電池包荷電狀態(tài)的計算方法和計算裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電池包荷電狀態(tài)的計算方法和計算裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰電池是電動車輛中常用的供能裝置，提高鋰電池的荷電狀態(tài)（SOC，State of Charge)的估算精度是電池領(lǐng)域的一項研宄熱點(diǎn)，鋰電池的SOC的精度對于混合動力車輛 的控制算法以及純電動車輛的安全性和經(jīng)濟(jì)性有著重要意義。目前電動車輛使用的鋰電池 的SOC估算方法主要包括放電試驗(yàn)法、內(nèi)阻法、開路電壓法、負(fù)載電壓法、安時計量法、神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)法和Kalman濾波法，其中，安時計量法通過負(fù)載電流的積分估計S0C，是目前電動車輛 中使用最多的SOC的估算方法。
[0003] 但是，安時計量法是一種開環(huán)預(yù)測的方法，雖然在短時間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)電量的準(zhǔn)確 估計，但是隨著累積誤差的增加，估算精度會變得越來越差，隨著電池使用年限的增加、使 用環(huán)境的改變等因素的變化，電池參數(shù)會發(fā)生相應(yīng)的改變。因此，用于SOC估算的計算式中 的常量和誤差的不定量化導(dǎo)致對電池 SOC估算的不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明需要提出 一種電池包荷電狀態(tài)的計算方法，該計算方法與安時計算方法相比可以降低累積誤差，提 高電池荷電狀態(tài)的計算精度。
[0005] 本發(fā)明還提出一種電池包荷電狀態(tài)的計算裝置。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出一種電池包荷電狀態(tài)的計算方法，該 計算方法包括：獲取電池包中電池單元的當(dāng)前荷電狀態(tài)和當(dāng)前測試溫度；根據(jù)所述當(dāng)前荷 電狀態(tài)和所述當(dāng)前測試溫度以及預(yù)設(shè)交流阻抗關(guān)系表和預(yù)設(shè)補(bǔ)償電壓關(guān)系表獲取當(dāng)前交 流阻抗和當(dāng)前補(bǔ)償電壓；根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓 計算所述電池單元的估算電壓；計算所述電池單元的估算電壓與測試電壓之間的電壓差； 根據(jù)所述電壓差獲得所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓滿足的修 正公式，并根據(jù)所述修正公式獲得所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償 電壓的修正值；根據(jù)所述修正值對所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償 電壓進(jìn)行修正；以及根據(jù)所述電池單元修正之后的所述當(dāng)前荷電狀態(tài)獲得所述電池包的荷 電狀態(tài)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池包荷電狀態(tài)的計算方法，通過推出的修正公式對計算獲 得的當(dāng)前荷電狀態(tài)進(jìn)行合理的修正，與安時積分方法相比可以降低累積誤差，提高計算精 度，另外，與Kelman濾波方法相比，計算量小，更加方便快捷。
[0008] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，獲取電池包中電池單元的當(dāng)前荷電狀態(tài)和當(dāng)前測試溫 度，具體包括：獲取上一時刻的電流和測試溫度，根據(jù)預(yù)設(shè)開路電壓關(guān)系表以及安時方法計 算所述當(dāng)前荷電狀態(tài)；以及檢測所述當(dāng)前測試溫度。
[0009] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所 述當(dāng)前補(bǔ)償電壓計算所述電池單元的估算電壓，具體包括：根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、當(dāng)前測 試溫度以及所述預(yù)設(shè)開路電壓關(guān)系表，通過插值法計算當(dāng)前開路電壓；以及根據(jù)所述當(dāng)前 開路電壓、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓計算所述電池單元的估算電壓，其中，所 述估算電壓滿足以下公式：
[0010] Uest l= U ocv_i+IiRi+Uoff l
[0011] 其中，Uest l為估算電壓，I i為當(dāng)前測試電流，R i為當(dāng)前交流阻抗，U為當(dāng)前補(bǔ)償 電壓，Utcv1為當(dāng)前開路電壓。
[0012] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，根據(jù)所述電壓差獲得所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交 流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓滿足的修正公式，其中，所述修正公式具體為：
【主權(quán)項】
1. 一種電池包荷電狀態(tài)的計算方法，其特征在于，包括以下步驟： 獲取電池包中電池單元的當(dāng)前荷電狀態(tài)和當(dāng)前測試溫度； 根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)和所述當(dāng)前測試溫度以及預(yù)設(shè)交流阻抗關(guān)系表和預(yù)設(shè)補(bǔ)償電 壓關(guān)系表獲取當(dāng)前交流阻抗和當(dāng)前補(bǔ)償電壓； 根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓計算所述電池單元的 估算電壓； 計算所述電池單元的估算電壓與測試電壓之間的電壓差； 根據(jù)所述電壓差獲得所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓滿足 的修正公式，并根據(jù)所述修正公式獲得所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前 補(bǔ)償電壓的修正值； 根據(jù)所述修正值對所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓進(jìn)行修 正；以及 根據(jù)所述電池單元修正之后的所述當(dāng)前荷電狀態(tài)獲得所述電池包的荷電狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的電池包荷電狀態(tài)的計算方法，其特征在于，獲取電池包中電池 單元的當(dāng)前荷電狀態(tài)和當(dāng)前測試溫度，具體包括： 獲取上一時刻的電流和測試溫度，根據(jù)預(yù)設(shè)開路電壓關(guān)系表以及安時方法計算所述當(dāng) 前荷電狀態(tài)；以及 檢測所述當(dāng)前測試溫度。
3. 如權(quán)利要求2所述的電池包荷電狀態(tài)的計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前 荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓計算所述電池單元的估算電壓，具體包 括： 根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、當(dāng)前測試溫度以及所述預(yù)設(shè)開路電壓關(guān)系表，通過插值法計 算當(dāng)前開路電壓；以及 根據(jù)所述當(dāng)前開路電壓、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓計算所述電池單元的 估算電壓，其中，所述估算電壓滿足以下公式： Uest_l - U 〇Cv_l + IlRl+U〇ff l 其中，U^1為估算電壓，I1為當(dāng)前測試電流，R1為當(dāng)前交流阻抗，U tjff」為當(dāng)前補(bǔ)償電壓， Utrcvl為當(dāng)前開路電壓。
4. 如權(quán)利要求1所述的電池包荷電狀態(tài)的計算方法，其特征在于，根據(jù)所述電壓差獲 得所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓滿足的修正公式，其中，所述 修正公式具體為： (ASOC, AR, AUoff)T=-, (A1 χA) [cSOC dR cUoff QTJ β{[ 其中，是電池單元的電壓對荷電狀態(tài)SOC的偏微分，^是電池單元的電壓對交 cSOC oR 6U 流阻抗R的偏微分，是電池單元的電壓對補(bǔ)償電壓Utjff的偏微分，Δ SOC為計算的所 述當(dāng)前荷電狀態(tài)與實(shí)際荷電狀態(tài)之間的差值，AR為計算的所述當(dāng)前交流阻抗與實(shí)際阻抗 之間的差值，AUtjff為計算的補(bǔ)償電壓與實(shí)際補(bǔ)償電壓之間的差值，AU為計算的所述電壓 差。
5. 如權(quán)利要求1所述的電池包荷電狀態(tài)的計算方法，其特征在于，還包括： 根據(jù)所述電池單元修正之后的所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓以及所述電池 單元壽命終點(diǎn)的阻抗和補(bǔ)償電壓計算所述電池單元的健康狀態(tài)；以及 根據(jù)所述電池單元的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)分布計算所述電池包的健康狀態(tài)。
6. -種電池包荷電狀態(tài)的計算狀態(tài)，其特征在于，包括： 獲取模塊，用于獲取電池包中電池單元的當(dāng)前荷電狀態(tài)和當(dāng)前測試溫度，并根據(jù)所述 當(dāng)前荷電狀態(tài)和所述當(dāng)前測試溫度以及預(yù)設(shè)交流阻抗關(guān)系表和預(yù)設(shè)補(bǔ)償電壓關(guān)系表獲取 當(dāng)前交流阻抗和當(dāng)前補(bǔ)償電壓； 修正模塊，所述修正模塊根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償 電壓計算所述電池單元的估算電壓，并計算所述電池單元的估算電壓與測試電壓之間的電 壓差，以及根據(jù)所述電壓差獲得所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電 壓滿足的修正公式，并根據(jù)所述修正公式獲得所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所 述當(dāng)前補(bǔ)償電壓的修正值，根據(jù)所述修正值對所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所 述當(dāng)前補(bǔ)償電壓進(jìn)行修正； 荷電狀態(tài)計算模塊，用于根據(jù)所述電池單元修正之后的所述當(dāng)前荷電狀態(tài)獲得所述電 池包的荷電狀態(tài)。
7. 如權(quán)利要求6所述的電池包荷電狀態(tài)的計算裝置，其特征在于，所述獲取模塊還用 于獲取上一時刻的電流和測試溫度，根據(jù)預(yù)設(shè)開路電壓關(guān)系表以及安時方法計算所述當(dāng)前 荷電狀態(tài)，以及檢測所述當(dāng)前測試溫度。
8. 如權(quán)利要求7所述的電池包荷電狀態(tài)的計算裝置，其特征在于，所述修正模塊還用 于根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、當(dāng)前測試溫度以及所述預(yù)設(shè)開路電壓關(guān)系表，通過插值法計算 當(dāng)前開路電壓，并根據(jù)所述當(dāng)前開路電壓、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓計算所 述電池單元的估算電壓，其中，所述估算電壓滿足以下公式： Uest_l - U 〇Cv_l + IlRl+U〇ff l 其中，U^1為估算電壓，I1為當(dāng)前測試電流，R1為當(dāng)前交流阻抗，U tjff」為當(dāng)前補(bǔ)償電壓， Utrcvl為當(dāng)前開路電壓。
9. 如權(quán)利要求6所述的電池包荷電狀態(tài)的計算裝置，其特征在于，所述修正模塊根據(jù) 所述電壓差獲得所述當(dāng)前荷電狀態(tài)、所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前補(bǔ)償電壓滿足的修正公 式，其中，所述修正公式具體為：
pi I prI 其中，是電池單元的電壓對荷電狀態(tài)SOC的偏微分，^是電池單元的電壓對交 cSOC CK dU 流阻抗R的偏微分，是電池單元的電壓對補(bǔ)償電壓Utjff的偏微分，Δ SOC為計算的所 述當(dāng)前荷電狀態(tài)與實(shí)際荷電狀態(tài)之間的差值，AR為計算的所述當(dāng)前交流阻抗與實(shí)際阻抗 之間的差值，AUtjff為計算的補(bǔ)償電壓與實(shí)際補(bǔ)償電壓之間的差值，AU為計算的所述電壓 差。
10.如權(quán)利要求6所述的電池包的荷電狀態(tài)的計算裝置，其特征在于，所述計算裝置還 包括： 健康狀態(tài)計算模塊，用于根據(jù)所述電池單元修正之后的所述當(dāng)前交流阻抗和所述當(dāng)前 補(bǔ)償電壓以及所述電池單元壽命終點(diǎn)的阻抗和補(bǔ)償電壓計算所述電池單元的健康狀態(tài)，并 根據(jù)所述電池單元的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)分布計算所述電池包的健康狀態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種電池包荷電狀態(tài)的計算方法，該計算方法包括：獲取電池包中電池單元的當(dāng)前荷電狀態(tài)和當(dāng)前測試溫度；根據(jù)當(dāng)前荷電狀態(tài)和當(dāng)前測試溫度及預(yù)設(shè)交流阻抗關(guān)系表和預(yù)設(shè)補(bǔ)償電壓關(guān)系表獲取當(dāng)前交流阻抗和當(dāng)前補(bǔ)償電壓；根據(jù)當(dāng)前荷電狀態(tài)、當(dāng)前交流阻抗和當(dāng)前補(bǔ)償電壓計算電池單元的估算電壓；計算估算電壓與測試電壓之間的電壓差；根據(jù)電壓差獲得當(dāng)前荷電狀態(tài)、當(dāng)前交流阻抗和當(dāng)前補(bǔ)償電壓滿足的修正公式，并根據(jù)修正公式獲得對應(yīng)修正值；根據(jù)修正值進(jìn)行修正；根據(jù)電池單元修正之后的當(dāng)前荷電狀態(tài)獲得電池包的荷電狀態(tài)。本發(fā)明的計算方法可以降低累積誤差，提高電池荷電狀態(tài)的計算精度。本發(fā)明還提出一種電池包荷電狀態(tài)的計算裝置。
【IPC分類】G01R31-36
【公開號】CN104833921
【申請?zhí)枴緾N201410720043
【發(fā)明人】喬貞美
【申請人】北汽福田汽車股份有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2014年12月1日