動(dòng)力電池運(yùn)行溫度的自適應(yīng)預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池管理領(lǐng)域，涉及一種動(dòng)力電池運(yùn)行溫度的自適應(yīng)預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)燃油汽車相比，電動(dòng)汽車在行駛經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好程度上有很大優(yōu)勢(shì)，但電動(dòng)汽車中動(dòng)力電池的性能受溫度的影響較大，不同溫度下電池參數(shù)、電壓輸出和放電效率有所不同，使得不同溫度下的電池最大功率和剩余可用能量有差別，影響實(shí)車使用中車輛的功率能力和續(xù)駛里程，因此在電池管理系統(tǒng)中需重點(diǎn)考慮溫度的影響。除環(huán)境溫度差異導(dǎo)致的動(dòng)力電池性能變化之外，動(dòng)力電池未來充放電過程中的產(chǎn)熱也會(huì)導(dǎo)致溫度變化，造成性能的變化。因此，為了提升動(dòng)力電池性能的預(yù)測(cè)精度，需要用實(shí)時(shí)可用的方法對(duì)電池充放電過程中的溫度變化進(jìn)行預(yù)測(cè)。
[0003]然而，目前在動(dòng)力電池充放電過程的溫度預(yù)測(cè)方面，大多采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行電池溫度的預(yù)測(cè)，該方法需要基于大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，使用不方便，且該方法主要應(yīng)用于固定電流倍率的電池溫度預(yù)測(cè)，也不利于實(shí)車正常行駛過程中動(dòng)力電池的溫度預(yù)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，確有必要提供一種可以方便應(yīng)用的動(dòng)力電池運(yùn)行溫度的自適應(yīng)預(yù)測(cè)方法。
[0005]一種動(dòng)力電池運(yùn)行溫度的自適應(yīng)預(yù)測(cè)方法，該方法包括以下步驟:S1:在動(dòng)力電池動(dòng)態(tài)充放電過程中，采集某一時(shí)刻引起動(dòng)力電池溫度變化的真實(shí)數(shù)據(jù)，獲得動(dòng)力電池運(yùn)行時(shí)的電流預(yù)測(cè)值，并確定溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)初始值以及產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)初始值；S2:基于所述引起動(dòng)力電池溫度變化的數(shù)據(jù)和電流預(yù)測(cè)值，并結(jié)合所述溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)初始值與產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)初始值，進(jìn)行充放電過程中的動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)值Tfut和動(dòng)力電池產(chǎn)熱量預(yù)測(cè)值Qfut的耦合計(jì)算；S3:對(duì)溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)以及產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)辨識(shí)，得到修正后的溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)以及產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)；以及S4:根據(jù)所述修正后的溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)以及產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)計(jì)算所述動(dòng)力電池運(yùn)行溫度。
[0006]本發(fā)明提供的動(dòng)力電池運(yùn)行溫度的自適應(yīng)預(yù)測(cè)方法，在預(yù)測(cè)過程中，通過動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)值和動(dòng)力電池產(chǎn)熱量預(yù)測(cè)值的耦合計(jì)算，以及對(duì)動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)和電池產(chǎn)熱量計(jì)算的參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)辨識(shí)，可以在運(yùn)行過程中對(duì)電池溫度預(yù)測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化，得到的溫度預(yù)測(cè)結(jié)果比較精確；且可以適用于變化的電流倍率，以及不同散熱條件和不同產(chǎn)熱情況下的動(dòng)力電池溫度的預(yù)測(cè)過程；該方法可以僅通過采集某一個(gè)或幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)的真實(shí)數(shù)據(jù)，以及動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)值和動(dòng)力電池產(chǎn)熱量預(yù)測(cè)值，對(duì)動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)和電池產(chǎn)熱量計(jì)算的參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)辨識(shí)，方法簡(jiǎn)單。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中動(dòng)力電池運(yùn)行溫度的自適應(yīng)預(yù)測(cè)方法的流程示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)值Tfut和動(dòng)力電池產(chǎn)熱量預(yù)測(cè)值Q fut的親合關(guān)系不意圖。
[0009]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)自適應(yīng)辨識(shí)過程示意圖。
[0010]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中動(dòng)力電池運(yùn)行溫度預(yù)測(cè)結(jié)果的自適應(yīng)修正過程示意圖。
[0011]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)自適應(yīng)辨識(shí)過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0013]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供一種動(dòng)力電池運(yùn)行溫度的自適應(yīng)預(yù)測(cè)方法，其包括以下步驟:
51:在動(dòng)力電池動(dòng)態(tài)充放電過程中，采集某一時(shí)刻引起動(dòng)力電池溫度變化的真實(shí)數(shù)據(jù)，預(yù)估動(dòng)力電池運(yùn)行時(shí)的電流預(yù)測(cè)值，并確定溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)初始值以及產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)初始值；
52:基于所述引起動(dòng)力電池溫度變化的真實(shí)數(shù)據(jù)和電流預(yù)測(cè)值，并結(jié)合所述溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)的初始值以及產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)的初始值，進(jìn)行充放電過程中的動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)值Tfut和動(dòng)力電池產(chǎn)熱量預(yù)測(cè)值Q fut的耦合計(jì)算；
53:對(duì)所述溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)以及產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)辨識(shí)，得到修正后的溫度預(yù)測(cè)模型參數(shù)以及產(chǎn)熱計(jì)算模型參數(shù)；以及
S4:根據(jù)所述修正后的溫度預(yù)測(cè)模型參數(shù)以及產(chǎn)熱計(jì)算模型參數(shù)預(yù)測(cè)所述動(dòng)力電池的運(yùn)行溫度。
[0014]步驟SI中，所述引起動(dòng)力電池溫度變化的數(shù)據(jù)包括動(dòng)力電池真實(shí)溫度Tbat,_s、環(huán)境溫度Tmv、真實(shí)電流值Ibat，_s，以及真實(shí)端電壓值ubat，_s。所述電流預(yù)測(cè)值可以根據(jù)車輛實(shí)際行駛中對(duì)動(dòng)力電池的電流需求以及具體的充放電工況等得到。所述溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)包括產(chǎn)熱參數(shù)kT，gm和散熱參數(shù)k T, disso所述產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)包括焦耳產(chǎn)熱的電池內(nèi)阻參數(shù)Ra_和電化學(xué)反應(yīng)的可逆熱參數(shù)U arevo所述溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)初始值以及產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)初始值可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)隨機(jī)確定，也可以通過初始的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)獲得較準(zhǔn)確的溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)初始值以及產(chǎn)熱計(jì)算模型的參數(shù)初始值。
[0015]步驟S2中，由于動(dòng)力電池溫度在很大程度上取決于動(dòng)力電池產(chǎn)熱量，而動(dòng)力電池產(chǎn)熱量又受到動(dòng)力電池溫度的影響，因此在充放電過程中進(jìn)行動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)，需要對(duì)動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)值Tfut和動(dòng)力電池產(chǎn)熱量預(yù)測(cè)值Qfut進(jìn)行耦合計(jì)算。請(qǐng)參閱圖2，圖2中點(diǎn)劃線圍成的區(qū)域?qū)?yīng)動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)值Tfut的計(jì)算過程，雙點(diǎn)劃線圍成的區(qū)域?qū)?yīng)動(dòng)力電池產(chǎn)熱量預(yù)測(cè)值Qfut的計(jì)算過程。
[0016]在所述動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)值Tfut的計(jì)算過程中，所述動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)值Tfut采用實(shí)時(shí)性較好的集總參數(shù)熱模型進(jìn)行計(jì)算。具體的，將動(dòng)力電池充放電過程的時(shí)間點(diǎn)分別記為tp t2,...，tk_1； tk,...，tmd，其中tk時(shí)刻的溫度預(yù)測(cè)值Tfut，k由前一時(shí)刻tk_4應(yīng)的溫度預(yù)測(cè)值TfuUf tk時(shí)刻對(duì)應(yīng)的產(chǎn)熱量預(yù)測(cè)值Q fut，k以及t k時(shí)刻對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度值!_進(jìn)行計(jì)算，滿足關(guān)系式:
Tfut，k Tfut，k-l+k]1，gen*Qfut，k+k]1，diss* (Tfut，k-1 Tenv) (I)， 動(dòng)力電池產(chǎn)熱量預(yù)測(cè)值Qfut，k由tk時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電流預(yù)測(cè)值Ifut，k，產(chǎn)熱參數(shù)，以及充放電導(dǎo)致的荷電狀態(tài)(SOC)變化和溫度變化進(jìn)行計(jì)算。所述動(dòng)力電池產(chǎn)熱量預(yù)測(cè)值Qfut，k包括焦耳產(chǎn)熱預(yù)測(cè)值Qfut>，k和電化學(xué)反應(yīng)可逆熱預(yù)測(cè)值Qfut@v，k。焦耳產(chǎn)熱值Qfut>，k由電流預(yù)測(cè)值Ifut,k和動(dòng)力電池內(nèi)阻參數(shù)R α_進(jìn)行計(jì)算，而動(dòng)力電池內(nèi)阻R 受多種因素影響，包括S0C、動(dòng)力電池溫度和動(dòng)力電池衰減情況。其中，SOC可根據(jù)電流預(yù)測(cè)值Ifut,k進(jìn)行計(jì)算，tk時(shí)刻的SOC值記為S0Cfut，k。由于tk時(shí)刻的動(dòng)力電池內(nèi)阻參數(shù)采用前一時(shí)刻t η的動(dòng)力電池溫度Tfut^1進(jìn)行衡量，而電池衰減對(duì)內(nèi)阻參數(shù)的影響較為緩慢，主要通過內(nèi)阻自適應(yīng)辨識(shí)進(jìn)行體現(xiàn)。因此，tk時(shí)刻的焦耳產(chǎn)熱值Q fut，_，k滿足關(guān)系式:
Qfut, jou, k f (Ifut’k，Rq，jou (SOCfut, k，Tfut, k-1) ) (2)o
[0017]電化學(xué)反應(yīng)可逆熱Qfut，rev；k對(duì)應(yīng)的產(chǎn)熱參數(shù)U α也與荷電狀態(tài)SOC和電池溫度相關(guān)，電池衰減對(duì)可逆熱的影響可以忽略。因此&時(shí)刻的可逆熱值0__，1;滿足關(guān)系式:
Qfut，rev, k (Ifut，k，U
Q, rev
(SOCfut, k, Tfut, H)) (3 ) o
[0018]通過關(guān)系式(I) (2) (3)可以分別計(jì)算出t1; t2,…，V1, tk,…，tmd時(shí)刻的動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)值和產(chǎn)熱量預(yù)測(cè)值。
[0019]步驟S3中，請(qǐng)參閱圖3，需要自適應(yīng)辨識(shí)的溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)為產(chǎn)熱參數(shù)kT，gm和散熱參數(shù)kT，diss。該溫度預(yù)測(cè)模型的參數(shù)的自適應(yīng)辨識(shí)過程包括:通過比較相同時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)力電池溫度預(yù)測(cè)值Tfut和傳感器采集的電池真實(shí)溫度值T到一預(yù)測(cè)誤差Δ Tbat，pMd;基于該預(yù)測(cè)誤差Λ T bat，pral對(duì)溫度預(yù)測(cè)模型中的產(chǎn)熱參數(shù)k T，gm和散