CN103823189B - 动力电池组的剩余容量的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动力电池组的剩余容量的计算方法，其包括步骤：（1）在充放电机上对带有电池管理系统的动力电池组做充放电测试；（2）读取充放电机的充电累积容量积分值C_{Bench_c}、以及充放电机的放电累积容量积分值C_{Bench_d}且读取电池管理系统的充电累积容量积分值C_{BMS_c}、电池管理系统的放电累积容量积分值C_{BMS_d}；（3）确定充电修正系数K_c和放电修正系数K_d，充电修正系数K_c为：K_c＝C_{Bench_c}C_{BMS_c}放电修正系数K_d为：K_d＝C_{Bench_d}C_{BMS_d}；（4）确定动力电池组的剩余容量：当动力电池组处于充电状态时，动力电池组的容量的变化值为ΔC_c＝K_c×I×Δt，动力电池组的剩余容量为C_t＝C₀+ΔC_c；当动力电池组处于放电状态时，动力电池组的容量的变化值为ΔC_d＝K_d×I×Δt，电池的剩余容量为C_t＝C₀-ΔC_d。由此，能降低动力电池组的剩余容量的计算中的误差。

Description

动力电池组的剩余容量的计算方法

技术领域

本发明涉及动力电池组领域，尤其涉及一种动力电池组的剩余容量的计算方法。

背景技术

在电池组中，电池组的荷电状态（StateofCharge,SOC）是一个重要的参数，它表征了电池管理系统目前能够提供的能量水平。电动车电池管理系统的核心任务是对电池组的荷电状态（SOC）进行预测。SOC的值的大小直接反映了电池组所处的状态，由此可以限定电池组的最大充放电电流，并预测电池组的运行时间。

SOC的估算方法包括开路电压法、内阻法、安时积分法，现在也有相继研发了许多对电池SOC估算的新方法，如卡尔曼滤波估计模型算法等。其中采用安时积分法的容量累积积分过程为：

当前剩余容量为：

C₀＝C_R×SOC₀

其中，C₀为当前剩余容量，SOC₀为电池组的荷电状态值，C_R为电池组的标称容量)。

当（固定）一个时间片段Δt后，根据电池组当前的电流值，计算本次过程中的累计容量（充电或放电），

在充放电过程中的容量变化为：ΔC_t＝I×Δt

时间t时刻的剩余容量为：

C_t＝C₀±ΔC_t

其中充电过程采用加号，放电过程采用减号。

最后计算时间t时刻的SOC值：

即 ${\mathrm{SOC}}_t=\frac{C_t}{C_R}$

在上面过程中，电池组的剩余容量的计算误差来源于两个方面：电流值、时间。因为电流传感器的值肯定是存在误差的，单片机晶振时间也存在误差。随着时间的增加，以上产生的剩余容量累积积分值误差是近线性增加的。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种动力电池组的剩余容量的计算方法，其能降低计算误差。

为了实现上述目的，本发明提供了一种动力电池组的剩余容量的计算方法，其包括步骤：

（1）在充放电机上对带有电池管理系统的动力电池组分别做充电和放电测试；

（2）由充放电机的上位机读取充放电机的充电累积容量积分值C_{Bench_c}、以及充放电机的放电累积容量积分值C_{Bench_d}且由电池管理系统的CAN报文读取电池管理系统的充电累积容量积分值C_{BMS_c}、电池管理系统的放电累积容量积分值C_{BMS_d}；

（3）确定充电修正系数K_c和放电修正系数K_d，其中，

充电修正系数K_c为：

放电修正系数K_d为：

（4）确定动力电池组的剩余容量

当动力电池组处于充电状态时，经过Δt时间后的动力电池组的容量的变化值为ΔC_c＝K_c×I×Δt，其中I为流经动力电池组的充电电流值，计算得出动力电池组的剩余容量为C_t＝C₀+ΔC_c；

当动力电池组处于放电状态时，经过Δt时间后的动力电池组容量的变化值为ΔC_d＝K_d×I×Δt，其中I为流经动力电池组的放电电流值，计算得出电池的剩余容量为C_t＝C₀-ΔC_d。

本发明的有益效果如下：

通过引入充电修正系数K_c和放电修正系数K_d，其能降低动力电池组的剩余容量的计算中的误差。

附图说明

图1为依据本发明的动力电池组的剩余容量的计算方法的流程图；

图2为仅经过K_c修正的SOC的偏差值的图；

图3为仅经过K_d修正的SOC的偏差值的图；

图4为经过K_c和K_d修正的SOC的偏差值的图。

具体实施方式

下面参照附图来详细说明根据本发明的动力电池的剩余容量的计算方法。

参照图1，根据本发明的动力电池组的剩余容量的计算方法包括步骤：

（1）在充放电机上对带有电池管理系统的动力电池组分别做充电和放电测试；

（2）由充放电机的上位机读取充放电机的充电累积容量积分值C_{Bench_c}、以及充放电机的放电累积容量积分值C_{Bench_d}且由电池管理系统的CAN报文读取电池管理系统的充电累积容量积分值C_{BMS_c}、电池管理系统的放电累积容量积分值C_{BMS_d}；

（3）确定充电修正系数K_c和放电修正系数K_d，其中，

充电修正系数K_c为：

放电修正系数K_d为：

（4）确定动力电池组的剩余容量：

当动力电池组处于充电状态时，经过Δt时间后的动力电池组的容量的变化值为ΔC_c＝K_c×I×Δt，其中I为流经动力电池组的充电电流值，计算得出动力电池组的剩余容量为C_t＝C₀+ΔC_c；

当动力电池组处于放电状态时，经过Δt时间后的动力电池组容量的变化值为ΔC_d＝K_d×I×Δt，其中I为流经动力电池组的放电电流值，计算得出电池的剩余容量为C_t＝C₀-ΔC_d。

在根据本发明所述的动力电池的剩余容量的计算方法中，充放电机可为AV900充放电机，充放电机的电流可为0C～1C。

在根据本发明所述的动力电池的剩余容量的计算方法中，充电和放电测试为一个满充满放的循环。

在根据本发明所述的动力电池的剩余容量的计算方法中，K_c、K_d的值可为0.8～1.2。在一实施例中，当K_c、K_d的值不在0.8～1.2的范围内时，使K_c、K_d的值默认为1。

在根据本发明所述的动力电池的剩余容量的计算方法中，电池管理系统为派司德BSB-1XX。

最后验证本本发明的动力电池组的剩余容量的计算方法。

86Ah动力电池组连接上电池管理系统（派司德BSB-1XX），之后在充放电机（AV900，充放电的电流为0.3C）上进行充放电测试，并利用充放电机和电池管理系统各自计算的SOC值的偏差来验证。

原理为：充放电机和BMS对剩余容量的计算方法都是一样的，都是安时积分法，但是充放电机的电流和时间精度很高，所以充分电机的安时积分值很准确，但是BMS的电流和时间精度较差，故BMS自己计算的安时积分值（即剩余容量）是不准确的。故充放电机将是一个标准参照，基于这个标准参照，并基于充分电机和BMS的荷电状态的差值来验证剩余容量计算的准确性。

ΔSOC＝SOC_Bench-SOC_BMS

其中，SOC_Bench为充放电机计算的SOC值，其计算过程为

SOC_BMS为电池管理系统算的SOC值，其计算过程为

图2为未经过任何校正和仅经过K_c校正的SOC的偏差值的图。如图2所示，当引入Kc=0.99值校正后，SOC误差值dSOC明显改善。具体地，未引入Kc值校正的dSOC曲线在水平轴一侧，且dSOC曲线偏离水平轴的程度随着时间推移而增加；而引入Kc值校正的dSOC曲线以水平轴为中心上下波动。

图3为未经过任何校正和仅经过K_d校正的SOC的偏差值的图。如图3所示，当引入Kd=1.01值校正后，SOC误差值dSOC明显改善。具体地，未引入Kd值校正的dSOC曲线在水平轴一侧，且dSOC曲线偏离水平轴的程度随着时间推移而增加；而引入Kd值校正的dSOC曲线以水平轴为中心上下波动。

图4为未经过任何校正和经过K_c和K_d修正的SOC的偏差值的图。如图4所示，当引入Kc=1.037和Kd=1.047值校正后，SOC误差值dSOC明显改善，精度效果非常理想。具体地，未引入Kc值和Kd值校正的dSOC曲线在水平轴一侧，且dSOC曲线偏离水平轴的程度随着时间推移而增加；而引入Kc值和Kd值校正的dSOC曲线几乎与水平轴重合。

Claims (5)

1.一种动力电池组的剩余容量的计算方法，其特征在于，包括步骤：

(1)在充放电机上对带有电池管理系统的动力电池组分别做充电和放电测试；

(2)由充放电机的上位机读取充放电机的充电累积容量积分值C_{Bench_c}、以及充放电机的放电累积容量积分值C_{Bench_d}且由电池管理系统的CAN报文读取电池管理系统的充电累积容量积分值C_{BMS_c}、电池管理系统的放电累积容量积分值C_{BMS_d}；

(3)确定充电修正系数K_c和放电修正系数K_d，其中，

充电修正系数K_c为：

放电修正系数K_d为：

(4)确定动力电池组的剩余容量：

当动力电池组处于充电状态时，经过Δt时间后的动力电池组的容量的变化值为ΔC_c＝K_c×I×Δt，其中I为流经动力电池组的充电电流值，计算得出动力电池组时间t时刻的剩余容量为C_t＝C₀+ΔC_c；

当动力电池组处于放电状态时，经过Δt时间后的动力电池组的容量的变化值为ΔC_d＝K_d×I×Δt，其中I为流经动力电池组的放电电流值，计算得出电池时间t时刻的剩余容量为C_t＝C₀-ΔC_d；

其中，C₀为当前剩余容量。

2.根据权利要求1所述的动力电池组的剩余容量的计算方法，其特征在于，充放电机的电流为0C～1C。

3.根据权利要求1所述的动力电池组的剩余容量的计算方法，其特征在于，充电和放电测试为一个满充满放的循环。

4.根据权利要求1所述的动力电池组的剩余容量的计算方法，其特征在于，K_c、K_d的值为0.8～1.2。

5.根据权利要求4所述的动力电池组的剩余容量的计算方法，其特征在于，当K_c、K_d的值不在0.8～1.2的范围内时，使K_c、K_d的值默认为1。