專利名稱：一種準(zhǔn)確估算soc的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池管理領(lǐng)域，特別涉及一種能準(zhǔn)確估算SOC的方法。
背景技術(shù)：
電池剩余電量又稱電池的荷電狀態(tài)(State of Charge ;S0C)是電池狀態(tài)的重要參數(shù)之一，為電動(dòng)汽車整車的控制策略提供依據(jù)。精確估算當(dāng)前電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止過充或過放對(duì)電池?fù)p傷，為我們合理利用電池，提高電池使用壽命，降低維護(hù)成本提供了技術(shù)方向。如何準(zhǔn)確又可靠得獲得電池SOC值是電池管理系統(tǒng)最基本也是最重要的任務(wù)。目前國(guó)內(nèi)外在對(duì)電池SOC的準(zhǔn)確估算方面已做了大量研究，實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用中由于電池管理系統(tǒng)硬件條件的限制，常用的方法仍然是簡(jiǎn)單有效的開路電壓法和安時(shí)積分法相結(jié)合。開路電壓法需要電池靜置足夠長(zhǎng)的時(shí)間，同時(shí)SOC值隨開路電壓變化明顯，當(dāng)電池管理系統(tǒng)經(jīng)過靜置而上電工作時(shí)，根據(jù)單體電壓估算電池的初始SOC值。而安時(shí)積分法是目前應(yīng)用最廣泛、最簡(jiǎn)單易行的估算方法。在電池系統(tǒng)工作過程中，將電池的充放電電流對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分運(yùn)算，然后估算電池的動(dòng)態(tài)SOC值。安時(shí)積分法對(duì)電流采樣精度要求較高，否則長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后可能產(chǎn)生較大的累積誤差，實(shí)際上目前安時(shí)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，由于電池管理系統(tǒng)的硬件限制和算法自身的成熟度，目前還未得到大量實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。磷酸鐵鋰電池由于具有很平坦的充、放電平臺(tái)，而電池管理系統(tǒng)的SOC需要精度較高，而且是實(shí)時(shí)的在線估計(jì)，開路電壓法也就不太適合磷酸鐵鋰電池。而安時(shí)積分法存在累計(jì)誤差，目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要 求誤差不能超過8%，安時(shí)積分法不容易滿足此要求。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，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(jù)電池充電時(shí)的單體電壓修正SOC的方法。本發(fā)明通過下述方案實(shí)現(xiàn)
一種準(zhǔn)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(jù)電池充電時(shí)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(dāng)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(tǒng)的參數(shù)信息；
(2)通過電池當(dāng)前的電流方向判斷電池是否處于充電狀態(tài)，若電池處于充電狀態(tài)則進(jìn)入步驟(3)，否則進(jìn)入高端修正部分；
(3)判斷平均單體電壓Va是否處于所述充電曲線的低端線性區(qū)間內(nèi)，即乂^'，若處于低端線性區(qū)間則進(jìn)入步驟(4)，否則進(jìn)入高端修正部分；
(4)根據(jù)電池電流I和額定電量Q計(jì)算當(dāng)前的充電倍率C，公式為C=I/Q;(5)根據(jù)計(jì)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(jù)單體電壓Vi，總電壓V，實(shí)際充電電流I $和允許充電電流I #等條件判斷電池當(dāng)前充電是否結(jié)束，即是否處于所述充電曲線的高端充滿點(diǎn)，若處于高端充滿點(diǎn)則進(jìn)入步驟(7)，否則進(jìn)入步驟(9)；
(7)判斷電池的SOC是否小于100%且Va大于Vh，若滿足則進(jìn)入步驟(8)，否則進(jìn)入步驟(9)；
(8)將SOC修正為100%，即修正后的電池達(dá)到充滿的狀態(tài)；
(9)輸出修正后的SOC值，如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上則輸出修正后的SOC值，否則不修正，避免SOC值不必要的跳變。具體的，充電時(shí)電流方向?yàn)樨?fù)，電流值小于零；放電時(shí)電流方向?yàn)檎?。具體的，所述步驟(2)中的持續(xù)時(shí)間t通常取I分鐘以消除能量回饋產(chǎn)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(shí)際測(cè)試得到的真實(shí)數(shù)據(jù)。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為
本發(fā)明增加了 SOC修正機(jī)會(huì)、提高了 SOC估算精度、簡(jiǎn)單易行、容易推廣和使用。本發(fā)明在開路電壓法和安時(shí)積分法的基礎(chǔ)上，充分利用充電曲線的低端和高端修正S0C。由于本發(fā)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(fā)明一實(shí)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(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種估算SOC的方法進(jìn)行說明。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供一種簡(jiǎn)單易用的充分利用電池充電曲線的低端線性區(qū)間和高端充滿點(diǎn)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(fā)現(xiàn)在曲線低端存在一段線性區(qū)間，通常當(dāng)SOC低于30%時(shí)，充電時(shí)的SOC值隨單體電壓變化較明顯。同樣在曲線高端當(dāng)電池充滿時(shí)，單體電壓超出磷酸鐵鋰平臺(tái)電壓較多，所以可利用充電曲線的兩個(gè)特殊區(qū)段進(jìn)行充電時(shí)的SOC修正。在低端修正部分，獲取電池當(dāng)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(tǒng)的參數(shù)信息等電池系統(tǒng)信息。然后根據(jù)電池當(dāng)前電流方向和持續(xù)時(shí)間t判斷電池是否處于充電狀態(tài)若電池處于充電狀態(tài)則判斷平均單體電壓Va是否處于所述充電曲線的低端線性區(qū)間內(nèi)，即VA〈'，若處于線性區(qū)間則根據(jù)電池電流I和額定電量Q，計(jì)算當(dāng)前的充電倍率C，公式為C=I/Q，否則進(jìn)入步驟(6);根據(jù)電池電流計(jì)算當(dāng)前充電倍率C = I / Q ;根據(jù)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(shí)際充電電流I $和允許充電電流IΛ等條件判斷電池當(dāng)前充電是否結(jié)束，即是否處于高端充滿點(diǎn)。若處于高端充滿點(diǎn)則判斷電池的SOC是否小于100%，且Va大于VH’否則輸出修正后的SOC值；判斷電池是否S0C〈100%且Va > VH。若滿足則將SOC修正為100%，即修正后的電池達(dá)到充滿的狀態(tài)，否則輸出修正后的SOC值。此修正SOC為100%，即電池達(dá)到充滿狀態(tài)；輸出修正后的SOC值。如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上則輸出修正后的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(shí)電流方向?yàn)樨?fù)，電流值小于零。放電時(shí)電流方向?yàn)檎?，電流值大于零。持續(xù)時(shí)間t通常取I分鐘，消除能量回饋產(chǎn)生充電電流的情況。若電流方向?yàn)樨?fù)且持續(xù)I分鐘，則認(rèn)為電池已進(jìn)入充電狀態(tài)，進(jìn)入判斷平均單體電壓Va是否處于所述充電曲線的低端線性區(qū)間內(nèi)，即乂/'，。所查的估算SOC表格是大量實(shí)際測(cè)試得到的真實(shí)數(shù)據(jù)；本發(fā)明的修正方法需要該測(cè)試數(shù)據(jù)的支持，通常充電倍率以O(shè). 2C為間隔，范圍為O. 2C至IC ;溫度T以20°C為間隔，范圍為-15度至45度，根據(jù)上述條件對(duì)磷酸鐵鋰電池進(jìn)行充電曲線測(cè)試。估算時(shí)根據(jù)單體電壓在相近的充電曲線上查找對(duì)應(yīng)的SOC值，然后采用線性插值的辦法處理中間點(diǎn)數(shù)據(jù)。充電曲線測(cè)試越詳盡，所估算的SOC值越準(zhǔn)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，則輸出修正后的SOC值，否則不修正，避免SOC值不必要的跳變。當(dāng)?shù)投诵拚龡l件不滿足時(shí)，直接進(jìn)入高端修正過程；當(dāng)高端修正條件也不滿足時(shí)，則修正過程直接結(jié)束。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍 應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種準(zhǔn)確估算SOC的方法，其特征在于，其利用預(yù)存的電池在不同倍率下的充電曲線及對(duì)應(yīng)的SOC值進(jìn)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(tǒng)實(shí)時(shí)至少獲取電池當(dāng)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)判斷電池是否處于充電狀態(tài)，若電池處于充電狀態(tài)則進(jìn)入步驟(3)，否則進(jìn)入高端修正部分； (3)判斷平均單體電壓Va是否處于所述充電曲線的低端線性區(qū)間內(nèi)，即VA〈'，其中\(zhòng)為單體電壓下限閥值，若處于低端線性區(qū)間則進(jìn)入步驟(4)，否則進(jìn)入高端修正部分； (4)根據(jù)電池電流I和額定電量Q計(jì)算當(dāng)前的充電倍率C; (5)根據(jù)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(dāng)前充電是否結(jié)束，即是否處于所述充電曲線的高端充滿點(diǎn)，若處于高端充滿點(diǎn)則進(jìn)入步驟(7)，否則進(jìn)入步驟(9)； (7)判斷電池的SOC是否小于100%且Va大于Vh，其中Vh為單體電壓上限閥值，若滿足則進(jìn)入步驟(8)，否則進(jìn)入步驟(9)； (8)將SOC修正為100%，即修正后的電池達(dá)到充滿的狀態(tài)； (9)輸出修正后的SOC值，如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上則輸出修正后的SOC值，否則不修正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)確估算SOC的方法，其特征在于，所述步驟(2)的方向規(guī)定為充電時(shí)電流方向?yàn)樨?fù)，電流值小于零；放電時(shí)電流方向?yàn)檎?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)確估算SOC的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的持續(xù)時(shí)間t取I分鐘以消除能量回饋產(chǎn)生充電電流的情況。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)確估算SOC的方法，其特征在于，所述步驟(5)中所查的估算SOC表格是大量實(shí)際測(cè)試得到的真實(shí)數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種準(zhǔn)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(jù)電池充電時(shí)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(fā)明增加了SOC修正機(jī)會(huì)、提高了SOC估算精度、簡(jiǎn)單易行、容易推廣和使用。本發(fā)明在開路電壓法和安時(shí)積分法的基礎(chǔ)上，充分利用充電曲線的低端和高端修正SOC，由于本發(fā)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(hào)G01R31/36GK103048626SQ201210544868
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者劉飛, 文鋒, 阮旭松, 徐志森 申請(qǐng)人:惠州市億能電子有限公司