CN104835988A - 电池系统和电池系统荷电状态soc的修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池系统和电池系统荷电状态SOC的修正方法，该修正方法包括以下步骤：当电池系统处于能量回馈模式时，获取所述电池系统中电池包的当前温度；通过安时积分法对所述电池包的SOC值进行计算；判断所述当前温度是否小于预设温度，且计算后得到的SOC值是否小于预设阈值；如果所述当前温度小于所述预设温度且所述计算后得到的SOC值小于所述预设阈值，则将所述计算后得到的SOC值作为所述电池包的当前SOC。由此，在温度较低时，避免SOC从较低值直接被修正为100％，从而避免SOC的错误计算，同时避免驾驶员对电池系统进行错误操作，提高电池包使用寿命。

Description

电池系统和电池系统荷电状态SOC的修正方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种电池系统荷电状态SOC的修正方法和一种电池系统。

背景技术

相关电池系统在修正荷电状态SOC时，如果电池管理器BMS检测到多个电池单体中一个单体的电压达到允许的最高阈值或电池包的总电压达到允许的最高阈值，则对电池包的SOC进行极限修正即将SOC直接修正为100％。

但是，相关技术存在的缺点是，当车辆在冬天运行时，由于气温较低，电池包性能将会因低温而下降，进而造成电池单体的电压或电池包的总电压虚高，SOC可能在较短的充电时间内就被修正为100％。这样由于电池包本身性能的下降可能造成SOC的错误计算，同时SOC从较低值直接修正为100％也会使驾驶员产生错觉，并可能进行错误操作，久而久之，会造成电池包的过度使用、性能下降。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电池系统荷电状态SOC的修正方法，该修正方法能够避免SOC的错误计算，避免驾驶员对电池系统的错误操作。

本发明的另一个目的在于提出一种电池系统。

根据本发明一方面实施例提出的电池系统荷电状态SOC的修正方法，包括以下步骤：当电池系统处于能量回馈模式时，获取所述电池系统中电池包的当前温度；通过安时积分法对所述电池包的SOC值进行计算；判断所述当前温度是否小于预设温度，且计算后得到的SOC值是否小于预设阈值；如果所述当前温度小于所述预设温度且所述计算后得到的SOC值小于所述预设阈值，则将所述计算后得到的SOC值作为所述电池包的当前SOC。

根据本发明实施例提出的电池系统荷电状态SOC的修正方法，如果当前温度小于预设温度且计算后得到的SOC值小于预设阈值，则将计算后得到的SOC值作为电池包的当前SOC。由此，在温度较低时，避免SOC从较低值直接被修正为100％，从而避免SOC的错误计算，同时避免驾驶员对电池系统进行错误操作，提高电池包使用寿命。

根据本发明的一个实施例，所述的电池系统荷电状态SOC的修正方法还包括：获取所述电池包中每个电池单体的当前电压和所述电池包的当前总电压。

进一步地，如果所述当前温度大于等于所述预设温度或所述当前SOC大于等于所述预设阈值，则进一步判断多个电池单体中一个电池单体的当前电压是否达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压是否达到第二电压阈值；如果所述多个电池单体中一个电池单体的当前电压达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压达到第二电压阈值，则将所述当前SOC修正为100％；如果所述多个电池单体中一个电池单体的当前电压未达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压未达到第二电压阈值，则将所述计算后得到的SOC值作为所述电池包的当前SOC。

根据本发明的一个优选实施例，所述预设温度可为10摄氏度。所述预设阈值可为70％。

根据本发明另一方面实施例提出的电池系统，包括：电池包，所述电池包包括多个电池单体；电池管理器，所述电池管理器用于获取所述电池包的当前温度，并通过安时积分法对所述电池包的SOC值进行计算，当电池系统处于能量回馈模式时，所述电池管理器进一步用于判断所述当前温度是否小于预设温度，且计算后得到的SOC值是否小于预设阈值，如果所述当前温度小于所述预设温度且所述计算后得到的SOC值小于所述预设阈值，则所述电池管理器将所述计算后得到的SOC值作为所述电池包的当前SOC。

根据本发明实施例提出的电池系统，如果当前温度小于预设温度且计算后得到的SOC值小于预设阈值，则电池管理器将计算后得到的SOC值作为电池包的当前SOC。由此，在温度较低时，避免SOC从较低值直接被修正为100％，从而避免SOC的错误计算，同时避免驾驶员对电池系统进行错误操作，提高电池包使用寿命。

根据本发明的一个实施例，所述电池管理器还用于获取所述电池包中每个电池单体的当前电压和所述电池包的当前总电压。

进一步地，如果所述当前温度大于等于所述预设温度或所述当前SOC大于等于所述预设阈值，则所述电池管理器进一步判断多个电池单体中一个电池单体的当前电压是否达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压是否达到第二电压阈值；如果所述多个电池单体中一个电池单体的当前电压达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压达到第二电压阈值，则所述电池管理器将所述当前SOC修正为100％；如果所述多个电池单体中一个电池单体的当前电压未达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压未达到第二电压阈值，则所述电池管理器将所述计算后得到的SOC值作为所述电池包的当前SOC。

根据本发明的一个优选实施例，所述预设温度可为10摄氏度。所述预设阈值可为70％。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电池系统荷电状态SOC的修正方法的流程图；以及

图2是根据本发明实施例的电池系统的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述本发明实施例的电池系统荷电状态SOC的修正方法和电池系统。

图1是根据本发明实施例的电池系统荷电状态SOC的修正方法的流程图。如图1所示，该电池系统荷电状态SOC的修正方法包括以下步骤：

S1：当电池系统处于能量回馈模式时，获取电池系统中电池包的当前温度。

在纯电动车辆或混合动力车辆的行车过程中，当发生制动能量回馈时，电机会作为发电机为电池系统中的电池包充电，电池系统中的电池管理器通过CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网)总线向VMS(Vehicle Management System,整车控制器)发送电池包可以承受的最大回馈功率值，VMS根据最大回馈功率值并结合整车综合运行情况，计算最终的回馈功率值，并将最终的回馈功率值反馈给电池系统，电池系统根据最终的回馈功率值给电池包充电。可以理解的是，电池管理器可为相关技术中的电池管理系统BMS(Battery Management System，电池管理系统)。

其中，需要说明的是，当车辆在冬天行驶时，由于气温较低，电池包的充放电功率数值会随之下降，同时车辆经过长时间低温条件下运行，充放电能力也会逐渐衰退，可能存在电池包实际可承受的最大回馈功率值小于VMS反馈给电池系统的最终的回馈功率值，从而可能导致电池包在SOC较低时突然承受数值较大的回馈功率，再加之此时电池包本身的性能较低，从而将造成电池单体的电压或电池包的总电压虚高的现象。

S2：通过安时积分法对电池包的SOC(State of Charge，荷电状态)值进行计算。

其中，根据本发明的一个示例，可通过以下安时积分法的公式对电池包的SOC值进行计算：

${\mathrm{SOC}}_T={\mathrm{SOC}}_0-\frac{{\mathrm{\η}}_1}{{\mathrm{\η}}_{2}C}{\∫}_0^T\mathrm{Idt}$

其中，SOC_T为计算后得到的SOC值；SOC₀为初始SOC值；η₁为Coulomb效率,定义为电池反应中的实际电子转移数与理论电子转移数的比值,又可定义为实际电极质量变化与理论电极质量变化的比值；η₂为电池包的充放电效率,即电池包放电放出的容量与电池包充入的容量的比值；C为电池包的总容量；I为充/放电电流，为非负值。

S3：判断当前温度是否小于预设温度，且计算后得到的SOC值是否小于预设阈值。

其中，需要说明的是，预设温度和预设阈值可根据电池厂家提供的电池包性能确定。根据本发明的一个优选实施例，预设温度可为10摄氏度。预设阈值可为70％。

S4：如果当前温度小于预设温度且计算后得到的SOC值小于预设阈值，则将计算后得到的SOC值作为电池包的当前SOC。

也就是说，在能量回馈模式下，如果监测到电池包的当前温度小于预设温度例如10摄氏度的同时还监测到计算后得到的SOC值小于预设阈值例如70％，即使多个电池单体中一个单体的电压达到允许的最高阈值或电池包的总电压达到允许的最高阈值，则依然通过安时积分法计算电池包的当前SOC，而不对电池包的SOC进行SOC＝100％的极限修正。

这样，本发明实施例提出的电池系统荷电状态SOC的修正方法，如果当前温度小于预设温度且计算后得到的SOC值小于预设阈值，则将计算后得到的SOC值作为电池包的当前SOC。由此，冬季行车时，可以更好的保证和体现电池系统的性能，并规避电池系统低温使用时出现的SOC瞬间大幅度升高的现象，即避免SOC短时间内从较低值直接被修正为100％，可以使得计算得到的SOC值更加接近于电池包的实际SOC值，从而避免SOC的错误计算，同时避免驾驶员对电池系统进行错误操作，提高电池包使用寿命。

根据本发明的一个实施例，的电池系统荷电状态SOC的修正方法还包括：获取电池包中每个电池单体的当前电压和电池包的当前总电压。

进一步地，如果当前温度大于等于预设温度或当前SOC大于等于预设阈值，则进一步判断多个电池单体中一个电池单体的当前电压是否达到第一电压阈值或电池包的当前总电压是否达到第二电压阈值；如果多个电池单体中一个电池单体的当前电压达到第一电压阈值或电池包的当前总电压达到第二电压阈值，则将当前SOC修正为100％；如果多个电池单体中一个电池单体的当前电压未达到第一电压阈值或电池包的当前总电压未达到第二电压阈值，则将计算后得到的SOC值作为电池包的当前SOC。

也就是说，在能量回馈模式下，如果监测到电池包的当前温度大于等于预设温度例如10摄氏度，则说明温度对电池包性能的影响不足以造成SOC的错误计算，此时根据电池单体的电压或电池包的总电压判断是否进行修正，即言，如果某一个电池单体的当前电压大于等于第一电压阈值或电池包的当前总电压大于等于第二电压阈值，则对SOC值进行极限修正，即将当前SOC修正为100％；如果某一个电池单体的当前电压小于第一电压阈值或电池包的当前总电压小于第二电压阈值，则通过安时积分法计算电池包的当前SOC，即将步骤S2计算后得到的SOC值作为电池包的当前SOC。

或者，如果监测到计算后得到的SOC值大于等于预设阈值例如70％，则说明SOC值较高，不会从较低值瞬间修正为100％，此时同样根据电池单体的电压或电池包的总电压判断是否对SOC值进行修正。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种电池系统。

图2是根据本发明实施例的电池系统的方框示意图。如图2所示，该电池系统包括：电池包10和电池管理器20。

其中，电池包10包括多个电池单体；电池管理器20用于获取电池包10的当前温度，并通过安时积分法对电池包10的SOC值进行计算，当电池系统处于能量回馈模式时，电池管理器20进一步用于判断当前温度是否小于预设温度，且计算后得到的SOC值是否小于预设阈值，如果当前温度小于预设温度且计算后得到的SOC值小于预设阈值，则电池管理器20将计算后得到的SOC值作为电池包10的当前SOC。可以理解的是，电池管理器20可为相关技术中的电池管理系统BMS(Battery Management System，电池管理系统)。

也就是说，在能量回馈模式下，如果电池管理器20监测到电池包的当前温度小于预设温度例如10摄氏度的同时还监测到计算后得到的SOC值小于预设阈值例如70％，即使多个电池单体中一个单体的电压达到允许的最高阈值或电池包的总电压达到允许的最高阈值，则电池管理器20依然通过安时积分法计算电池包的当前SOC，而不对电池包的SOC进行SOC＝100％的极限修正。

其中，需要说明的是，预设温度和预设阈值可根据电池厂家提供的电池包性能确定。根据本发明的一个优选实施例，预设温度可为10摄氏度。预设阈值可为70％。

这样，本发明实施例提出的电池系统，如果当前温度小于预设温度且计算后得到的SOC值小于预设阈值，则电池管理器20将计算后得到的SOC值作为电池包的当前SOC。由此，冬季行车时，本发明实施例的电池系统可以更好的保证和体现电池系统的性能，并规避电池系统低温使用时出现的SOC瞬间大幅度升高的现象，即避免SOC短时间内从较低值直接被修正为100％，可以使得计算得到的SOC值更加接近于电池包的实际SOC值，从而避免SOC的错误计算，同时避免驾驶员对电池系统进行错误操作，提高电池包使用寿命。

需要说明的是，在纯电动车辆或混合动力车辆的行车过程中，当发生制动能量回馈时，电机会作为发电机为电池系统中的电池包10充电，电池系统中的电池管理器20通过CAN总线向VMS发送电池包可以承受的最大回馈功率值，VMS根据最大回馈功率值并结合整车综合运行情况，计算最终的回馈功率值，并将最终的回馈功率值反馈给电池系统，电池系统根据最终的回馈功率值给电池包10充电。

可以理解的是，当车辆在冬天行驶时，由于气温较低，电池包10的充放电功率数值会随之下降，同时车辆经过长时间低温条件下运行，充放电能力也会逐渐衰退，可能存在电池包10实际可承受的最大回馈功率值小于VMS反馈给电池系统的最终的回馈功率值，从而可能导致电池包10在SOC较低时突然承受数值较大的回馈功率，再加之此时电池包10本身的性能较低，从而将造成电池单体的电压或电池包10的总电压虚高的现象。

另外，根据本发明的一个示例，电池管理器20可通过以下安时积分法的公式对电池包10的SOC值进行计算：

${\mathrm{SOC}}_T={\mathrm{SOC}}_0-\frac{{\mathrm{\η}}_1}{{\mathrm{\η}}_{2}C}{\∫}_0^T\mathrm{Idt}$

其中，SOC_T为计算后得到的SOC值；SOC₀为初始SOC值；η₁为Coulomb效率,定义为电池反应中的实际电子转移数与理论电子转移数的比值,又可定义为实际电极质量变化与理论电极质量变化的比值；η₂为电池包10的充放电效率,即电池包10放电放出的容量与电池包充入的容量的比值；C为电池包10的总容量；I为充/放电电流，为非负值。

根据本发明的一个实施例，电池管理器20还用于获取电池包10中每个电池单体的当前电压和电池包10的当前总电压。

进一步地，如果当前温度大于等于预设温度或当前SOC大于等于预设阈值，则电池管理器20进一步判断多个电池单体中一个电池单体的当前电压是否达到第一电压阈值或电池包10的当前总电压是否达到第二电压阈值；如果多个电池单体中一个电池单体的当前电压达到第一电压阈值或电池包10的当前总电压达到第二电压阈值，则电池管理器20将当前SOC修正为100％；如果多个电池单体中一个电池单体的当前电压未达到第一电压阈值或电池包10的当前总电压未达到第二电压阈值，则电池管理器20将计算后得到的SOC值作为电池包10的当前SOC。

也就是说，在能量回馈模式下，如果电池管理器20监测到电池包10的当前温度大于等于预设温度例如10摄氏度，则说明温度对电池包性能的影响不足以造成SOC的错误计算，此时根据电池单体的电压或电池包10的总电压判断是否进行修正，即言，如果某一个电池单体的当前电压大于等于第一电压阈值或电池包10的当前总电压大于等于第二电压阈值，则电池管理器20对SOC值进行极限修正，即将当前SOC修正为100％；如果某一个电池单体的当前电压小于第一电压阈值或电池包10的当前总电压小于第二电压阈值，则电池管理器20通过安时积分法计算电池包10的当前SOC，即将之前计算后得到的SOC值作为电池包10的当前SOC。

或者，如果电池管理器20监测到计算后得到的SOC值大于等于预设阈值例如70％，则说明SOC值较高，不会从较低值瞬间修正为100％，此时电池管理器20同样根据电池单体的电压或电池包10的总电压判断是否对SOC值进行修正。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池系统荷电状态SOC的修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

当电池系统处于能量回馈模式时，获取所述电池系统中电池包的当前温度；

通过安时积分法对所述电池包的SOC值进行计算；

判断所述当前温度是否小于预设温度，且计算后得到的SOC值是否小于预设阈值；

如果所述当前温度小于所述预设温度且所述计算后得到的SOC值小于所述预设阈值，则将所述计算后得到的SOC值作为所述电池包的当前SOC。

2.如权利要求1所述的电池系统荷电状态SOC的修正方法，其特征在于，还包括：

获取所述电池包中每个电池单体的当前电压和所述电池包的当前总电压。

3.如权利要求2所述的电池系统荷电状态SOC的修正方法，其特征在于，

如果所述当前温度大于等于所述预设温度或所述当前SOC大于等于所述预设阈值，则进一步判断多个电池单体中一个电池单体的当前电压是否达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压是否达到第二电压阈值；

如果所述多个电池单体中一个电池单体的当前电压达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压达到第二电压阈值，则将所述当前SOC修正为100％；

如果所述多个电池单体中一个电池单体的当前电压未达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压未达到第二电压阈值，则将所述计算后得到的SOC值作为所述电池包的当前SOC。

4.如权利要求1或3所述的电池系统荷电状态SOC的修正方法，其特征在于，其中，所述预设温度为10摄氏度。

5.如权利要求1或3所述的电池系统荷电状态SOC的修正方法，其特征在于，其中，所述预设阈值为70％。

6.一种电池系统，其特征在于，包括：

电池包，所述电池包包括多个电池单体；

电池管理器，所述电池管理器用于获取所述电池包的当前温度，并通过安时积分法对所述电池包的SOC值进行计算，当电池系统处于能量回馈模式时，所述电池管理器进一步用于判断所述当前温度是否小于预设温度，且计算后得到的SOC值是否小于预设阈值，如果所述当前温度小于所述预设温度且所述计算后得到的SOC值小于所述预设阈值，则所述电池管理器将所述计算后得到的SOC值作为所述电池包的当前SOC。

7.如权利要求6所述的电池系统，其特征在于，所述电池管理器还用于获取所述电池包中每个电池单体的当前电压和所述电池包的当前总电压。

8.如权利要求7所述的电池系统，其特征在于，

如果所述当前温度大于等于所述预设温度或所述当前SOC大于等于所述预设阈值，则所述电池管理器进一步判断多个电池单体中一个电池单体的当前电压是否达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压是否达到第二电压阈值；

如果所述多个电池单体中一个电池单体的当前电压达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压达到第二电压阈值，则所述电池管理器将所述当前SOC修正为100％；

如果所述多个电池单体中一个电池单体的当前电压未达到第一电压阈值或所述电池包的当前总电压未达到第二电压阈值，则所述电池管理器将所述计算后得到的SOC值作为所述电池包的当前SOC。

9.如权利要求6或8所述的电池系统，其特征在于，其中，所述预设温度为10摄氏度。

10.如权利要求6或8所述的电池系统，其特征在于，其中，所述预设阈值为70％。