本發(fā)明涉及鋰電池soc的校準(zhǔn)方法，特別是用于純電動(dòng)車的鋰電池組在充電過程中校準(zhǔn)soc的方法。

背景技術(shù)：

下面的背景技術(shù)用于幫助讀者理解本發(fā)明，而不能被認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)。

近年來，鋰電池以及鋰電池組以其高能量密度、環(huán)保性等優(yōu)勢逐漸成為電動(dòng)汽車的主流動(dòng)力來源。鋰電池以及鋰電池組的荷電狀態(tài)(state-of-charge，soc)是電動(dòng)汽車的一項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。soc的準(zhǔn)確估計(jì)可以發(fā)揮鋰電池組的最大性能，并且準(zhǔn)確預(yù)估電動(dòng)汽車的剩余里程。

當(dāng)前鋰電池soc估計(jì)有開路電壓法、安時(shí)積分法、卡爾曼等先進(jìn)濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法。其中開路電壓法需要在靜置長時(shí)間后，根據(jù)soc與開路電壓的對應(yīng)關(guān)系得到鋰電池當(dāng)前的soc，但是不適用于電動(dòng)汽車在行駛或者充電過程中的soc估計(jì)?？柭认冗M(jìn)濾波算法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法算法復(fù)雜，這些算法常常因?yàn)檎加秒姵毓芾硐到y(tǒng)(bms)計(jì)算資源過多、耗時(shí)過長等原因而不在電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中使用。而安時(shí)積分法算法簡單，計(jì)算迅速，目前常用于bms對鋰電池的soc估計(jì)中。但是安時(shí)積分法存在的初值問題以及累計(jì)誤差等問題需要解決，同時(shí)鋰電池在不同溫度下的性能差異很大，因此在安時(shí)積分法實(shí)際使用過程中需要對其進(jìn)行溫度以及初值進(jìn)行修正，以提高鋰電池soc估計(jì)的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提出了一種在充電過程中對soc校準(zhǔn)的方法，具體是在充電過程中，由電池管理系統(tǒng)依據(jù)當(dāng)前環(huán)境溫度等參數(shù)對soc估計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，以提高電池組soc估計(jì)的精度。

本發(fā)明的在充電過程校準(zhǔn)鋰電池soc的方法，主要在電池實(shí)際使用前，對其容量與溫度之間的關(guān)系進(jìn)行測量與擬合，并且在充電前依據(jù)靜置時(shí)間，對soc的初值進(jìn)行校準(zhǔn)，在充電過程中通過bms測量的電池溫度，設(shè)定修正后的電池參數(shù)，以提升安時(shí)積分法估算鋰電池soc的準(zhǔn)確性。

具體來說，本發(fā)明的一種校準(zhǔn)充電過程中鋰電池組soc的方法，用于計(jì)算充電過程中鋰電池組的soc值，其中，具體步驟如下：

s1.鋰電池組在開始使用前，對其容量與溫度之間的關(guān)系進(jìn)行測量與擬合，建立電池組的容量-溫度模型，得出容量溫度補(bǔ)償系數(shù)λc；

s2.判斷鋰電池組處于充電過程或放電過程；

s3.鋰電池組處于充電過程中，先通過電池管理系統(tǒng)判斷鋰電池組上次工作后的靜置時(shí)間，若靜置時(shí)間≥3小時(shí)，通過開路電壓對鋰電池組soc初值soc(0)進(jìn)行校準(zhǔn)；若靜置時(shí)間＜3小時(shí)，則不校準(zhǔn)，soc初值soc(0)為上次電池組使用結(jié)束時(shí)soc估計(jì)的末值；

s4.再通過電池管理系統(tǒng)測量鋰電池組的平均溫度，結(jié)合步驟s1的容量溫度補(bǔ)償系數(shù)λc對鋰電池組容量進(jìn)行修正，得到ct；

s5.將soc初值soc(0)和修正后的鋰電池組容量ct代入安時(shí)積分法計(jì)算鋰電池組soc：具體公式：

其中，式中i(t)是t時(shí)刻鋰電池組的測量電流；η為庫倫效率，通常取η＝1；

soc(t)是t時(shí)刻的瞬時(shí)荷電狀態(tài)。

一些實(shí)施方式中，根據(jù)步驟s2，若電池組處于放電過程中，依據(jù)安時(shí)積分法估算鋰電池組soc

一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟s1中根據(jù)容量-溫度模型得出λc的計(jì)算公式：λc＝ct/c0＝at²+bt+c，

其中，λc是容量溫度補(bǔ)償系數(shù)；ct為t溫度下的鋰電池組容量；c0為20℃時(shí)的電池組標(biāo)稱容量；a,b,c是擬合模型的常數(shù)，測量不同溫度下電池組容量值，然后進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合，得到a，b，c的值。

另一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟s4中ct＝λcc0。其中,c0為20℃時(shí)的電池組標(biāo)稱容量。

一些實(shí)施方式中，步驟s1中通過對不同溫度下鋰電池組容量進(jìn)行測量并多項(xiàng)式擬合，獲取不同溫度下鋰電池組容量，建立鋰電池組的容量-溫度模型；所述對不同溫度的設(shè)定及容量測量在恒溫箱中進(jìn)行。

一些實(shí)施方式中，步驟s3中通過bms與充電機(jī)進(jìn)行通信判斷鋰電池組是充電過程或放電過程；或者測量一段時(shí)間內(nèi)的電流值是否變化判斷是否鋰電池組是充電過程或放電過程。

有益效果

該發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1、通過實(shí)際測量不同溫度點(diǎn)下的電池容量，并進(jìn)行擬合，可以得到全溫度區(qū)間下鋰電池組容量參數(shù)與溫度之間的關(guān)系。

2、通過對不同溫度下容量進(jìn)行修正，采用傳統(tǒng)的安時(shí)積分法估計(jì)soc可獲得更高的精度，并且算法簡單易實(shí)現(xiàn)，便于工程應(yīng)用。

3、在充電前，依據(jù)電池組靜置時(shí)間對電池組soc初值進(jìn)行校準(zhǔn)，解決安時(shí)積分法初值誤差問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明鋰電池組充電過程中的soc校準(zhǔn)及計(jì)算流程圖；

圖2為鋰電池組容量與溫度擬合關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明涉及的結(jié)構(gòu)或這些所使用的技術(shù)術(shù)語做進(jìn)一步的說明。在下面的詳細(xì)描述中，圖例附帶的參考文字是這里的一個(gè)部分，它以舉例說明本發(fā)明可能實(shí)行的特定具體方案的方式來說明。我們并不排除本發(fā)明還可以實(shí)行其它的具體方案和在不違背本發(fā)明的使用范圍的情況下改變本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。

圖1中顯示了鋰電池組充電過程中的soc校準(zhǔn)及計(jì)算流程圖。首先，判斷鋰電池組是否處于充電過程中，如果不是充電過程中，而是處于放電過程，則直接通過安時(shí)積分法計(jì)算鋰電池組的soc。如果是充電過程，則繼續(xù)通過bms判斷鋰電池組的靜置時(shí)間，若靜置時(shí)間大于或等于3小時(shí)，則進(jìn)行soc處置校準(zhǔn)，即通過開路電壓對鋰電池組soc初值進(jìn)行校準(zhǔn)；如果靜置時(shí)間小于3小時(shí)，則不進(jìn)行校準(zhǔn)，soc初值就是上次使用的估算出的soc末值。然后，bms測量在充電過程中的鋰電池組平均溫度，通過之前已經(jīng)擬合好的容量和溫度模型來對鋰電池進(jìn)行容量校準(zhǔn)；最后，將soc初值和修正校準(zhǔn)后的容量代入安時(shí)積分法進(jìn)行soc的計(jì)算，得出當(dāng)前時(shí)間的soc值。

一些實(shí)施例中，判斷鋰電池或鋰電池組是否處于充電過程中，可以通過bms與充電機(jī)進(jìn)行通信判斷鋰電池組是充電過程或放電過程；也可以測量一段時(shí)間內(nèi)的電流值是否變化判斷是否鋰電池是充電過程或放電過程。當(dāng)通過電流值來判斷時(shí)，電流值在一段時(shí)間內(nèi)保持不變，則為充電過程，否則為放電過程。

如圖2所示，首先在恒溫箱中對不同溫度下鋰電池組容量進(jìn)行測量并多項(xiàng)式擬合，獲取不同溫度下鋰電池容量情況，建立電池組的容量-溫度模型。更為具體的,采用二次多項(xiàng)式來進(jìn)行擬合,其擬合模型如下：

λc＝ct/c0＝at²+bt+c

上式中，λc是容量溫度補(bǔ)償系數(shù)；ct為t溫度下的鋰電池容量；c0為20℃時(shí)的電池標(biāo)稱容量；a,b,c是擬合模型的常數(shù)，測量不同溫度下電池組容量值，然后進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合，得到a，b，c的值。用于擬合容量-溫度模型的鋰電池組的鋰電池可以是初次使用的，也可以是實(shí)際在使用的，也就是說，鋰電池是初次使用還是已經(jīng)使用過的在擬合模型時(shí)對容量和溫度的關(guān)系曲線沒有影響。

當(dāng)鋰電池組在放電過程中，則直接采用安時(shí)積分法估計(jì)電池組soc。

當(dāng)鋰電池組在充電過程中，在充電前首先bms判斷上次工作后的靜置時(shí)間，若靜置時(shí)間≥3小時(shí)，則認(rèn)為電池靜置已經(jīng)完全，可認(rèn)為電池組的端電壓即為其開路電壓，因此通過開路電壓對鋰電池組soc初值進(jìn)行校準(zhǔn)。若靜置時(shí)間＜3小時(shí)，則不校準(zhǔn)，soc初值為上次電池工作結(jié)束時(shí)的soc末值。在soc估計(jì)過程中，安時(shí)積分法通過soc初值以及電流對時(shí)間的積分來估計(jì)電池當(dāng)前的soc，其原理如下：

式中soc(0)為soc初值；i(t)是t時(shí)刻鋰電池的測量電流；η為庫倫效率，通常取η＝1；soc(t)是t時(shí)刻的瞬時(shí)荷電狀態(tài)。

電池管理系統(tǒng)依據(jù)測得的當(dāng)前電池組平均溫度，結(jié)合上述擬合的容量-溫度模型，獲取容量溫度補(bǔ)償系數(shù)λc對電池組容量進(jìn)行修正，并且在充電過程中依據(jù)安時(shí)積分法對電池組的soc進(jìn)行估計(jì)。

在本方法中電池管理系統(tǒng)通過對安時(shí)積分法中的關(guān)鍵參數(shù)soc初值以及電池組容量進(jìn)行了修正，因此可獲得較高的soc估計(jì)精度。