本发明涉及锂离子电池充放电技术领域，具体而言，涉及用于一种实现锂离子电池最大允许功率(SOP)实时在线预估的方法。
背景技术：
作为锂离子电池管理系统的主要功能之一，最大允许功率预估是在限定的工作电流和电压范围内，对锂离子电池在当前工作状态下可使用的最大充放电功率进行预估，关系电动汽车的能量管理。最大允许放电功率决定了电动汽车的实时加速特性，最大允许充电功率决定了刹车回馈能量的吸收能力。最大允许功率是锂离子电池的隐形状态，受工况、温度、荷电状态及衰减等因素的耦合制约，无法用数学表达式对其统一描述，对应关系的建立需通过大量的实验，且精度难以保证。
技术实现要素：
鉴于现有锂离子电池最大允许功率估算方法存在的上述困难，本发明的实施方法提供一种实现锂离子电池最大允许功率预估的实时在线的方法。
本发明所采用的具体技术方案为：首先，建立锂离子电池的物理模型，通过实际测量获取锂离子电池当前状态下的外部特性参数，如电流、端电压和温度等，估算电池荷电状态(SOC)的同时，获得电池模型极化电压；其次，以估算所得的荷电状态和极化电压为初始条件，以电池允许的最大瞬态充、放电电流为初始试探电流，利用锂离子电池荷电状态估算的物理模型、模型参数及算法，计算电池的端电压与电池充放电限制电压的差值；然后，采用观察法，以电流为调整参数，电池端电压为调整目标，直到趋近上述锂离子电池的充放电电流、电压约束值之一；最后，将满足上述条件的充放电电流与电压的乘积即为锂离子电池当前工作状态下的最大允许充放电功率，进而实现锂离子电池最大功率状态的在线实时预估。
本发明的实现锂离子电池最大功率预估方法的步骤如下：
1)根据锂离子电池充放电的特性，建立锂离子电池的物理模型，该物理模型由理想电压源OCV、电阻R1以及R2C2组成的并联电路串联而成，如图1所示，U2为极化电压，C2为极化电容，R2为极化电阻，τ＝R2×C2为时间常数，I为电池电流。求解模型的状态方程
和量测方程：
U0＝OCV+U2+R2I (2)
可得到电池的荷电状态SOC和极化电压U2；
2)以当前SOC、U2作为状态的变量初值，以最大瞬态充、放电电流为试探电流，再求解ts后的电池模型状态方程，分别得到ts后电池在最大瞬态充、放电电流激励下的端电压n为最大迭代次数)；
3)判断端电压与充放电限制电压的差值是否大于0，即端电压是否超过电压限制若或表明电池功率还未达到最大充放电电流和电压的制约限制，此时电池最大充放电功率值为或最大允许功率估算结束。若或则进行下一步；
4)判断电压差值或是否小于迭代精度ε迭代精度ε绝对值取值范围为0mV～5mV，若满足条件，则此时电池最大功率值也可近似为或最大允许功率估算结束。若电压差值或不满足小于迭代精度ε，进行下一步；
5)将电压差值输入观测器，由观测器根据
计算出电流调整量其中为计算系数，ts为电流持续激励时间。以电流更新步骤2)的试探电流，再求解ts后的电池模型状态方程，分别得到ts后电池在试探电流激励下的端电压继续步骤3～步骤5，直到满足及或及并计算最大允许充放电功率及
6)若上述步骤不能满足及或及且循环迭代次数k＞n，则视为估算失败，结束循环迭代，规避死循环。
本发明的有益效果在于：
根据本发明的方法，在锂离子电池(包括电池单体和电池组)的实际工作工况中，采用观测器方法，利用电池荷电状态(SOC)估算所需的模型、参数及算法，将其估算结果作为最大允许功率状态(SOP)估算的初值，以最大充放电瞬态电流和充放电限制电压为制约条件，通过电流为调整参数，电池端电压为调整目标，实时在线估算锂离子电池的最大允许充放电功率，克服了最大允许充放电功率估算受工况、温度、荷电状态及衰减等因素的耦合制约的难题，且保证了估算的精度。
附图说明
图1是三元锂离子电池的等效电路图；
图2是电池一阶模型simulink模型图；
图3是观测器simulink模型图；
图4是实时计算最大功率流程图；
图5是最大功率预估计算结果图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。
以三元锂离子电池(25安时),工作电流范围为0A～75A,工作电压为3.0V～4.2V为例，如图4所示，本实施例中的步骤如下：
1)根据锂离子电池充放电的特性，建立锂离子电池的物理模型，该物理模型由理想电压源OCV、电阻R1以及R2C2组成的并联电路串联而成，如图1所示。其中，欧姆内阻R1、极化电阻R2、极化电容C2，时间常数τ＝R2×C2，U0为电池端电压，I为电流。求解模型的状态方程
和量测方程：
U0＝OCV+U2+R2I (2)
可得到电池的荷电状态SOC和极化电压U2；
2)在计算当前状态下充电或放电最大功率时，根据荷电状态的不同均可以分为两段，未限功率段与限功率段，分别在不同分段选取一个状态的计算过程来进行说明。
例1：选取当前SOC＝14％、U2＝0V作为状态变量初值，计算此时充电最大功率，以最大瞬态充电电流(75A)为试探电流初值，利用搭建的电池一阶等效电路simulink模型，计算在试探充电电流持续激励10s后电池的端电压n为最大迭代次数)。
simulink模型如图2所示，包括：输入模块1用于提供实时输入电流，常数模块2用于分别设定RC电路两端电压U2和荷电状态SOC初值，积分器模块3，分别用于计算RC电路两端电压U2和荷电状态SOC。辅助计算模块4，用于电池模型量测方程辅助计算，表示bi。输出模块5用于输出计算端电压值。其余的为状态方程系数模块，由量测方程与状态方程联立得到，用于表示输入量输出量与状态变量之间的关系，图中：
A2＝0(在图中省略)，C1＝1，C2＝ai，D＝R1；其中，欧姆内阻R1、极化电阻R2、极化电容C2，时间常数τ＝R2×C2，ηi为库伦系数，Cn为电池标称容量，ai为荷电状态SOC与开路电压OCV分段线性化分段斜率系数，bi为荷电状态与开路电压分段线性化分段截距系数。
判断此时得到的端电压与充电限制电压4.2V的差值，差值小于零，则表明电池功率还未达到最大充电电流和电压的制约限制，此时电池最大充电功率值为即
例2：选取当前SOC＝14％、U2＝0V作为状态变量初值，计算此时放电最大功率，以最大瞬态放电电流(-75A)为试探放电电流初值，利用搭建的电池一阶等效电路simulink模型，计算在试探放电电流持续激励10s后电池的端电压n为最大迭代次数)；
1)判断此时得到的端电压与放电限制电压3.0V的差值，差值大于零，则进行下一步；
2)判断电压差值是否小于迭代精度ε＝0.05mV，电压差值不满足小于迭代精度ε＝0.05mV，进行下一步；
3)将电压差值输入观测器，由观测器根据
观测器simulink模型图如图3所示，其中包括：输入模块1用于提供实时端电压与电压限制值之间的差值ΔUk。系数模块2用于表示设计的观测器系数ξ1、ξ2。输出模块3用于输出通过观测计算得到的电流调整量ΔIk+1。
计算出电流调整量其中为计算系数，持续时间ts＝10s。以放电电流更新步骤2的试探放电电流，再求解10s后的电池模型状态方程，分别得到10s后电池在试探放电电流激励下的端电压继续步骤1～步骤3，直到满足或得到此时试探放电电流并计算最大允许放电功率即
例3：以当前SOC＝80％、U2＝0作为状态变量初值，计算此时充电最大功率，以最大瞬态充电电流(75A)为试探电流初值，利用搭建的电池一阶等效电路simulink模型，计算在试探充电电流持续激励10s后电池的端电压n为最大迭代次数)；
1)判断此时得到的端电压与充电限制电压4.2V的差值，差值大于零，则进行下一步；
2)判断电压差值是否小于迭代精度ε＝0.05mV，电压差值不满足小于迭代精度ε＝0.05mV，进行下一步；
3)将电压差值输入观测器，由观测器根据
计算出电流调整量其中为计算系数，持续时间ts＝10s。以充电电流更新步骤2的试探电流，再求解10s后的电池模型状态方程，分别得到10s后电池在试探充电电流激励下的端电压继续步骤1～步骤3，直到满足或得到此时试探充电电流并计算最大允许放电功率即
例4：以当前SOC＝80％、U2＝0V作为状态变量初值，计算此时放电最大功率，以最大瞬态放电电流(-75A)为试探放电电流初值，利用搭建的电池一阶等效电路simulink模型，计算在试探放电电流持续激励10s后电池的端电压n为最大迭代次数)；
判断此时得到的端电压与放电限制电压3.0V的差值，差值小于零，则表明电池功率还未达到最大充放电电流和电压的制约限制，此时电池最大放电功率值为即
在不同荷电状态下均可在以上四个例子中找到相应符合的情况进行充电或放电最大功率值预估。在不同荷电状态下进行充电或放电最大功率值预估的计算结果如图5所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。