Kp与Kd，基于Kp与Kd，调节并输出SOCD。
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