CN103022583A - 一种利用电池充电曲线修正soc的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用电池充电曲线修正SOC的方法，根据磷酸铁锂电池不同充电倍率下的充电曲线图，利用低端线性区间和曲线高端点特性，逐步进行SOC修正，本发明在开路电压法和安时积分法的基础上，利用电池充电曲线的低端线性区间和高端充满点修正磷酸鉄锂电池的SOC，增加了SOC修正机会，提高了SOC估算精度，易于实行，容易推广和使用，由于本发明增加了充电过程中的SOC低端线性区间修正，尤其可以提高充电中断情况下的SOC估算精度。

Description

一种利用电池充电曲线修正SOC的方法

技术领域

本发明涉及动力电池SOC估算技术的改进。

背景技术

电池剩余电量又称电池的荷电状态（State of Charge，即SOC）是电池状态的重要参数之一，为电动汽车整车的控制策略提供了依据。精确估算当前电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充或过放电对电池的损伤，为我们合理利用电池，提高电池使用寿命，降低维护成本提供了技术方向。如何准确又可靠得获得电池SOC值是电池管理系统最基本也是最重要的任务。

目前国内外在对电池SOC的准确估算方面已做了大量研究。实际产品应用中由于电池管理系统硬件条件的限制，常用的方法仍然是简单有效的开路电压和安时积分相结合。开路电压法需要电池静置足够长的时间，同时电池SOC随开路电压变化明显，当电池管理系统上电工作时根据电池单体电压估算电池的初始SOC值。安时积分法是目前应用最广泛最简单易行的估算方法。在电池的工作过程中，将电池的充放电电流对时间进行积分运算，然后估算电池的动态SOC值。安时积分法对电流采样精度要求较高，否则长时间运行后可能产生较大的累积误差。此外常见的还有卡尔曼滤波法和模糊神经网络法，由于电池管理系统的硬件限制和算法自身的成熟度还未得到大量实际应用。

缺点和不足：磷酸鉄锂电池由于具有很平坦的充放电平台，而电池管理系统的SOC需要精度较高，而且是实时的在线估计，开路电压法也就不十分适合磷酸鉄锂电池。而电动汽车要求任何时刻都必须提供准确的SOC值，这就需要不能存在累计误差，目前国家标准要求误差不超过8%，而现有技术的估计方法不容易满足。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是一种易于实施、估算精度高的利用电池充电曲线修正SOC的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：

    一种利用电池充电曲线修正SOC的方法，该方法步骤为：

(1).获取电池组当前的平均电流I，电池单体电压cellv，平均电池单体电压cellv_avrg,总电压，温度T和额定容量Q参数数据；

(2).根据电池组当前电流方向和持续时间t判断电池是否处于充电状态，若电池处于充电状态则进入步骤（3），否则进入步骤（6）；

(3).判断电池单体电压是否处于充电曲线的低端线性区间内，即cellv<VL，若处于低端线性区间则进入步骤（4），否则进入步骤（6）；

(4).根据电池组平均电流，计算当前充电倍率C = I / Q；

(5).根据充电倍率C，温度T和电池单体电压cellv查表估算SOC修正值；

(6).根据电池单体电压、总电压、实际充电电流和允许充电电流条件判断电池当前充电是否结束，即是否处于充电曲线的高端充满点，若处于高端充满点则进入步骤（7），否则进入步骤（9）；

(7).判断电池SOC<100%、且平均电池单体电压大于阀值VH，若满足则进入步骤（8），否则进入步骤（9）；

(8).修正SOC为100%，即电池达到充满状态；

(9).输出修正后的SOC值或结束，如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上则输出修正后的SOC值，否则不输出。

本发明在开路电压法和安时积分法的基础上，利用电池充电曲线的低端线性区间和高端充满点修正磷酸鉄锂电池的SOC，增加了SOC修正机会，提高了SOC估算精度，易于实行，容易推广和使用，由于本发明增加了充电过程中的SOC低端线性区间修正，尤其可以提高充电中断情况下的SOC估算精度。

附图说明：

    附图1为本发明实施例磷酸铁锂电池不同充电倍率下的充电曲线图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述：

如附图1所示为磷酸铁锂电池不同充电倍率下的充电曲线图，可以看出，在曲线低端存在一段线性区间，通常当SOC低于30%时，充电时的SOC值随电池单体电压变化较明显，该段线性区间定义为低端线性区间，同样在曲线高端点当电池充满时，电池单体电压超出磷酸鉄锂平台电压较多，所以可利用该充电曲线的两个特殊区段进行充电时的SOC修正。

结合附图1，本实施例的具体修正步骤为：

（1）.修正前电池管理系统需要从采样模块中获得电池组当前的状态数据，包括电池单体电压cellv，平均电池单体电压cellv_avrg,总电压，温度T和额定容量Q参数数据，充电过程中电池的电流变化缓慢且波动较小，所以平均电流I取电池最近10秒内电流的平均值；

（2）根据电池当前电流方向和持续时间t判断电池是否处于充电状态，通常充电时电流方向为负，电流值小于零，放电时电流方向为正，电流值大于零，持续时间t通常取1分钟，消除能量回馈产生充电电流的情况，若电流方向为负且持续1分钟，则认为电池已进入充电状态，进入步骤（3），否则进入步骤（6）；

（3）判断单体电压是否处于充电曲线的低端线性区间内，即cellv<VL，从充电曲线可知，当SOC低于30%时，SOC与电池单体电压有较好的对应关系，电池单体电压的测量精度为5mV，可以保证SOC的误差在5%以内；VL的取值与当前充电倍率有关，由于电池内阻的存在，充电电流大，电池单体电压也会随着上升，不同充电倍率曲线的VL可以通过实验测得准确的数据，实际应用过程中根据充电倍率查表选用不同的值，若处于低端线性区间则进入步骤（4），否则进入步骤（6）；

（4）根据电池组平均电流，计算当前充电倍率C = I / Q；

（5）根据充电倍率C、温度T和单体电压cellv，查表估算SOC修正值；充电倍率以0.2C为间隔，范围为0.2C至1C；温度T以20度为间隔，范围为-15度至45度，根据上述条件对磷酸鉄锂电池进行充电曲线测试；估算时根据单体电压在相近的充电曲线上查找对应的SOC值，然后采用线性插值的办法处理中间点数据；充电曲线测试越详尽，所估算的SOC值越准确；以上是充电曲线低端线性区间的SOC修正过程；当低端修正条件不满足时直接进入高端修正过程；

(6）根据单体电压、总电压、实际电流和允许充电电流条件判断电池当前充电是否结束，即是否处于高端充满点，若磷酸铁锂电池单体达到3.65V或总电压达到充电上限，充电过程则由恒流阶段进入恒压降流阶段，允许充电电流和实际充电电流慢慢减小直至为零，此时电池充满；若处于高端充满点则进入步骤（7），否则进入步骤（9）；

（7）判断电池SOC<100%、且平均单体电压大于阀值VH，若满足则进入步骤（8），否则进入步骤（9）；VH的取值原理与VL相同，与当前充电倍率有关，实际应用过程中根据充电倍率查表选用不同的值，采用平均单体电压判断，防止个别电池单体过高的情况出现；

（8）修正SOC为100%，即电池达到充满状态，电池处于高端充满点时，如果SOC<100%则修正SOC为100%；以上是充电曲线高端充满点的SOC修正过程，如果高端修正条件也不满足时则修正过程直接结束；

（9）输出修正后的SOC值或结束，如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上则输出修正后的SOC值，否则不输出，避免SOC值不必要的跳变。

上述实施例仅为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用电池充电曲线修正SOC的方法，该方法步骤为：

(1).获取电池组当前的平均电流I，电池单体电压cellv，平均电池单体电压cellv_avrg,总电压，温度T和额定容量Q参数数据；

(2).根据电池组当前电流方向和持续时间t判断电池是否处于充电状态，若电池处于充电状态则进入步骤（3），否则进入步骤（6）；

(3).判断电池单体电压是否处于充电曲线的低端线性区间内，即cellv<VL，若处于低端线性区间则进入步骤（4），否则进入步骤（6）；

(4).根据电池组平均电流，计算当前充电倍率C = I / Q；

(5).根据充电倍率C，温度T和电池单体电压cellv查表估算SOC修正值；

(6).根据电池单体电压、总电压、实际充电电流和允许充电电流条件判断电池当前充电是否结束，即是否处于充电曲线的高端充满点，若处于高端充满点则进入步骤（7），否则进入步骤（9）；

(7).判断电池SOC<100%、且平均电池单体电压大于阀值VH，若满足则进入步骤（8），否则进入步骤（9）；

(8).修正SOC为100%，即电池达到充满状态；

(9).输出修正后的SOC值或结束，如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上则输出修正后的SOC值，否则不输出。

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