基于未来电压计算的电池剩余放电能量的预测方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池管理技术领域，特别涉及一种基于未来电压计算的电池剩余放电能量的预测方法及系统。
【背景技术】
[0002]与传统燃油汽车相比，电动汽车在减小环境污染和降低行驶油耗上有很大优势，发展前景较好。但当前电动汽车的续驶里程普遍较短，在日常使用中较不方便。为精确用户的驾驶信息，需提供较精确的车辆续驶里程估计值。动力电池作为电动汽车的能量储存单元，其剩余放电能量直接影响车辆的续驶里程，需要进行重点研究。
[0003]在电动汽车实际使用过程中，动力电池的剩余放电能量受到使用工况和使用环境的影响，在不同使用情况下的变化较大。某一时刻的电池剩余放电能量是指在某一使用工况下从当前时刻到放电截止时刻的过程中，电池累计放出的能量。影响电池剩余放电能量的因素很多，如电池端电压、荷电状态S0C、充放电电流工况、电池温度等等，这些因素影响电池可放出的能量的大小，进而造成不同工况下电动汽车续驶里程的差异。
[0004]目前已有一些方法对动力电池剩余电量或剩余放电能量进行估计，但其中部分方法针对的是电池剩余电量、荷电状态SOC的估计问题，电池剩余电量针对的是放电中的剩余电荷量，不能体现动态放电过程中端电压对剩余能量的影响。另外一些方法虽然对电池剩余可用能量进行了专门估计，但其中涉及较多标定过程，且对动态过程中端电压的变化过程描述的较简单，可能会影响电池剩余可用能量的估计精度。电池剩余放电能量对应的是电池未来运行过程中的累计，需要对电池未来运行过程进行详细分析，才能得到准确的剩余能量预测结果。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本发明的一个目的在于提出一种基于未来电压计算的电池剩余放电能量的预测方法，该方法能够实时预测动力电池的剩余放电能量，且精确度较高。
[0007]本发明的另一个目的在于提供一种基于未来电压计算的电池剩余放电能量的预测系统。
[0008]为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种基于未来电压计算的电池剩余放电能量的预测方法，包括以下步骤:采集动力电池的电池数据，并确定未来运行过程的充放电电流预测值，其中，所述电池数据包括电流测量值、端电压测量值和温度测量值；根据所述电流测量值和所述动力电池的电池模型对所述动力电池在未来运行过程中的端电压进行实时预测，以得到端电压预测序列；根据所述端电压预测序列和所述电流预测值计算所述动力电池的剩余放电能量；实时更新端电压预测序列，并根据更新后的端电压预测序列对所述动力电池的剩余放电能量进行更新。
[0009]另外，根据本发明上述实施例的基于未来电压计算的电池剩余放电能量的预测方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0010]在一些示例中，在根据所述电流测量值和所述动力电池的电池模型对所述动力电池在未来运行过程中的端电压进行实时预测的过程中，其中，预测的时间范围是从当前时刻t到放电截止时刻tOTd，得到的端电压预测序列ufut，s_(t)是端电压在当前时刻t到放电截止时刻tOTd这一时间段上的电压序列。
[0011 ] 在一些示例中，所述根据所述电流测量值和所述动力电池的电池模型对所述动力电池在未来运行过程中的端电压进行实时预测，以得到端电压预测序列，进一步包括:在动力电池的运行过程中的不同时刻进行端电压预测，得到多组端电压预测序列，其中，预测时间点为tptptp...、t1、...、tn，对应多组端电压预测序列分别为，、Ufut,sf;qu(t2)、
ufut,sequ(t3).....Ufuti sequ(tx).....Ufutisequ (tn)，其中，不同时刻的电压预测时间段不同，^时刻对应的预测时间范围是从h时刻到放电截止时刻t OTd。
[0012]在一些示例中，通过如下公式计算所述动力电池的剩余放电能量:
[0013]Efut Ct1) = f Ufut (tfut, tx) *Ifut (tfut, tx) *dtfut，
[0014]其中，Ufut^qua1)和电Ifut^qua1)分别为时间点^对应的端电压预测序列和电流预测值，EfutU1)为时间点h对应的电池的剩余放电能量，积分时间段t fut的起止时刻为当前时刻^和放电截止时刻t OTd。
[0015]在一些示例中，进一步包括:根据当前时刻^得到未来时间点t fut电池的剩余放电能量值Efut (tfut, t；)，具体计算公式为:
[0016]Efut (tfut, tx) = f Ufut (tfut_!, tx) *Ifut (tfut_!, tx) *dtfut, I，
[0017]其中，Ufut^qua1)和Ifut^qua1)为当前时刻h对应的端电压预测序列和电流预测值，时间积分tfutil的起止时刻为未来时刻t-和放电截止时刻tOTd，当前时刻h对应的端电压预测序列为Ufut^quai)，对应时间段为&到放电截止时间t OTd。
[0018]在一些示例中，所述实时更新端电压预测序列，并根据更新后的端电压预测序列对所述动力电池的剩余放电能量进行更新，进一步包括:在实时运行过程中，根据最新获得的一组端电压预测序列确定当前时刻动力电池的剩余放电能量的初步预测值，具体的计算公式为:
[001 9] Efut，ori (tpres，?^) f Ufut pres，ti) *Ifut (tfut, pres，Dpres，
[0020]其中，t_s为当前时刻，且t pras在预测时间点t i之后，而未达到下一个预测时间点t1+1，Efut^qua1)为^时刻的端电压预测序列，积分时间段tfut，pras的起止时刻为当前时刻tpras到放电截止时刻t end；
[0021]当动力电池运行到t1+1时刻点时，预测结果进行更新，根据t 1+1时刻对应的的端电压预测序列Efut,Sf；qu(ti+1)计算动力电池的剩余放电能量。
[0022]在一些示例中，还包括:根据当前的电池数据采集结果对所述动力电池的剩余放电能量的初步预测值进行修正，以得到动力电池的剩余放电能量的实时预测值，具体计算公式如下:
[0023]Efut (tpres，?^) Efut，ori (tpres，ti) + A Efut (tpres，meas, I bat, meas)，
[0024]其中，t_s为当前时刻，且t pras在预测时间点t i之后，而未达到下一个预测时间点t1+1，Efut10r1 (tpres, tx)为动力电池的剩余放电能量的预测初步值，其对应^时刻的端电压预测序列，Ubat，_JP I bat，_s为当前时刻t pras对应的电流测量值和电压测量值，AE fut(tp_，t,J Ubat，meas? Ibat.meas)为修正项。
[0025]本发明第二方面的实施例还提供了一种基于未来电压计算的电池剩余放电能量的预测系统，包括:采集模块，用于采集动力电池的电池数据，并确定未来运行过程的充放电电流预测值，其中，所述电池数据包括电流测量值、端电压测量值和温度测量值；端电压计算模块，用于根据所述电流测量值和所述动力电池的电池模型对所述动力电池在未来运行过程中的端电压进行实时预测，以得到端电压预测序列；电量计算模块，用于根据所述端电压预测序列和所述电流预测值计算所述动力电池的剩余放电能量；修正模块，用于实时更新端电压预测序列，并根据更新后的端电压预测序列对所述动力电池的剩余放电能量进行更新。
[0026]根据本发明的实施例，根据数据采集和未来电流输入情况，对电池未来运行过程中的端电压变化进行预测，并在充放电过程中根据采集到的最新数据对电压预测值进行实时更新。基于