CN102169167A

CN102169167A - 一种电池组soc计算精度的检测装置及其方法

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Publication number: CN102169167A
Application number: CN2011100313197A
Authority: CN
Inventors: 刘洋成; 洛志宏; 黎威
Original assignee: SHENZHEN JIAHUA LIDAO NEW TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN JIAHUA LIDAO NEW TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2031-01-28
Also published as: CN102169167B

Abstract

本发明涉及一种电池组SOC计算精度的检测装置及其方法，其中装置包括控制检测模块及其连接的温控装置、放电模块、充电模块和电池管理模块以及对应电池模块：方法包括：通过温控装置调节电池模块和电池管理模块的环境温度至；按汽车行驶充放电模型控制充电模块和放电模块在0到

内对电池模块充放电，记录

时电池管理模块输出的SOC值；对电池模块恒流放电获得真实SOC值，计算SOC误差。这种检测装置及其方法，能够更为准确、高效、简单地检测在各种不同工况、环境下，电池管理系统计算电池组SOC的精度。

Description

一种电池组SOC计算精度的检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及SOC (State of charge，剩余电量)计算精度检测，具体涉及一种电池组SOC计算精度的检测装置及其方法。

背景技术

现在，电动汽车和混合动力汽车越来越多的采用将多个单体电池并串联后组成的电池组作为其储能单元。电池管理系统需要对电池SOC进行计算，并将SOC值作为控制策略的参考变量之一，SOC的计算准确与否将直接影响控制策略的确定和燃油经济性。因此，在电池管理系统完成后，对其关于电池组SOC计算精度的评测就显得极为重要。但是，现有技术中，还没有一套完整的专门用于电池组SOC计算精度评测的专门装置和方法。目前应用中，均将带有电池管理系统的电池组直接连接于电动汽车（含混合动力汽车）试验台架上，或试验车中，在系统模拟实际工况运行结束后，再通过标准放电试验检测电池组SOC计算误差。而这种方法耗时长，成本高，并且难以对电池组温度进行控制，无法获得各种温度下电池组SOC计算的精度数据。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种电池组SOC计算精度的检测装置及其方法，效率高、成本低且能对温度进行有效控制。

本发明的第一个技术问题这样解决：构建一种电池组SOC计算精度的检测方法，包括以下步骤：

控制检测模块调节温控装置使电池模块和电池管理模块的环境温度恒定于期望值

；

控制检测模块按实际汽车行驶工况下电池模块充放电模型控制充电模块和放电模块在0到时间内对所述电池模块充放电，记录时间时所述电池管理模块输出的SOC值c%；

C控制检测模块控制放电模块对所述电池模块恒流放电至对应截止电压获得所述电池模块的真实SOC值，则SOC值计算误差为c%-真实SOC值。

按照本发明提供的检测方法，还包括：

将n个组成被测电池组的同批次单体电池串接成电池模块，所述被测电池组包括a个并联模块、每个并联模块由b个单体电池串接而成，（或者所述被测电池组由b个模块串联组成，每个模块由a个单体电池并联而成），a、b、n为自然数；

将被测电池组的电池管理系统中电压采样电路的放大倍数调整至倍，并将电池模块的功率电线在该电池管理系统中电流传感器上同方向缠绕a圈，改造后作为所述电池管理模块；

所述步骤C具体是：控制检测模块控制放电模块以

恒流放电至电池模块电压为

，记录此恒流放电时间，则恒流放电前电池模块的真实SOC值为，电池管理模块对SOC值计算误差为

，其中：

是被测电池组额定容量，

是被测电池组标准放电电流，

是被测电池组标准放电截止电压。

按照本发明提供的检测方法，所述电池模块是一个以上，每次仅取一个电池模块进行检测、获取对应SOC值计算误差，则该电池管理模块的SOC计算精度取所述SOC值计算误差中最大值。

按照本发明提供的检测方法，所述期望值

和时间是任意指定值。

按照本发明提供的检测方法，还包括通过模拟仿真或实际工况下测量得到被测电池组的充放电模型，进而获得所述电池模块的充放电模型

其中：

是被测电池组的充放电电流，

是所述电池模块的充放电电流，t是工作时间。

按照本发明提供的检测方法，所述改造还包括屏蔽掉所述电池管理系统中单体电池检测部分。

本发明的另一个技术问题这样解决：构建一种电池组SOC计算精度的检测装置，包括电池模块和电池管理模块，其特征在于，还包括：

充电模块，与所述电池模块电连接，用于根据控制信号对所述电池模块充电并调节充电电流大小；

放电模块，与所述电池模块电连接，用于根据控制信号对所述电池模块放电并调节放电电流大小；

内置充放电模型的控制检测模块，控制连接所述充电模块和放电模块，并与所述电池管理模块通讯连接。

按照本发明提供的检测装置，所述电池模块和电池管理模块包括但不限制于以下两种形式：

㈠所述电池模块是被测电池组，所述电池管理模块是该被测电池组的电池管理系统；

㈡所述电池模块，由n个组成被测电池组的同批次单体电池串接而成，所述被测电池组包括a个并联模块、每个并联模块由b个单体电池串接而成，（或者所述被测电池组由b个模块串联组成，每个模块由a个单体电池并联而成），a、b、n为自然数，n<10；所述电池管理模块，由被测电池组电池管理系统改造而成：将原有的电压采样电路的放大倍数调整至倍，并将电池模块的功率电线在该电池管理系统的电流传感器上同方向缠绕a圈，进一步所述改造还包括屏蔽掉所述电池管理系统中单体电池检测部分。

按照本发明提供的检测装置，还包括与所述控制检测模块连接的用于调节所述电池模块和电池管理模块的环境温度的温控装置。

按照本发明提供的检测装置，还包括用于显示、存储、处理数据的上位机。

按照本发明提供的检测装置，控制检测模块内置于所述上位机中或者是相互分离的。

按照本发明提供的检测装置，控制检测模块与温控装置、可控充电模块、可控放电模块和电池管理模块通过总线连接。

本发明提供的电池组SOC计算精度的检测装置及其方法，通过构造充放电数学模型模拟汽车实际行驶并使用温控装置，这样无须连接使用电动汽车或混合动力汽车，较现有技术以更为准确、简单地检测在各种不同工况、环境下，电池管理系统计算电池组SOC的精度，帮助电池管理系统提高对电池组SOC的计算精度，帮助电动汽车（含混合动力汽车）动力系统对比匹配具有更高SOC计算精度的电池管理系统，进一步使用电池模块替代电池组，使测试节能、高效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明：

图1是本发明具体实施例SOC计算精度的检测装置系统结构示意图；

图2是图1中控制检测模块的充放电控制程序流程示意图。

具体实施方式

首先，说明本发明检测装置：

如图1所示，本发明具体实施例一种电池组SOC计算精度的检测装置，包括㈠电池模块、㈡电池管理模块、㈢温控装置、㈣放电模块、㈤充电模块、㈥控制检测模块和㈦上位机，其中：

㈠电池模块

由选择组成被测电池组的同批次单体电池n个（n<10）串联组成，n值受到电池管理模块ECU电源电压以及电池组电压采样电路影响。n值越小，则试验所需功率越小；

㈡电池管理模块

是将被测电池组的电池管理系统做如下修改后获得，所述被测电池组包括a个并联模块，每个并联模块由b个单体电池串接而成，（所述被测电池组或者由b个模块串联组成，每个模块由a个单体电池并联而成）：

①屏蔽掉单体电池检测部分；

②将原有的电压采样电路的放大倍数乘以倍；

例：被测电池组电压为Vi，经原有电压采样电路后输出到微处理器AD接口的电压为Vo，则原有电压采样电路的放大倍数为；对采样电路修改后，当电池模块的电压为时，经新的电压采样电路后输出到微处理器AD接口的电压还是为Vo；

③将电池模块的功率电线在电池管理系统的电流传感器上同方向缠绕a圈；

㈢温控装置

用于控制电池模块和电池管理模块的环境温度，以检测不同温度下电池管理系统对于电池组SOC计算的精度；

㈣充电模块

用于电池模块的充电，充电电流大小可通过通讯总线进行控制，和放电模块一起用以模拟实际汽车行驶工况下电池的充放电情况；

㈤放电模块

用于电池模块的放电，放电电流大小可通过通讯总线进行控制，和充电模块一起用以模拟实际汽车行驶工况下电池的充放电情况；

㈥控制检测模块

进行充放电控制和获取电池管理模块的信息；

㈦上位机

用于显示、存储、处理数据；

备注：㈥控制检测模块和㈦上位机可合并到一起。

第二，说明本发明检测方法，包括以下步骤：

101）通过模拟仿真或实际工况下测量得到电池组的充放电模型

，在相同的汽车循环行驶工况下，为了保证电池电量的平衡，不同的电池组SOC值可能会导致不同的电池组充放电电流；

102）确定电池模块的充放电电流

，将其建立好模型输入到控制检测模块中，用以控制充电模块和放电模块（电池模块放电

为正，充电

为负）；

103）在控制检测模块中设置总的模拟运行时间，电池组额定容量

，电池组标准放电电流

，电池组标准放电截止电压

（即在室温下，电池组以标准放电电流放电至标准放电截止电压时，电池组SOC为0%）；

104）按照检测需求调节温控装置使电池模块环境温度恒定于期望值

；

105）启动系统，开始检测流程；电池管理模块初始化，根据协议输出电池模块电压、电流、温度、SOC等信息，控制检测模块根据电池模块信息和内部建立的充放电模型对充电模块和放电模块输出充放电电流控制信息，充电模块根据接收到的控制信息调节电源输出电池充电电流，放电模块根据接收到的控制信息调节负载输出电池放电电流；

106）当系统运行时间到达设置时间后，控制检测模块控制充电模块和放电模块停止充放电，记录此时电池管理模块输出的SOC值为c%；

107）将温控装置关闭，静置电池一段时间，使其回复到室温；

108）控制检测模块控制放电模块以

恒流放电至电池模块电压为

，记录此恒流放电时间，则恒流放电前电池模块的真实SOC值为，电池管理模块对SOC值计算误差为；

109）重复步骤101~108），即可获得多组电池管理模块对电池模块SOC值计算误差值，取其中最大值为SOC值的计算精度，即等效为被测电池组电池管理系统在环境温度为

，电池组在循环工况下运行情况下，对电池组SOC值的计算精度；

110）设置不同的环境温度和电池组工作时间，重复步骤101~109），即可取得电池管理系统在不同温度和不同时间下的SOC值计算精度。

在本实施例中，充放电控制由㈥控制检测模块实现，具体计算由㈦上位机实现，如图2所示，控制检测模块中充放电控制程序具体包括以下步骤：

201）累积计时，记录本循环当前时间t；

202）接收获取电池管理模块内电池模块电流/电压/SOC等数据；

203）判断t<，则进入下一步，否则进入步骤208）；

204）电池模块电压V>最低限制电压Vmin, 则进入下一步，否则进入步骤208）；

205）电池模块电压V<最高限制电压Vmax，则进入下一步，否则进入步骤208）；

206) 计算电池模块电流

;

207)

为正，则控制充电模块关闭，放电模块以

恒流放电，否则控制放电模块关闭，充电模块以

恒流放电，返回步骤201）；

208）本次充放电结束。

最后，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种电池组SOC计算精度的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制检测模块调节温控装置使电池模块和电池管理模块的环境温度恒定于期望值；

2.根据权利要求1所述检测方法，其特征在于，还包括：

将n个组成被测电池组的同批次单体电池串接成电池模块，所述被测电池组包括a个并联模块、每个并联模块由b个单体电池串接而成，或者所述被测电池组包括b个串联模块、每个串联模块由a个单体电池并联而成，a、b、n为自然数；

所述步骤C具体是：控制检测模块控制放电模块以

恒流放电至电池模块电压为

，其中：

是被测电池组额定容量，

是被测电池组标准放电电流，

是被测电池组标准放电截止电压。

3.根据权利要求1或2所述检测方法，其特征在于，所述电池模块是一个以上，每次仅取一个电池模块进行检测、获取对应SOC值计算误差，则该电池管理模块的SOC计算精度取所述SOC值计算误差中最大值。

4.根据权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述期望值

和时间是任意指定值。

5.根据权利要求2所述检测方法，其特征在于，还包括通过模拟仿真或实际工况下测量得到被测电池组的充放电模型

，从而获得所述电池模块的充放电模型

其中：

是被测电池组的充放电电流，

是所述电池模块的充放电电流，t是工作时间；所述改造还包括屏蔽掉所述电池管理系统中单体电池检测部分。

6.一种电池组SOC计算精度的检测装置，包括电池模块和电池管理模块，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述检测装置，其特征在于，所述电池模块是被测电池组，所述电池管理模块是该被测电池组的电池管理系统。

8.根据权利要求6所述检测装置，其特征在于，所述电池模块，由n个组成被测电池组的同批次单体电池串接而成，所述被测电池组包括a个并联模块、每个并联模块由b个单体电池串接而成，或者所述被测电池组包括b个串联模块、每个串联模块由a个单体电池并联而成，a、b、n为自然数，n<10；所述电池管理模块，由被测电池组电池管理系统改造而成：将原有的电压采样电路的放大倍数调整至倍，并将电池模块的功率电线在该电池管理系统的电流传感器上同方向缠绕a圈。

9.根据权利要求6、7或8所述检测装置，其特征在于，还包括与所述控制检测模块连接的用于调节所述电池模块和电池管理模块的环境温度的温控装置。

10.根据权利要求6、7或8所述检测装置，其特征在于，还包括与所述控制检测模块连接的还包括用于显示、存储、处理数据的上位机；所述控制检测模块与温控装置、充电模块、放电模块和电池管理模块通过总线连接。