一種準確估算soc的方法
2023-12-05 08:31:06 1
專利名稱：一種準確估算soc的方法
技術領域：
本發明涉及電池管理領域，特別涉及一種能準確估算SOC的方法。
背景技術：
電池剩餘電量又稱電池的荷電狀態(State of Charge ;S0C)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餘電量，保證SOC維持在合理的範圍內，防止過充或過放對電池損傷，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。目前國內外在對電池SOC的準確估算方面已做了大量研究，實際產品應用中由於電池管理系統硬體條件的限制，常用的方法仍然是簡單有效的開路電壓法和安時積分法相結合。開路電壓法需要電池靜置足夠長的時間，同時SOC值隨開路電壓變化明顯，當電池管理系統經過靜置而上電工作時，根據單體電壓估算電池的初始SOC值。而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，然後估算電池的動態SOC值。安時積分法對電流採樣精度要求較高，否則長時間運行後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，由於電池管理系統的硬體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。磷酸鐵鋰電池由於具有很平坦的充、放電平臺，而電池管理系統的SOC需要精度較高，而且是實時的在線估計，開路電壓法也就不太適合磷酸鐵鋰電池。而安時積分法存在累計誤差，目前國家標準要 求誤差不能超過8%，安時積分法不容易滿足此要求。
發明內容
基於此，有必要提供一種利用電池不同溫度、不同倍率下的充電曲線，根據電池充電時的單體電壓修正SOC的方法。本發明通過下述方案實現
一種準確估算SOC的方法，利用電池在不同溫度、不同倍率下的充電曲線，根據電池充電時的單體電壓修正S0C，提高SOC估算精度，包括低端修正和高端修正兩部分，其中，低端修正的步驟具體包括
(O獲取電池當前的電流I，單體電壓Vi，平均單體電壓Va，溫度T和額定電量Q等電池系統的參數信息；
(2)通過電池當前的電流方向判斷電池是否處於充電狀態，若電池處於充電狀態則進入步驟(3)，否則進入高端修正部分；
(3)判斷平均單體電壓Va是否處於所述充電曲線的低端線性區間內，即乂^'，若處於低端線性區間則進入步驟(4)，否則進入高端修正部分；
(4)根據電池電流I和額定電量Q計算當前的充電倍率C，公式為C=I/Q;(5)根據計算所得的充電倍率C、溫度T和單體電壓Vi查表估算SOC修正值；
高端修正的步驟具體包括
(6)根據單體電壓Vi，總電壓V，實際充電電流I $和允許充電電流I #等條件判斷電池當前充電是否結束，即是否處於所述充電曲線的高端充滿點，若處於高端充滿點則進入步驟(7)，否則進入步驟(9)；
(7)判斷電池的SOC是否小於100%且Va大於Vh，若滿足則進入步驟(8)，否則進入步驟(9)；
(8)將SOC修正為100%，即修正後的電池達到充滿的狀態；
(9)輸出修正後的SOC值，如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上則輸出修正後的SOC值，否則不修正，避免SOC值不必要的跳變。具體的，充電時電流方向為負，電流值小於零；放電時電流方向為正。具體的，所述步驟(2)中的持續時間t通常取I分鐘以消除能量回饋產生充電電流的情況。具體的，所述步驟(5)中所查的估算SOC表格是大量實際測試得到的真實數據。本發明相對於現有技術，具有的優點和有益效果為
本發明增加了 SOC修正機會、提高了 SOC估算精度、簡單易行、容易推廣和使用。本發明在開路電壓法和安時積分法的基礎上，充分利用充電曲線的低端和高端修正S0C。由於本發明增加了充電過程中的SOC低端修正，尤其可以提高充電中斷情況下的SOC估算精度。
1、圖1是本發明一實施例中的磷酸鐵鋰電池室溫下的O. 2C和IC的充電曲線。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明的一種估算SOC的方法進行說明。本發明針對現有技術方法的不足，提供一種簡單易用的充分利用電池充電曲線的低端線性區間和高端充滿點修正SOC的方法。如圖1所示一種磷酸鐵鋰電池不同充電倍率下的充電曲線，通過分析發現在曲線低端存在一段線性區間，通常當SOC低於30%時，充電時的SOC值隨單體電壓變化較明顯。同樣在曲線高端當電池充滿時，單體電壓超出磷酸鐵鋰平臺電壓較多，所以可利用充電曲線的兩個特殊區段進行充電時的SOC修正。在低端修正部分，獲取電池當前的電流I，單體電壓Vi，平均單體電壓\，溫度T和額定電量Q等電池系統的參數信息等電池系統信息。然後根據電池當前電流方向和持續時間t判斷電池是否處於充電狀態若電池處於充電狀態則判斷平均單體電壓Va是否處於所述充電曲線的低端線性區間內，即VA〈'，若處於線性區間則根據電池電流I和額定電量Q，計算當前的充電倍率C，公式為C=I/Q，否則進入步驟(6);根據電池電流計算當前充電倍率C = I / Q ;根據充電倍率C、溫度T和單體電壓查表估算SOC修正值。在高端修正部分，單體電壓Vi，總電壓Vy實際充電電流I $和允許充電電流IΛ等條件判斷電池當前充電是否結束，即是否處於高端充滿點。若處於高端充滿點則判斷電池的SOC是否小於100%，且Va大於VH』否則輸出修正後的SOC值；判斷電池是否S0C〈100%且Va > VH。若滿足則將SOC修正為100%，即修正後的電池達到充滿的狀態，否則輸出修正後的SOC值。此修正SOC為100%，即電池達到充滿狀態；輸出修正後的SOC值。如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上則輸出修正後的SOC值，否則不修正，避免SOC值不必要的跳變。在通電過程中，通常充電時電流方向為負，電流值小於零。放電時電流方向為正，電流值大於零。持續時間t通常取I分鐘，消除能量回饋產生充電電流的情況。若電流方向為負且持續I分鐘，則認為電池已進入充電狀態，進入判斷平均單體電壓Va是否處於所述充電曲線的低端線性區間內，即乂/'，。所查的估算SOC表格是大量實際測試得到的真實數據；本發明的修正方法需要該測試數據的支持，通常充電倍率以O. 2C為間隔，範圍為O. 2C至IC ;溫度T以20°C為間隔，範圍為-15度至45度，根據上述條件對磷酸鐵鋰電池進行充電曲線測試。估算時根據單體電壓在相近的充電曲線上查找對應的SOC值，然後採用線性插值的辦法處理中間點數據。充電曲線測試越詳盡，所估算的SOC值越準確。如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上，則輸出修正後的SOC值，否則不修正，避免SOC值不必要的跳變。當低端修正條件不滿足時，直接進入高端修正過程；當高端修正條件也不滿足時，則修正過程直接結束。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍 應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種準確估算SOC的方法，其特徵在於，其利用預存的電池在不同倍率下的充電曲線及對應的SOC值進行SOC修正，所述估算SOC的方法包括低端修正和高端修正兩部分，其中，低端修正部分包括步驟 (1)通過電池管理系統實時至少獲取電池當前的電流I，單體電壓Vi，平均單體電壓VA，溫度T和額定電量Q ; (2)判斷電池是否處於充電狀態，若電池處於充電狀態則進入步驟(3)，否則進入高端修正部分； (3)判斷平均單體電壓Va是否處於所述充電曲線的低端線性區間內，即VA〈'，其中\為單體電壓下限閥值，若處於低端線性區間則進入步驟(4)，否則進入高端修正部分； (4)根據電池電流I和額定電量Q計算當前的充電倍率C; (5)根據所述充電倍率C、溫度T和單體電壓Vi查表估算SOC修正值； 所述高端修正部分包括步驟 (6)判斷電池當前充電是否結束，即是否處於所述充電曲線的高端充滿點，若處於高端充滿點則進入步驟(7)，否則進入步驟(9)； (7)判斷電池的SOC是否小於100%且Va大於Vh，其中Vh為單體電壓上限閥值，若滿足則進入步驟(8)，否則進入步驟(9)； (8)將SOC修正為100%，即修正後的電池達到充滿的狀態； (9)輸出修正後的SOC值，如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上則輸出修正後的SOC值，否則不修正。
2.根據權利要求1所述的一種準確估算SOC的方法，其特徵在於，所述步驟(2)的方向規定為充電時電流方向為負，電流值小於零；放電時電流方向為正。
3.根據權利要求1所述的一種準確估算SOC的方法，其特徵在於，所述步驟(2)中的持續時間t取I分鐘以消除能量回饋產生充電電流的情況。
4.根據權利要求1所述的一種準確估算SOC的方法，其特徵在於，所述步驟(5)中所查的估算SOC表格是大量實際測試得到的真實數據。
全文摘要
一種準確估算SOC的方法，利用電池在不同溫度、不同倍率下的充電曲線，根據電池充電時的單體電壓修正SOC，提高SOC估算精度，包括低端修正和高端修正兩部分。本發明增加了SOC修正機會、提高了SOC估算精度、簡單易行、容易推廣和使用。本發明在開路電壓法和安時積分法的基礎上，充分利用充電曲線的低端和高端修正SOC，由於本發明增加了充電過程中的SOC低端修正，尤其可以提高充電中斷情況下的SOC估算精度。
文檔編號G01R31/36GK103048626SQ201210544868
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者劉飛, 文鋒, 阮旭松, 徐志森 申請人:惠州市億能電子有限公司