CN102162836A - 一种汽车电池soc的估算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车电池SOC的估算方法，属于汽车动力电池技术领域。它解决了现有的汽车电池SOC估算不准确的等问题。本一种汽车电池SOC的估算方法，其特征在于，该估算方法包括如下步骤：a、开始；b、判断电池搁置时间的长短，若搁置时间小于设定时间T0，则进入步骤c；反之，则进入步骤d；c、直接利用上次电池停止使用时的SOC作为此时的SOC；d、利用开路电压法得到SOC；e、判断电池是否处于动态，若电池为动态，则进入步骤f；反之，返回步骤b；f、采用Ah积分法估算SOC；g、对估算得到的SOC进行校正；h、结束。本发明的优点在于尽可能多的考虑影响SOC的各类因素对SOC进行校正，可提高SOC的准确度。
Description
技术领域
本发明属于汽车动力电池技术领域，涉及一种汽车电池SOC的估算方法。
背景技术
电池是新能源汽车中最常用的储能元件，电池的性能对整车的性能起着决定性的作用，其中电池管理系统的好坏直接影响到电池寿命与整车性能。SOC是电池管理系统最重要的参数之一，合理利用电池、提高电池使用寿命、提高电能利用率、延长车辆续驶里程，必须将SOC控制在一个合理的范围内。因此SOC估算的准确性至关重要，目前对于国内外而言SOC的估算是一个难点。
发明内容
本发明的目的是针对现有的汽车电池SOC估算不准确的问题，而提出了一种提高估算准确性的电池SOC估算方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车电池SOC的估算方法，其特征在于，该估算方法包括如下步骤：
a、开始；
b、判断电池搁置时间的长短，若搁置时间小于设定时间T0，则进入步骤c；反之，则进入步骤d；
c、直接利用上次电池停止使用时的SOC作为此时的SOC，并进入步骤e；
d、利用开路电压法得到SOC，并进入步骤g；
e、判断电池是否处于动态，若电池为动态，则进入步骤f；反之，返回步骤b；
f、采用Ah积分法估算SOC，并进入步骤g；
g、对估算得到的SOC进行校正；
h、结束。
进行估算时，首先进行一次静态估算，一方面作为启动时数据参数，另一方面供给电池处于动态需要进行SOC估算时使用。
在上述的一种汽车电池SOC的估算方法中，所述的校正方法为基于Peukert经验得出的库伦效率查表模式来对不同电流下的SOC进行修正。充放电效率由于电池内阻而存在。电池的任何充电、放电过程都有电量损失并且损失明显，在估计电池SOC时，必需考虑充放电时的效率，也即库仑效率。电池在不同放电倍率(即放电电流)下放电时，放出的电量是不一样的。
在上述的一种汽车电池SOC的估算方法中，所述的校正方法为利用实际温度系数进行修正。温度是影响电池工作的一个重要因素。环境温度对电池的工作性能和使用寿命有极大的影响作用。因此在SOC预测时，必须进行温度的补偿。一般情况下，实际温度系数不是一个常数，在不同温度范围内，温度与容量呈现非线性，而且受到电池新旧程度的影响。对电池温度系数，需采集大量的实验数据预先获得。
在上述的一种汽车电池SOC的估算方法中，所述的校正方法为设置电池差异性的多个点，根据不同的差异点来对SOC进行修正。电池的一致性情况也会影响放电容量，一致性差异越大，电池的实际放电容量会越小。电池的差异性影响需要根据大量的数据建立MAP表获取，或者搭建复杂的电池系统仿真模型通过离线仿真得到。
在上述的一种汽车电池SOC的估算方法中，所述的校正方法为通过数据查表的方法对自放电情况下的SOC进行校正。电池的自放电会导致电池在存储期间容量下降。自放电的大小与蓄电池的使用时间、环境温度以及存放时间等多种因素有关，精确计算较为困难，但可以通过大量实验方法预先估算蓄电池的自放电情况。
在上述的一种汽车电池SOC的估算方法中，所述的校正方法为对得到的SOC进行老化补偿，老化补偿的公式为：SOCage＝(SOC-AF)/(1-AF)，式中，SOC为没有进行老化补偿得到的SOC值，SOCage为老化补偿后的SOC值，AF为衰老因子。衰老因子的计算为：AF＝(Ahref-Ahcyc)/Ahref，式中，Ahref是参考电池容量，它一般为在电池整个使用过程中的最大容量，Ahcyc为某一衰老点的电池容量，它由电池衰老过程中电池的端电压与电池容量关系曲线决定。
在上述的一种汽车电池SOC的估算方法中，可在电池充满电后对SOC进行校正。当电池管理系统监测到充电机接入时，并且对电池已充满电，此时可直接置SOC数值为100％，进一步提高SOC估算的准确性。
在上述的一种汽车电池SOC的估算方法中，所述的步骤d中，当电池环境温度在超过电池工作极限温度时，此时SOC为0，并切断充放电回路，禁止对电池进行充放电以保护电池。根据电池环境温度的不同，开路电压法查询的MAP表也不同。
在上述的一种汽车电池SOC的估算方法中，所述的步骤f中，Ah积分法公式为：
式中，SOC0为电池静态过程时得到的SOC，CN为电池额定容量，I为电池电流。首先根据测得的电池内部温度以及电池输出电压、电流，通过建立的电池化学模型，得到电池内部实际的消耗电流，根据该电流进行Ah积分法的计算得到SOC。
与现有技术相比，本汽车电池SOC的估算方法采用具备自学习功能的以Ah积分法为基础，结合开路电压法，考虑多种状态补偿的SOC估算算法，尽可能多的考虑影响SOC的各类因素对SOC进行校正，具有实用性，可提高SOC的准确度与计算精度。
附图说明
图1是本汽车电池SOC的估算方法的流程图。
图2是本汽车电池SOC的估算方法的计算原理图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本汽车电池SOC的估算方法，包括如下步骤：
a、开始；
b、判断电池搁置时间的长短，若搁置时间小于设定时间T0，则进入步骤c；反之，则进入步骤d；
c、直接利用上次电池停止使用时的SOC作为此时的SOC，并进入步骤e；
d、利用开路电压法得到SOC，并进入步骤g；该步骤中，当电池环境温度在超过电池工作极限温度时，此时SOC为0，并切断充放电回路，禁止对电池进行充放电以保护电池。根据电池环境温度的不同，开路电压法查询的MAP表也不同。
e、判断电池是否处于动态，若电池为动态，则进入步骤f；反之，返回步骤b；
f、采用Ah积分法估算SOC，并进入步骤g；Ah积分法公式为：
式中，SOC0为电池静态过程时得到的SOC，CN为电池额定容量，I为电池电流。首先根据测得的电池内部温度以及电池输出电压、电流，通过建立的电池化学模型，得到电池内部实际的消耗电流，根据该电流进行Ah积分法的计算得到SOC。
g、对估算得到的SOC进行校正；
h、结束。
电池处于充放电状态时为动态，反之则称为静态。
由于电池受库仑效率、温度、老化、电池一致性和自放电等因素的影响，通过a～f步骤所得到的SOC值并不准确，还需要通过步骤g对其进行校正。
充放电效率由于电池内阻而存在。电池的任何充电、放电过程都有电量损失并且损失明显，在估计电池SOC时，必需考虑充放电时的效率，也即库仑效率。电池在不同放电倍率(即放电电流)下放电时，放出的电量是不一样的。针对这一点，我们可以通过Peukert经验得出的库伦效率查表模式来对不同电流下的SOC进行修正。
温度是影响电池工作的一个重要因素。环境温度对电池的工作性能和使用寿命有极大的影响作用。因此在SOC预测时，必须进行温度的补偿。一般情况下，实际温度系数不是一个常数，在不同温度范围内，温度与容量呈现非线性，而且受到电池新旧程度的影响。对电池温度系数，需采集大量的实验数据预先获得。因而，我们可以利用实际温度系数进行修正。
电池的一致性情况也会影响放电容量，一致性差异越大，电池的实际放电容量会越小。校正时，可设置电池差异性的多个点，根据不同的差异点来对SOC进行修正。
电池的自放电会导致电池在存储期间容量下降。自放电的大小与蓄电池的使用时间、环境温度以及存放时间等多种因素有关，精确计算较为困难，但可以通过大量实验方法预先估算蓄电池的自放电情况。对于自放电情况我们可以通过数据查表的方法进行校正。
老化补偿的公式为：SOCage＝(SOC-AF)/(1-AF)，式中，SOC为没有进行老化补偿得到的SOC值，SOCage为老化补偿后的SOC值，AF为衰老因子。衰老因子的计算为：AF＝(Ahref-Ahcyc)/Ahref，式中，Ahref是参考电池容量，它一般为在电池整个使用过程中的最大容量，Ahcyc为某一衰老点的电池容量，它由电池衰老过程中电池的端电压与电池容量关系曲线决定。
上述各种校正方法只要条件满足即可进行。
当电池管理系统监测到充电机接入时，并且对电池已充满电，此时可直接置SOC数值为100％，进一步提高SOC估算的准确性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.一种汽车电池SOC的估算方法，其特征在于，该估算方法包括如下步骤：
a、开始；
b、判断电池搁置时间的长短，若搁置时间小于设定时间T0，则进入步骤c；反之，则进入步骤d；
c、直接利用上次电池停止使用时的SOC作为此时的SOC，并进入步骤e；
d、利用开路电压法得到SOC，并进入步骤g；
e、判断电池是否处于动态，若电池为动态，则进入步骤f；反之，返回步骤b；
f、采用Ah积分法估算SOC，并进入步骤g；
g、对估算得到的SOC进行校正；
h、结束。
2.根据权利要求1所述的一种汽车电池SOC的估算方法，其特征在于，所述的校正方法为基于Peukert经验得出的库伦效率查表模式来对不同电流下的SOC进行修正。
3.根据权利要求1所述的一种汽车电池SOC的估算方法，其特征在于，所述的校正方法为利用实际温度系数进行修正。
4.根据权利要求1所述的一种汽车电池SOC的估算方法，其特征在于，所述的校正方法为设置电池差异性的多个点，根据不同的差异点来对SOC进行修正。
5.根据权利要求1所述的一种汽车电池SOC的估算方法，其特征在于，所述的校正方法为通过数据查表的方法对自放电情况下的SOC进行校正。
6.根据权利要求1所述的一种汽车电池SOC的估算方法，其特征在于，所述的校正方法为对得到的SOC进行老化补偿，老化补偿的公式为：SOCage＝(SOC-AF)/(1-AF)，式中，SOC为没有进行老化补偿得到的SOC值，SOCage为老化补偿后的SOC值，AF为衰老因子。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种汽车电池SOC的估算方法，其特征在于，可在电池充满电后对SOC进行校正。
8.根据权利要求1所述的一种汽车电池SOC的估算方法，其特征在于，所述的步骤d中，当电池环境温度在超过电池工作极限温度时，此时SOC为0，并切断充放电回路，禁止对电池进行充放电以保护电池。
9.根据权利要求1所述的一种汽车电池SOC的估算方法，其特征在于，所述的步骤f中，Ah积分法公式为：
式中，SOC0为电池静态过程时得到的SOC，CN为电池额定容量，I为电池电流。
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