本發明涉及電池管理領域，特別涉及一種新型的電動汽車動力電池SOC估算方法。
背景技術：
電池剩余電量又稱電池的荷電狀態(State of Charge；SOC)是電池狀態的重要參數之一，為電動汽車整車的控制策略提供依據。精確估算當前電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內，防止過充或過放對電池造成損傷，為我們合理利用電池、提高電池使用壽命、降低維護成本提供了技術方向。如何準確又可靠得獲得電池SOC值是電池管理系統最基本也是最重要的任務。
目前國內外整車企業、動力電池公司、科研院所對電動汽車的動力電池荷電狀態估算做了大量研究，安時積分法是目前應用最廣泛、最簡單易行的估算方法。在電池系統工作過程中，將電池的充放電電流對時間進行積分運算，然后估算電池的動態SOC值。安時積分法對電流采樣精度要求較高,否則長時間運行后可能產生較大的累積誤差，實際上目前安時積分法因此存在一定的誤差。此外常見的還有卡爾曼濾波法和模糊神經網絡法，由于電池管理系統的硬件限制和算法自身的成熟度，目前還未得到大量實際應用驗證。
技術實現要素：
本發明的目的在于提出一種全新的電動汽車動力電池SOC估算方法，相比較于現有方法，其適應力強，原理簡單，計算量小，易于實現。
為實現上述發明目的，本發明提出一種新型的電池SOC估算方法，采用如下步驟實現：
(1)、將電池組作為一個整體，定義電池組每升高1℃所吸收的熱量為電池的整體平均熱容。通過離線實驗測出電池的整體平均熱容
(2)、通過電池管理系統實時獲取前一時刻電池的SOC(t-Δt)，電池初始時刻的開路電壓電池溫度Tt，電動機實時的輸入電壓U電機t、輸入電流I電機t等信息；初始時刻表示汽車啟動的時刻。
(3)、通過空氣流量傳感器、溫度傳感器分別得到當前的電池空氣冷卻系統單位時間內的流量v(t)，進口空氣溫度T進(t)，出口空氣溫度T出(t)，電池空氣冷卻系統內的管壁若干段的溫度T管i(t)(i＝1,2,3,4,……n，n為管壁段數)信息；
(4)、定義電池的SOC為電池剩余電量占電池總電量的比值。由上述步驟得到的數據，通過本專利所建立估算公式對電動汽車動力電池的SOC進行估算；
(5)將估算的SOC值返回到電池管理系統中，作為估算下一時刻電池剩余SOC的數據；重復步驟(2)至(5)。
具體的，在步驟(1)中，在離線測量電池的整體平均熱容時，測量電池組的若干個位置溫度求其平均值作為電池組的溫度。具體地，可以對電池進行隔熱環境下加熱，測試出電池組溫度每升高1℃需要吸收的熱量，即為電池組的整體平均熱容。
具體的，在步驟(3)中，因為冷卻空氣流通的管道壁的溫度不均勻，所以將管道平均分成n段進行測量計算。
具體的，在步驟(4)中所涉及的估算方程是從能量守恒的角度上建立的，其中忽略了冷卻管道壁對外的熱量損失。所建立的電池組的當前SOC估算公式具體如下：
其中，為電池的初始時刻的電量，計算公式為：
ε為電池循環充放電壽命影響系數，QN為電池的額定電量，為電池初始時刻SOC。
Et為當前時刻電池的剩余電量，計算公式為：
Et＝Et-Δt-W電機Δt-W電器Δt-Q電池Δt-Q冷卻Δt-Q電路Δt
其中Et-Δt為電池上一時刻的剩余電量。
W電機Δt為Δt時間內電動機消耗的總能量，為電動機發熱消耗的能量與電機所做的功之和，計算公式為：W電機Δt＝U電機t·I電機t
W電器Δt為Δt時間內車輛上各個用電器消耗的總能量之和。具體計算方法采用和上述求電動機消耗能量W電機Δt相同的方法求出。
Q電池Δt為Δt時間內電池發熱升溫所消耗的能量，因此Q電池Δt的值必須大于0，本發明規定如果Q電池Δt<0，則令Q電池Δt＝0。所以Q電池Δt的計算公式為：
Tt-Δt表示前一時刻的電池溫度。
Q電路Δt為Δt時間內電路導線所消耗的能量，為各個電路導線發熱所消耗的能量之和。所述電路導線是指電池連接各用電器的線路。計算公式為：
Q電路Δt＝ΣI電路Δt2RΔt
I電路Δt表示流過電路導線的電流，R表示導線等效電阻。
Q冷卻Δt為Δt時間內電池冷卻系統帶走的能量，計算公式為：
ρ空氣為空氣的密度，c空氣為空氣的比熱容，m管壁為一段管壁的質量，c管壁為管壁的比熱容；T管i(t-Δt)為前一時刻管壁各段的溫度。
本發明的有益效果：
1、本發明建立了一種新型的的電動汽車動力電池的SOC在線估算方法。從能量守恒的角度出發，用電池所儲存的能量減去電動汽車各個部分所消耗的能量，得到電池剩余的能量，從而估算出電池當前的SOC狀態。
2、本發明估算方法不用考慮電池內部復雜的電化學機理，避開了當前普遍采用的電池模型所存在的誤差。由于不存在電流的累計誤差，因此對電流的采樣精度要求不高。其原理簡單，適應能力強，計算量小，可以簡單便捷的完成電池SOC的實時在線估算。同時對電池管理系統的硬件要求較低，更加容易實現產業化。
附圖說明
圖1是用于估算電動汽車動力電池剩余SOC的控制系統結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，在估算電池SOC時需要用到電池管理系統、溫度傳感器、空氣流量傳感器、ECU、CAN總線、儀表等車載部件。具體而言，將電池狀態檢測模塊、溫度傳感器、空氣流量傳感器采集的數據信息通過CAN總線傳遞給ECU，ECU根據系統提供的信息，按照本發明所設計的公式，計算出當前電池SOC，然后通過CAN總線將當前電池SOC傳遞給儀表顯示。同時其返回到電池管理系統中去，作為估算下一時刻電池剩余SOC的數據。
下面結合具體實施例和附圖來詳細說明本發明所述的一種電池SOC估算方法步驟：
將電池組看做是一個整體，定義電池組每升高1℃所吸收的熱量為電池的整體平均熱容。通過離線實驗測出電池的整體平均熱容
通過電池管理系統實時獲取前一時刻電池的SOC(t-Δt)，電池初始時刻的開路電壓電池溫度Tt，電動機實時的輸入電壓U電機t、輸入電流I電機t等信息；初始時刻表示汽車啟動的時刻。
然后通過溫度傳感器和空氣流量傳感器分別獲取電池空氣冷卻系統當前的單位時間內的空氣流量v(t)，進口空氣溫度T進(t)，出口空氣溫度T出(t)，冷卻系統管壁若干段的溫度T管i(t)(i＝1,2,3,4,……n)信息。
定義電池的SOC為電池剩余電量占電池總電量的比值。將上述得到的數據，通過CAN總線傳遞給ECU，利用本發明所提估算方法估算電池的SOC，具體的公式如下：
其中，為電池的初始時刻電量，計算公式為：
QN為電池的額定電量，ε電池循環充放電壽命影響系數，表示電池初始時刻SOC。
Et為當前時刻電池的剩余電量，計算公式為：
Et＝Et-Δt-W電機Δt-W電器Δt-Q電池Δt-Q冷卻Δt-Q電路Δt
其中Et-Δt為電池上一時刻的剩余電量。
W電機Δt為Δt時間內電動機消耗的總能量，為電動機發熱消耗的能量與電機所做的功之和，計算公式為：W電機Δt＝U電機t·I電機t。
W電器Δt為Δt時間內車輛上各個用電器(例如空調、車燈、喇叭、顯示屏等)消耗的總能量之和。具體計算方法與上述求電動機消耗能量的方法相同。
Q電池Δt為Δt時間內電池發熱升溫所消耗的能量，因此Q電池Δt的值必須大于0，這里規定如果Q電池Δt<0，則令Q電池Δt＝0。所以Q電池Δt的計算公式為：
Q電路Δt為Δt時間內SOC電路導線所消耗的能量，為各個電路導線發熱所消耗的能量之和。計算公式為：
Q電路Δt＝∑I電路Δt2RΔt；
其中，I電路Δt表示流過電路導線的電流，R表示導線等效電阻。
Q冷卻Δt為Δt時間內電池冷卻系統帶走的能量，計算公式為：
ρ空氣為空氣的密度，c空氣為空氣的比熱容，m管壁為一段管壁的質量，c管壁為管壁的比熱容。
將計算出的當前電池SOC通過從CAN總線將當前電池SOC傳遞給儀表顯示完成當前電池SOC的估算。同時還需將其返回到電池管理系統中去，作為估算下一時刻電池SOC的數據，從而實現對電池SOC的在線連續估算。
上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。