本發(fā)明涉及一種鋰離子電池校準(zhǔn)方法，適用于電動汽車及混合動力汽車。

背景技術(shù)：
隨著新能源汽車的推廣和普及，電驅(qū)動車輛越來越多地受到關(guān)注。油電混合動力車輛常用的電池有鉛酸電池，鎳鎘電池，鎳氫電池及鋰電池，鋰動力電池由于其比能量高、重量輕、壽命長等特點優(yōu)于其它電池，成為越來越多油電混合動力車輛的首選?；旌蟿恿Γ绕涫侵囟然旌蟿恿囕v在行車中通過協(xié)調(diào)發(fā)動機(jī)與電池之間的能量輸出，以達(dá)到節(jié)能的效果，這需要電池管理系統(tǒng)時刻顯示和報告準(zhǔn)確的電池電量（SOC），整車控制機(jī)構(gòu)才能決定電池以多大的能量比例輸出。如果SOC檢測不準(zhǔn)會使電池管理系統(tǒng)發(fā)出錯誤報告，引起鋰電池的過充或者過放。而對于鋰電池而言，頻繁和長期的過充或者過放都會對電池造成損害，輕則減少鋰電池使用壽命，重則引發(fā)安全事故。如何安全合理地使用鋰電池，充分利用電量，延長電池壽命，是鋰電池在電動汽車及混合動力汽車領(lǐng)域推廣所必須解決的問題。與鉛酸電池不同的是，鋰離子電池的SOC與電壓之間并不是直接的線性對應(yīng)關(guān)系，鋰離子電池SOC與電壓對應(yīng)的充放電曲線關(guān)系如圖1所示。在SOC較低時，SOC與電壓呈近似的正比線性關(guān)系，當(dāng)SOC上升到一定的量，SOC隨著電壓的變化的趨勢并不明顯；但當(dāng)SOC接近滿狀態(tài)時，SOC與電壓又呈現(xiàn)出另一種近似的正比線性關(guān)系。這樣導(dǎo)致鋰離子電池?zé)o法像鉛酸電池一樣通過測量電池電壓得出SOC狀態(tài)。目前常用的SOC估算方法是采用安時積分法，即采用積分的方式，取某一時刻的電量SOC0作為初始電量，以時間作為變量，取某一小段時間t對SOC(t)作積分運算，估算t時刻后電池電量SOCt。但是，在實際應(yīng)用中，由于溫度、電流等因素的影響，電池的充電效率或放電倍率不恒定，通過累計電流積分來計算SOC存在累計誤差。如果沒有定期修正，該誤差會隨時間而逐漸增大，造成SOC估算錯誤。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池SOC的校準(zhǔn)方法，該方法包括：由電池管理系統(tǒng)（BMS）執(zhí)行以下步驟：a.判斷電池是否滿足SOC校準(zhǔn)條件，若滿足，執(zhí)行步驟b，若不滿足，退出；b.發(fā)送SOC校準(zhǔn)命令。c.接收SOC校準(zhǔn)模式信號，若接收到信號，執(zhí)行步驟d，若沒有接收到信號，回到步驟a；d.判斷電池電壓是否達(dá)到上限閾值電壓或者下限閾值電壓，若達(dá)到上限閾值電壓，則電池SOC置100%；若達(dá)到下限截至電壓，則電池SOC置0；e.發(fā)送校準(zhǔn)完成命令并退出校準(zhǔn)。所述判斷電池是否滿足SOC校準(zhǔn)條件的方法為：測量電池SOC與電壓的對應(yīng)關(guān)系；測量某一時刻t的電壓，通過上述的對應(yīng)關(guān)系得出該時刻的電池電量SOCt；利用安時積分法計算出t時刻的電池電量SOCt’；判斷SOCt與SOCt’差值的絕對值是否大于設(shè)定值，是則滿足SOC校準(zhǔn)條件，否則不滿足SOC校準(zhǔn)條件。所述步驟b還包括判斷電池電壓，若電壓高于電池最高電壓50%，發(fā)送SOC充電校準(zhǔn)命令；若電壓低于電池最高電壓50%，發(fā)送SOC放電校準(zhǔn)命令；進(jìn)一步地，由整車控制機(jī)構(gòu)執(zhí)行以下步驟:f.接收步驟b的電池SOC校準(zhǔn)命令；g.判斷工況是否滿足，若是，則發(fā)送SOC校準(zhǔn)模式信號并執(zhí)行步驟g,若否，則不響應(yīng)該命令；h.控制電機(jī)以設(shè)定電流工作；i.接收步驟e的校準(zhǔn)完成命令并退出校準(zhǔn)；更進(jìn)一步，所述電池SOC校準(zhǔn)命令包括充電校準(zhǔn)命令和放電校準(zhǔn)命令。再更進(jìn)一步，若步驟e中電池SOC校準(zhǔn)命令是充電校準(zhǔn)命令，步驟g中電機(jī)以設(shè)定電流給電池充電；若步驟e中電池SOC校準(zhǔn)命令是放電校準(zhǔn)例命令，步驟g中電機(jī)以設(shè)定電流消耗電池電能。所述設(shè)定電流是恒定電流。與使用現(xiàn)有SOC校準(zhǔn)和測量方法相比，本SOC校準(zhǔn)方法以電池電壓閾值為基準(zhǔn)點，校準(zhǔn)精度高；通過整車控制器進(jìn)行操作參與校準(zhǔn)，實現(xiàn)容易，穩(wěn)定可靠；可以根據(jù)需要在行車過程中隨時校準(zhǔn)，更加節(jié)省能量。附圖說明圖1是測量所得鋰離子電池放電SOC-電壓曲線關(guān)系圖；圖2是本發(fā)明鋰離子電池SOC校準(zhǔn)條件判斷流程；圖3是本發(fā)明鋰離子電池管理系統(tǒng)SOC校準(zhǔn)流程；圖4是本發(fā)明鋰離子電池SOC充電校準(zhǔn)方法流程；圖5是本發(fā)明鋰離子電池SOC放電校準(zhǔn)方法流程；圖6是鋰離子電池常溫下倍率充電曲線；圖7是鋰離子電池常溫下倍率放電曲線。具體實施方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明涉及的鋰電池SOC校準(zhǔn)方法。一般混合動力驅(qū)動系統(tǒng)中主要包括發(fā)動機(jī)；主電機(jī)（發(fā)電機(jī)），由主電機(jī)（發(fā)電機(jī)）控制器控制；電池，由電池管理系統(tǒng)（BMS）管理控制。整車控制機(jī)構(gòu)控制整車各電機(jī)控制器的協(xié)調(diào)工作。本發(fā)明涉及到的SOC校準(zhǔn)方法包括以下步驟：a.判斷電池是否滿足SOC校準(zhǔn)條件，若滿足，執(zhí)行步驟b，若不滿足，退出；b.發(fā)送SOC校準(zhǔn)命令。c.接收SOC校準(zhǔn)模式信號，若接收到信號，執(zhí)行步驟d，若沒有接收到信號，回到步驟a；d.判斷電池電壓是否達(dá)到上限閾值電壓或者下限閾值電壓，若達(dá)到上限閾值電壓，則電池SOC置100%；若達(dá)到下限截至電壓，則電池SOC置0；e.發(fā)送校準(zhǔn)完成命令并退出校準(zhǔn)。需要詳細(xì)說明的是，上述中a步驟中的校準(zhǔn)條件可以是滿足電池需要校準(zhǔn)的任何條件。其中一種情況是定期校準(zhǔn)，電池管理系統(tǒng)BMS中SOC的計算一般都是通過安時積分法，在本申請文件背景技術(shù)中已經(jīng)對安時積分法進(jìn)行了說明。電池隨著使用時間的加長，由于時間的累積產(chǎn)生的誤差會越來越大，安時積分法計算得出的SOC與實際的偏差也會越來越大，故而混合動車車輛中電池使用一段時間后，可以認(rèn)為其BMS所顯示的SOC值已經(jīng)不準(zhǔn)確，需要進(jìn)行校準(zhǔn)。定期校準(zhǔn)中認(rèn)為只要時間條件滿足，校準(zhǔn)條件即滿足。另一種方式可以定量地說明電池電荷狀態(tài)顯示需要校準(zhǔn)，如圖2所示。本發(fā)明優(yōu)選采用這種方式。該校準(zhǔn)條件的方法為：首先測量電池SOC與電壓的對應(yīng)關(guān)系，該對應(yīng)關(guān)系可以是靜態(tài)下測量的，也可以是在行車過程中，電池任務(wù)空閑期的任一時刻進(jìn)行，所得的數(shù)據(jù)形成表格或者曲線。然后測量某一時刻t的電壓，通過上述的對應(yīng)關(guān)系得出該時刻的電池電量SOCt，該步驟一般在行車過程中對電池電壓進(jìn)行采集，通過查找等方式對應(yīng)出該電壓下的電池電荷狀態(tài)。另一方面利用安時積分法計算出t時刻的電池電量SOCt’，對比SOCt與SOCt’，判斷SOCt與SOCt’差值的絕對值是否大于設(shè)定值，是則滿足SOC校準(zhǔn)條件，否則不滿足SOC校準(zhǔn)條件。上述的設(shè)定值跟據(jù)電池的實際參數(shù)進(jìn)行確定，可以先假設(shè)不影響電池壽命前提下的電池SOC容差，比如超過電池SOC的5%，來確定設(shè)定值。圖3顯示了本發(fā)明SOC校準(zhǔn)主要步驟流程。按照上述步驟b，BMS發(fā)送SOC校準(zhǔn)命令，其中包括充電校準(zhǔn)命令和放電校準(zhǔn)命令。其特點在于，當(dāng)電池電量在一半以上時，采用充電校準(zhǔn)方式能更快速地得到校準(zhǔn)結(jié)果，同樣，當(dāng)電池電量在一半以下時，采用放電校準(zhǔn)方式能更快速地完成校準(zhǔn)。但是由于BMS系統(tǒng)估算的SOC不準(zhǔn)確，可能會影響其對校準(zhǔn)模式的選擇，所在本發(fā)明優(yōu)先采用測量到的電池電壓進(jìn)行判斷。即，如果測量得到的電池電壓低于電池額定電壓的50%，則可認(rèn)定其電量也低于總電量的一半，采用放電校準(zhǔn)模式，BMS向整車控制系統(tǒng)發(fā)送放電校準(zhǔn)命令；如果測量得到的電池電壓高于電池額定電壓的50%，則可認(rèn)定其電量也高于總電量的一半，采用充電校準(zhǔn)模式，BMS向整車控制系統(tǒng)發(fā)送充電校準(zhǔn)命令。BMS發(fā)送校準(zhǔn)命令后，會等待接收整車控制系統(tǒng)回饋信號，即是否同意校準(zhǔn)。其等待時間可以根據(jù)實際情況自由設(shè)定。如果沒有接收到回饋信號，則表明整車控制系統(tǒng)當(dāng)前的實際情況不允許完成校準(zhǔn)，BMS退回開始，重新進(jìn)行校準(zhǔn)判斷；若接收到回饋信號，則進(jìn)行步驟d，即監(jiān)控電池的電壓狀態(tài)。對電池電壓狀態(tài)的監(jiān)控可能出現(xiàn)兩種情況：電壓達(dá)到閾值上限和電壓達(dá)到閾值下限，分別對應(yīng)充電校準(zhǔn)模式和放電校準(zhǔn)模式。若電壓達(dá)到閾值上限，則BMS認(rèn)為電池電荷狀態(tài)為滿，即SOC=100%，重置SOC值為1；若電壓達(dá)到閾值下限，則BMS認(rèn)為電池電荷爾狀態(tài)為空，即SOC=0，重置SOC值為0。對電池SOC置1或歸0后，BMS發(fā)送校準(zhǔn)完成命令，并退出校準(zhǔn)。整車控制系統(tǒng)方面，接收到SOC校準(zhǔn)命令后，判斷命令為充電校準(zhǔn)或者放電校準(zhǔn)。圖4和圖5分別顯示了充電校準(zhǔn)模式和放電校準(zhǔn)模式的SOC校準(zhǔn)流程。若接到充電校準(zhǔn)命令，首先判定車輛工況是否允許，即電動機(jī)和/或發(fā)電機(jī)是否處于工作狀態(tài)，如果此時電動機(jī)和/或發(fā)電機(jī)正常工作，比如車輛處于純電動行駛、爬坡等消耗電能的狀態(tài)或者行車發(fā)電、能量回收等給電池充電的狀態(tài)，則暫時不響應(yīng)充電校準(zhǔn)命令，等待一段時間后重新判斷車輛工況，直至工況允許。整車控制系統(tǒng)判定工況允許后，向BMS發(fā)送SOC校準(zhǔn)模式信號（充電校準(zhǔn)和放電校準(zhǔn)模式下SOC校準(zhǔn)模式信號可以是相同的），然后設(shè)定發(fā)電機(jī)工作電流，即，以設(shè)定的恒定電流向電池充電。這個過程中要求電動機(jī)不工作（不消耗電能），直至電池充滿；若接到放電校準(zhǔn)命令，首先判定車輛工況是否允許，即電動機(jī)和或發(fā)電機(jī)是否處于工作狀態(tài)，如果此時電動機(jī)和/或發(fā)電機(jī)正常工作，比如車輛處于純電動行駛、爬坡等消耗電能的狀態(tài)或者行車發(fā)電、能量回收等給電池充電的狀態(tài)，則暫時不響應(yīng)充電校準(zhǔn)命令，等待一段時間后重新判斷車輛工況，直至工況允許。整車控制器判定工況允許后，向BMS發(fā)送SOC校準(zhǔn)模式信號（充電校準(zhǔn)和放電校準(zhǔn)模式下SOC校準(zhǔn)模式信號可以是相同的），然后設(shè)定電動機(jī)工作電流，即，電動機(jī)以設(shè)定的恒定電流消耗電能。這個過程中要求發(fā)電機(jī)不工作（不向電池充電），直至電池電量用盡。整車控制系統(tǒng)在上述過程中持續(xù)接收校準(zhǔn)完成信號，如果收到該信號，則完成校準(zhǔn)，退出校準(zhǔn)模式；然后向整車控制器發(fā)送校準(zhǔn)完成信號，由整車控制器接收后，完成校準(zhǔn)。下面對上述的“設(shè)定的恒定電流”詳細(xì)說明。根據(jù)鋰電池特有的屬性，其倍率放電曲線和充電曲線如圖6和圖7所示。圖6和圖7分別比較了充/放電電流分別為1C，5C，10C，15C，20C恒流充/放電時的電壓-SOC充/放電曲線（對于7.5Ah的電池，1C電流是7.5A）。從圖上可以看出，充/放電電流越大，電池充/放電越不徹底。由于一般電池出廠時電池電量都是采用1C及以下的恒流電流進(jìn)行充/放電的情況下測定的，利用本發(fā)明方法進(jìn)行電池SOC校準(zhǔn)時，應(yīng)使用盡量小的恒流電流，最好是小于或者等于1C的電流。本實施例優(yōu)先選用1C充/放電電流。這樣既能保證電池SOC校準(zhǔn)的精確度，又可以使校準(zhǔn)以較快的速度完成電池充/放電。