CN101634687B - 一种混合动力车电池soc值的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种混合动力车电池SOC值的测量方法，该方法包括：在电池处于放电状态下，SOC值等于初始SOC值减去消耗掉的电量与电池额定容量的百分比，该消耗掉的电量通过电流积分法测得；其特征在于，给电池充电时，测量所述电池的电压，根据该电压和预先设定的电压-SOC对应关系获得当前状态下SOC值，将该SOC值作为所述初始SOC值。本方法跟电流积分法相比，在所述电池充电状态下能获得更高精度的电池SOC值。

Description

一种混合动力车电池SOC值的测量方法

技术领域

本发明涉及一种混合动力车电池SOC值的测量方法，更具体地，涉及一种插电式混合动力车电池SOC值的测量方法。

背景技术

电池组作为电动汽车和混合动力汽车的主要或辅助动力源，是电动汽车和混合动力汽车的关键组成部分。如何合理使用电池、充分利用电池中的能量、以及延长电池的使用寿命是电动汽车和混合动力汽车进一步发展所必须解决的问题。

电池荷电状态(SOC)用于描述电池的剩余电量，是电池使用过程中的重要参数，它不仅关系到汽车行驶里程的估算，而且关系到动力电池的安全。传统的混合动力车采用电流积分法来检测电池的SOC值： $\mathrm{SOC}\left(t\right)=\frac{C_0-{\∫}_0^{t}i\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ}}{C_n},$ SOC(t)为t时刻电池的SOC值，其中C₀为电池初始电量，C_n为电池额定容量，i(τ)为电流i随时间τ变化的函数。用电流采样器件对电池以一定的时间间隔采样电池输出的电流，再计算电流对时间的积分。电流测量精度越高，时间间隔越小，采用电流积分法测得的电池电量越精确。

插电式混合动力车比原有的混合动力车多出一种工作情况，就是可以使用家用电源以小电流、恒流形式给电池充电。在这种情况下，如果采用电流积分法得到电池容量值就需要使用精度较高的电流采样器件。例如，一般的电流采样器件的电流测量范围为1000A左右，测量精度为0.1％，给电池充电的充电电流约为5A。由此，电流采样器件的测量偏差为1000A×0.1％＝1A，则充电过程的电流积分误差为1/5＝20％，这样的电流积分误差过大，采用这种方法所得到电池容量不利于混合动力车实现整车控制策略以及电池管理系统对电池的管理。要减小误差，可以采用精度高的电流采样器件，但是提高精度，就会在很大程度上增加电流采样器件的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合动力车电池SOC值的测量方法，该方法在不需要增加检测系统成本的基础上得到更精确的电池SOC值。

为实现上述目的，本发明提供一种混合动力车电池SOC值的测量方法，该方法包括测定电池处于放电状态下至少一个时刻的SOC值，测定电池处于放电状态下至少一个时刻的SOC值的方法包括用电流积分法测定截止至该至少一个时刻电池放电消耗掉的电量，并利用式1计算电池处于放电状态下该至少一个时刻的SOC值；

电池处于放电状态下该至少一个时刻的SOC值＝初始SOC值-(截止至该至少一个时刻电池放电消耗掉的电量/电池额定容量)×100％  式1；

其中，该方法还包括测定电池充电状态下至少一个时刻的SOC值，测定电池充电状态下至少一个时刻的SOC值的方法包括测定该至少一个时刻所述电池的电压，根据该电压和电压-SOC对应关系获得电池充电状态下该至少一个时刻的SOC值，并且将电池充电状态下测定的最后一个时刻的SOC值作为所述初始SOC值。

本发明提供的混合动力车电池SOC值的测量方法，该方法在对电池进行充电时，测定所述电池的电压值，根据该电压值和预先设定的电压-SOC对应关系获得当前状态下电池的SOC值；而不采用电流积分法来获得该状态下的电池的SOC值。因为给电池进行充电的电流一般为强度较小的恒定电流。因此，通过实验方法测定电压-SOC对应关系比较容易和精确，在不提高电流采样器件精度的基础上，本发明提供的方法跟电流积分法相比，在所述电池充电状态下能获得更高精度的电池SOC值。

附图说明

图1是混合动力车电池的电压-SOC对应关系曲线图；

图2是电池放电状态下电压与电量的关系曲线图；

图3是本发明的实施例的混合动力车电池的电压-SOC对应关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地描述。

本发明提供一种混合动力车电池SOC值的测量方法，该方法包括测定电池处于放电状态下至少一个时刻的SOC值，测定电池处于放电状态下至少一个时刻的SOC值的方法包括用电流积分法测定截止至该至少一个时刻电池放电消耗掉的电量，并利用式1计算电池处于放电状态下该至少一个时刻的SOC值；

电池处于放电状态下该至少一个时刻的SOC值＝初始SOC值-(截止至该至少一个时刻电池放电消耗掉的电量/电池额定容量)×100％  式1；

其中，该方法还包括测定电池充电状态下至少一个时刻的SOC值，测定电池充电状态下至少一个时刻的SOC值的方法包括测定该至少一个时刻所述电池的电压，根据该电压和电压-SOC对应关系获得电池充电状态下该至少一个时刻的SOC值，并且将电池充电状态下测定的最后一个时刻的SOC值作为所述初始SOC值。

其中，对同一种型号的电池，其额定容量是定值，不同型号的电池可以有不同的电池额定容量，这为本领域技术人员公知。

其中，在给电池充电的过程中，可以每隔一定的时间就测量一次电池的电压，该一定的时间可以为5毫秒-500毫秒，优选为100毫秒。根据测量到的电压从预先设定的电压-SOC对应关系中获得对应的SOC值，用此时刻的SOC值更新该SOC值之前测量到的SOC值。在电池处于放电状态下，可以每隔1ms测量一次消耗掉的电量，并计算此时刻的SOC值，用该SOC值更新之前测量的SOC值。

其中，所述预先设定的电压-SOC对应关系通过以下步骤得到：

用恒流电对电量为零的电池充电；

使用电力计测定电池充电过程中的多个电压和多个电压下电池的电量；

根据测量到的多个电压以及对应的电量得到电压-SOC对应关系。

优选地，使用电流为5A的恒流电对所述电池充电。

更具体地，对具有相同型号和特性的电池(例如，锂电池、铁电池等)中的每一个进行上述步骤，该电池可以是1个，也可以是多个，多个电池的个数为50个-500个，优选为100个-150个。在对电池的电压和电量进行测量的过程中，在电压为0V到电池最大电压之间选取多个电压的采样点，记录这些采样点的电压以及该电压下对应的电量。为了得到更准确的结果，采样点可以为100个-500个，优选为200个-300个，这些采样点的电压值平均分布在0V到电池最大电压之间。将这些采样点对应的电量除以电池额定容量(该额定容量为定值)以将电量转化成SOC值，这样能得到一组多个采样点下的SOC值。对多个电池重复进行上述步骤，就能得到多组多个采样点下的SOC值。对这些组中相同采样点所对应的SOC值求平均，得到一组多个采样点下的SOC的平均值。建立电压-SOC的平面坐标系，横坐标为SOC值，纵坐标为电压，将采样点以及对应的SOC平均值描绘到该平面坐标系上，可以采用本领域技术人员公知的最小二乘法将平面坐标系上的点拟合成一条曲线。如图1所示，图1中所示的曲线是拟合后的曲线，该曲线即为电压-SOC对应关系曲线，根据该曲线能得到电压-SOC值对应关系。

根据电压-SOC对应关系曲线的特点，在该曲线的驻点附近采样点可以设置的更密集一些，以提高该曲线的精度。优选地，可以对电压-SOC对应关系曲线进行直线拟合，直线拟合的方法可以采用最小二乘法，以使电池电压和SOC值的对应关系更线性化。

应当理解的是，电池的型号不同，所测得的电压-SOC对应关系以及曲线会有不同。

其中，所述消耗掉的电量的测量包括：

采集所述电池输出的电流，并记录电流输出的时间；

计算采集到的电流与所述时间的积分以得到所述消耗掉的电量。

对电池输出的电流进行周期性的采样，能得到输出的电流I关于时间t的函数I(t)，则

对电流采样的频率越高，得到的函数I(t)就越精确，越能反映真实值。

所述电池在充电状态下，使用上述通过测量电池电压来获得电池SOC值的方法与电流积分法相比，可以减小所获得的电池SOC的误差，但是该方法不适于电池在放电状态即电池在使用过程中，这是因为电池在放电状态下，其电压和电池电量的关系比较复杂，图2为电池放电状态下电压与电量的关系曲线图。鉴于上述原因，在电池处于放电状态(工作状态)下，使用电流积分法来测量所述电池消耗掉的电量值。

本发明提供的混合动力车电池SOC值测量方法，对电池处于两种不同的状态，即充电状态与非充电状态下分别采用不同的电池SOC值测量方法。在充电状态下，给插电式混合动力车的电池充电的充电电流虽然恒定，但电流比较小，一般为5A左右，在不采用高精度的电流采用器件的情况下，如果采用电流积分法来获得充电状态下的SOC值，会产生比较大的误差；由于给电池充电的电流比较小且恒定，电池的电压-SOC值对应关系比较容易测定而且根据电压得到的SOC值更精确，因此采用电压-SOC值对应关系来测量SOC值。在非充电状态下，尤其是放电状态下，电池的电压和电量关系比较复杂，这时根据电压来测量SOC值就不大适用了，因此在这种情况下采用电流积分法来测量电池的SOC值。

电流积分法自身的特性决定了对测量的SOC值会产生累积误差，但是根据本发明提供的方法，只要给混合动力车的电池进行充电，就会将根据电压-SOC对应关系测得的精确的SOC值更新之前的SOC值，作为下一次放电时的初始SOC值，从而消除了电流积分法带来的累积误差，即每一次充电就对电流积分法测得的SOC值进行修正。

实施例

本实施例用于说明本发明的混合动力车电池SOC值的测量方法。

从比亚迪股份有限公司生产的FL60A的1000个锂电池中随机抽取100个电池样本，所述电池的额定容量是60AH(安·时)，最大电压是4.15V，采用日置3193电力计。对这些电池样本进行上述得到电压-SOC值对应关系的步骤，其中充电电流为5A，所述采样点为100个，最终得到该型号的电池的电压-SOC值对应关系，如图3所示的曲线。从100个电池样本中随机抽取一个电池，现将该电池的电量放光，再用上述5A的电流给该电池充电，用日置电力计测量该电池在充电过程中不同的电压以及在该电压时的电量，将该电量转换成SOC值，将该SOC值看作是真实值；并根据得到的电压-SOC值对应关系获得所测得电压对应的SOC值，将该SOC值作为测量值。表1是该电池的不同电压下的根据电压-SOC值对应关系得到的SOC值和根据日置3193电力计测量到的SOC值。

表1

由表1看出，根据电压-SOC值对应关系得到的电池的SOC值的最大误差不超过5％，说明用该方法在给电池充电时测量到的电池的SOC值更精确。

Claims (7)

1.一种混合动力车电池SOC值的测量方法，该方法包括测定电池处于放电状态下至少一个时刻的SOC值，测定电池处于放电状态下至少一个时刻的SOC值的方法包括用电流积分法测定截止至该至少一个时刻电池放电消耗掉的电量，并利用式1计算电池处于放电状态下该至少一个时刻的SOC值；

电池处于放电状态下该至少一个时刻的SOC值＝初始SOC值-(截止至该至少一个时刻电池放电消耗掉的电量/电池额定容量)×100％  式1；

其特征在于，该方法还包括测定电池充电状态下至少一个时刻的SOC值，测定电池充电状态下至少一个时刻的SOC值的方法包括测定该至少一个时刻电池的电压，根据该电压和电压-SOC对应关系获得电池充电状态下该至少一个时刻的SOC值，并且将电池充电状态下测定的最后一个时刻的SOC值作为所述初始SOC值。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其中，所述电压-SOC对应关系通过以下步骤得到：

用恒流电对电量为零的电池充电；

使用电力计测定电池充电过程中的多个电压以及多个电压下电池的电量；

根据测量到的多个电压以及对应的电量得到电压-SOC对应关系。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其中，使用电力计测定电池充电过程中的多个电压和多个电压下电池的电量的方法包括：在0V至所述充电电池的最大电压之间测定多个电压以及多个电压下电池的电量。

4.根据权利要求2所述的测量方法，其中，所述电压-SOC对应关系是以SOC值为横坐标、电压为纵坐标的曲线。

5.根据权利要求2所述的测量方法，其中，所述多个电压的个数为200-300个。

6.根据权利要求1所述的测量方法，其中，给电池充电时，每隔100毫秒测量一次所述电池的电压，并计算此时刻的SOC值。

7.根据权利要求1所述的测量方法，其中，在电池处于放电状态下，每隔1毫秒测量一次所述消耗掉的电量，并计算此时刻的SOC值。

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