電動汽車動力蓄電池組監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明一種電動汽車動力蓄電池組監(jiān)測方法，該方法通過采集特定型號鉛酸蓄電池組在各種工況下的數(shù)據(jù)樣本,用Matlab中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱對該鉛酸蓄電池組進(jìn)行建模、訓(xùn)練，由微處理器實時完成數(shù)據(jù)采集,基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的迭代計算、通信及顯示，實現(xiàn)對蓄電池剩余容量的實時、準(zhǔn)確預(yù)測。本發(fā)明針對EV配置的鉛酸蓄電池組,繞開影響蓄電池剩余容量繁雜的內(nèi)部因素,提出了一種基于蓄電池外特性構(gòu)建的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,實現(xiàn)了對蓄電池剩余容量的實時、準(zhǔn)確預(yù)測。
【專利說明】電動汽車動力蓄電池組監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動汽車動力蓄電池的檢測，具體是一種電動汽車動力蓄電池組監(jiān)測 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電動汽車（EleCtriCVehiCl e，EV)具有低噪聲，幾乎零排放以及綜合利用能源等 突出的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今解決能源、環(huán)保等問題的重要途徑。盡管電動汽車發(fā)展迅速，但是它 的動力源動力蓄電池組，始終是其發(fā)展的瓶頸。蓄電池能量管理技術(shù)正是為解決這一問題 而提出的。其中，預(yù)測EV剩余行使里程，提高電池的工作效率，保證電池處于最佳的工 作狀態(tài)，有效地延長使用壽命，對EV具有重要的意義。
[0003] 然而，處于實際工作狀態(tài)下的蓄電池，內(nèi)部反應(yīng)十分復(fù)雜，影響蓄電池容量的因 素也很多，比如放電速率、放電形式、終止電壓、溫度、電極結(jié)構(gòu)、制造工藝等，這些參數(shù)之 間的關(guān)系往往是高度非線性的。由于這些電池參數(shù)與剩余容量之間的關(guān)系復(fù)雜，而又非線 性，傳統(tǒng)的蓄電池監(jiān)測方法都有一定的局限性，無法實現(xiàn)在線的實時監(jiān)測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種電動汽車動力蓄電池組監(jiān)測方法，本 方法監(jiān)測的對象是某電動汽車所裝配的特定型號的鉛酸蓄電池組。監(jiān)測包括兩個內(nèi)容：鉛 酸蓄電池的剩余容量以及蓄電池在經(jīng)過完全充電后在使用過程中（放電）的剩余容量，也 就是日常使用中的EV剩余行駛里程。蓄電池組的故障檢測包括鉛酸蓄電池組工作性能， 依賴于各串聯(lián)單體蓄電池的狀態(tài)，單體蓄電池因為質(zhì)量等因素造成早期失效。容量下降或 故障會影響整體蓄電池組的工作性能。
[0005] 本發(fā)明一種電動汽車動力蓄電池組監(jiān)測方法，該方法通過采集特定型號鉛酸蓄電 池組在各種工況下的數(shù)據(jù)樣本，用Matlab中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱對該鉛酸蓄電池組進(jìn)行建 模、訓(xùn)練，由微處理器實時完成數(shù)據(jù)采集，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的迭代計算、通信及顯示，實現(xiàn)對 蓄電池剩余容量的實時、準(zhǔn)確預(yù)測。
[0006] 具體地，對于一組已知型號的蓄電池組，在一定的工況條件下，其端電壓U、放電 電流I、溫度T、放電時間H存在一定的對應(yīng)關(guān)系，即：
[0007] U = f (I, T, H) (1)
[0008] 在已知放電電流、端電壓和蓄電池溫度的情況下，可推算出放電時間，進(jìn)而得到 蓄電池的剩余容量。
[0009] 進(jìn)一步地，依據(jù)蓄電池組工況一致性的原則對蓄電池組進(jìn)行故障檢測，對于同一 組型號和使用工作時間相同蓄電池，在大電流放電條件下，各單體蓄電池外特性應(yīng)一致； 若出現(xiàn)較大差異，則可以判定該電路電壓所對應(yīng)的單體蓄電池出現(xiàn)故障。
[0010] 具體地，在用Matlab中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱對該鉛酸蓄電池組進(jìn)行建模、訓(xùn)練中， 所選擇的蓄電池放電電流、溫度和端電壓組成30X3個輸入向量，對應(yīng)實際測定的30個電 池剩余容量的數(shù)值，構(gòu)成了 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的30個輸入輸出樣本對；其中，24個輸入輸 出樣本對用來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，剩余的6個樣本對用來測試網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性。
[0011] 具體地，由于網(wǎng)絡(luò)的各個輸入數(shù)據(jù)常常具有不同的物理意義和量綱，為了使網(wǎng)絡(luò) 一開始訓(xùn)練就給各輸入分量同等重要的地位，要對所有輸入的分量進(jìn)行尺度變換；由于 Sigmoid變換函數(shù)的輸出在0?1或-1?+1之間，將輸入輸出數(shù)據(jù)變換為[_1，1]區(qū)間的 值常用以下變換公式：
[0012] xmid= (xmax+xmin)/2 (2)
[0013] (3)
[0014] 式中：xi為輸入或輸出數(shù)據(jù)；xj為變換后的輸入、輸出數(shù)據(jù)；xmid為數(shù)據(jù)變化范 圍的中間值；xmin為數(shù)據(jù)變化范圍的最小值；xmax為數(shù)據(jù)變化范圍的最大值。
[0015] 由于上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明針對EV配置的鉛酸蓄電池 組，繞開影響蓄電池剩余容量繁雜的內(nèi)部因素，提出了一種基于蓄電池外特性構(gòu)建的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實現(xiàn)了對蓄電池剩余容量的實時、準(zhǔn)確預(yù)測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要 使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對 于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其 它附圖。
[0017] 圖1是40A恒流放電電壓-時間曲線；
[0018] 圖2是實施例中網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的結(jié)果示意圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其 他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020] 處于實際工作狀態(tài)下的蓄電池，內(nèi)部反應(yīng)十分復(fù)雜，影響蓄電池容量的因素也很 多，比如放電速率、放電形式、終止電壓、溫度、電極結(jié)構(gòu)、制造工藝等，這些參數(shù)之間的關(guān) 系往往是高度非線性的。由于這些電池參數(shù)與剩余容量之間的關(guān)系復(fù)雜，而又非線性，傳 統(tǒng)的蓄電池監(jiān)測方法都有一定的局限性，無法實現(xiàn)在線的實時監(jiān)測。
[0021] 然而，對于一組已知型號的蓄電池組，在一定的工況條件下，其端電壓U、放電電 流I、溫度T、放電時間H存在一定的對應(yīng)關(guān)系，即：
[0022] U = f (I, T, H) (1)
[0023] 在已知放電電流、端電壓和蓄電池溫度的情況下，可推算出放電時間，進(jìn)而得到 蓄電池的剩余容量。例如，圖1是6DA150型鉛酸電池在室溫（255)環(huán)境下40A恒流放電 特性。
[0024] 從圖1中可知，蓄電池從11. 8V(設(shè)此時容量為100% )開始放電，9V(設(shè)此時容

【權(quán)利要求】
1. 一種電動汽車動力蓄電池組監(jiān)測方法，其特征在于：通過采集特定型號鉛酸蓄電池 組在各種工況下的數(shù)據(jù)樣本，用Matlab中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱對該鉛酸蓄電池組進(jìn)行建模、 訓(xùn)練，由微處理器實時完成數(shù)據(jù)采集，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的迭代計算、通信及顯示，實現(xiàn)對蓄電 池剩余容量的實時、準(zhǔn)確預(yù)測。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車動力蓄電池組監(jiān)測方法，其特征在于：對于一組已 知型號的蓄電池組，在一定的工況條件下，其端電壓U、放電電流I、溫度T、放電時間H存 在一定的對應(yīng)關(guān)系，即： U = f(I，T，H) (1) 在已知放電電流、端電壓和蓄電池溫度的情況下，可推算出放電時間，進(jìn)而得到蓄電 池的剩余容量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動汽車動力蓄電池組監(jiān)測方法，其特征在于：依據(jù)蓄電池 組工況一致性的原則對蓄電池組進(jìn)行故障檢測，對于同一組型號和使用工作時間相同蓄電 池，在大電流放電條件下，各單體蓄電池外特性應(yīng)一致；若出現(xiàn)較大差異，則可以判定該電 路電壓所對應(yīng)的單體蓄電池出現(xiàn)故障。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的電動汽車動力蓄電池組監(jiān)測方法，其特征在于： 在用Matlab中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱對該鉛酸蓄電池組進(jìn)行建模、訓(xùn)練中，所選擇的蓄電池放 電電流、溫度和端電壓組成30X3個輸入向量，對應(yīng)實際測定的30個電池剩余容量的數(shù) 值，構(gòu)成了 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的30個輸入輸出樣本對；其中，24個輸入輸出樣本對用來訓(xùn) 練網(wǎng)絡(luò)，剩余的6個樣本對用來測試網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動汽車動力蓄電池組監(jiān)測方法，其特征在于：由于網(wǎng)絡(luò)的 各個輸入數(shù)據(jù)常常具有不同的物理意義和量綱，為了使網(wǎng)絡(luò)一開始訓(xùn)練就給各輸入分量 同等重要的地位，要對所有輸入的分量進(jìn)行尺度變換；由于Sigmoid變換函數(shù)的輸出在 0?1或-1?+1之間，將輸入輸出數(shù)據(jù)變換為[_1，1]區(qū)間的值常用以下變換公式：
式中：xi為輸入或輸出數(shù)據(jù)；xj為變換后的輸入、輸出數(shù)據(jù)；xmid為數(shù)據(jù)變化范圍的 中間值；xmin為數(shù)據(jù)變化范圍的最小值；xmax為數(shù)據(jù)變化范圍的最大值。
【文檔編號】G01R31/36GK104375091SQ201410655446
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】熊慶華, 史永凱 申請人:柳州市金旭節(jié)能科技有限公司