CN103078153A - 一种动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法 - Google Patents

一种动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法，包括以下步骤：a.对动力电池进行充电/放电；b.设定N个荷电状态修正阈值，当达到第i个修正阈值后，进行第i次荷电状态值修正，继续对动力电池进行充电/放电，i=i+1,1≤i<N；c.当达到第N个修正阈值后，将充电或放电荷电状态值修正为100%或0%；d.继续对动力电池进行充电/放电，设定充电/放电截止阈值，当达到充电/放电截止阈值后，停止充电/放电。

Description

一种动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法。
背景技术
随着环境污染和能源匮乏等问题对地球生态和人们生活带来越来越大的影响，开发新能源汽车替代传统的燃油车成为现今社会发展的必然趋势，而电动汽车是目前国际上开发新能源汽车的主流方向。
动力电池系统是电动汽车的心脏，动力电池系统的正确控制直接关系着电动汽车的安全性、稳定性、可靠性和经济性。荷电状态(SOC)反映动力电池系统的电量状态，是电池管理系统(BMS)乃至电动汽车进行控制的一项重要参数，直接对应着整车剩余续驶里程及充电饱满度。常见的SOC计算方法有安时积分法、开路电压法、模糊神经网络法和卡尔曼滤波法等。
目前，高校、研究所及企业里面对动力电池系统SOC的研究主要还是集中在对传统的SOC算法引入校正因子进行完善方面，对于动力电池系统应用在电动汽车上之后的适当修正以满足更好的使用需求研究得很少。专利200710143406.5介绍了一种电池荷电状态的测定方法，该方法使用最小二乘法得到SOC理与SOC实之间的差值与时间的修正函数Φ(t)以对安时积分法得到的SOC进行修正；专利201110441421.4介绍了一种SOC估算方法，使用多个步骤修正安时积分法计算得到的SOC值；专利201210013565.4介绍了一种用于磷酸铁锂动力电池剩余容量估算自修正的方法，引入了温度校正因子α、倍率校正因子β和老化率γ对安时积分法得到的SOC进行校正。
目前批量使用的动力电池系统荷电状态（SOC）的计算方法多为以安时积分法为主，再采用路端电压进行两端修正，当充电截止电压阈值达到时将SOC修正为100%，当放电截止电压阈值达到时将SOC修正为0%。这种修正方法存在如下问题：1）充放电截止电压阈值与进行SOC修正的阈值一致，也就是说SOC修正后便不再进行充放电；2）修正阈值单一，SOC只是进行简单的一次修正。应用到电动汽车上，这种修正方法带来的实际问题是因为动力电池系统达不到充放电截止阈值(因为检测电压精度问题或者充电机设计问题)而无法进行SOC修正，或者是修正时幅度太大(只在充放电截止阈值达到时进行一次修正)，事先无法给驾驶员足够的警示。
发明内容
为了克服现有技术结构的不足,本发明公开了一种新的动力电池系统荷电状态修正及充放电控制方法。
本发明实施例公开了一种动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法，包括以下步骤：
a.对动力电池进行充电/放电；
b.设定N个荷电状态修正阈值，当达到第i个修正阈值后，进行第i次荷电状态值修正，继续对动力电池进行充电/放电，i=i+1,1≤i<N；
c.当达到第N个修正阈值后，将充电或放电荷电状态值修正为100%或0%；
d.继续对动力电池进行充电/放电，设定充电/放电截止阈值，当达到充电/放电截止阈值后，停止充电/放电。
进一步，作为优选，所述N优选为3。
进一步，作为优选，所述荷电状态修正阈值根据温度校正因子α进行修正。
进一步，作为优选，所述荷电状态修正阈值根据倍率校正因子β进行修正。
进一步，作为优选，所述荷电状态修正阈值根据老化率γ进行修正。
本发明通过设置多级修正阈值，并将充放电截止阈值与SOC修正阈值区分开，有效解决了现有方法存在的弊端，提高了电动汽车的可靠性。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：
图1为本发明实施例动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法流程图。
具体实施方式
参照图1对本发明的实施例进行说明。
为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，以三级修正阈值为例，一种动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法，包含如下步骤：
S1、第一阶段充电/放：电动力电池系统开始充电/放电；
S2、判断动力电池系统的三级修正阈值是否到达，若没有到达则继续充电/放电，若到达则根据三级修正阈值第一次对SOC进行修正
（S3）后继续充电/放电；
S4、第二阶段充电/放电；
S5、判断动力电池系统的二级修正阈值是否到达，若没有到达则继续充电/放电，若到达则根据二级修正阈值第二次对SOC进行修正
（S6）后继续充电/放电；
S7、第三阶段充电/放电；
S8、判断动力电池系统的一级修正阈值是否到达，若没有到达则继续充电/放电，若到达则根据一级修正阈值第三次对SOC进行修正
（S9）(一级修正阈值对应SOC为100%(充电时)或者是0%(放电时))后继续充电/放电；
S10、第四阶段充电/放电；
S11、判断动力电池系统的充电/放电截止阈值是否到达，若没有到达则继续充电/放电，若到达则停止充电/放电（S12）。
本发明实施例能够实现的功能有：(1)将充电/放电截止电压阈值与SOC修正阈值区分开，SOC修正阈值比充电/放电截止电压阈值先到达，可有效解决动力电池系统装车使用后可能出现的SOC无法修正问题；(2)设置三级SOC修正阈值，SOC可根据三级修正阈值进行三次有效修正，可有效解决动力电池系统一次修正时存在的修正幅度太大问题。
并且，上述设定的修正阈值可根据温度校正因子α、倍率校正因子β和老化率γ进行适时修正，温度校正因子α、倍率校正因子β和老化率γ根据动力电池系统装上电动汽车之后的大量试验数据获得。
实施例1：对于336V66Ah的磷酸铁锂动力电池系统，在15～40℃范围内，充电/放电三级修正阈值设定为3.50V/2.75V，二级修正阈值设定为3.55V/2.65V，一级修正阈值设定为3.60V/2.55V，截止阈值设定为3.70V/2.50V，当到达三级修正阈值时，将SOC修正为95%/8%，当到达二级修正阈值时，将SOC修正为99%/3%，当到达三级修正阈值时，将SOC修正为100%/0%。当温度为-10℃、放电倍率为1.5C、动力电池系统已经使用半年时，查表得到温度校正因子α、倍率校正因子β和老化率γ，此时充电/放电三级修正阈值设定为(3.50×α×β×γ)V/(2.75×α×β×γ)V，二级修正阈值设定为(3.55×α×β×γ)V/(2.65×α×β×γ)V，一级修正阈值设定为(3.60×α×β×γ)V/(2.55×α×β×γ)V，截止阈值设定为(3.70×α×β×γ)V/(2.50×α×β×γ)V。
实施例2：对于345V80Ah的锰酸锂动力电池系统，在15～40℃范围内，充电/放电三级修正阈值设定为4.15V/3.00V，二级修正阈值设定为4.10V/2.85V，一级修正阈值设定为4.20V/2.70V，截止阈值设定为4.30V/2.50V，当到达三级修正阈值时，将SOC修正为95%/8%，当到达二级修正阈值时，将SOC修正为99%/3%，当到达三级修正阈值时，将SOC修正为100%/0%。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.对动力电池进行充电/放电；
b.设定N个荷电状态修正阈值，当达到第i个修正阈值后，进行第i次荷电状态值修正，继续对动力电池进行充电/放电，i=i+1,1≤i<N；
c.当达到第N个修正阈值后，将充电或放电荷电状态值修正为100%或0%；
d.继续对动力电池进行充电/放电，设定充电/放电截止阈值，当达到充电/放电截止阈值后，停止充电/放电。
2.根据权利要求1所述动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法，其特征在于，所述N优选为3。
3.根根据权利要求1所述动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法，其特征在于，所述荷电状态修正阈值根据温度校正因子α进行修正。
4.根根据权利要求1所述动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法，其特征在于，所述荷电状态修正阈值根据倍率校正因子β进行修正。
5.根根据权利要求1所述动力电池系统的荷电状态修正及充放电控制方法，其特征在于，所述荷电状态修正阈值根据老化率γ进行修正。
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