CN105406532B - 电动汽车及其电池可用能量的检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车及其电池可用能量的检测方法和装置。该电动汽车电池可用能量的检测方法包括:获取整车电池系统的可用能量模型,其中,可用能量模型预先存储于整车电池系统中,用于计算电动汽车的整车电池系统可用能量,可用能量模型的输入为电池能量的影响参数,可用能量模型的输出为电动汽车的电池可用能量;检测整车电池系统中电池能量的影响参数;以及根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。通过本发明,提高了电动汽车电池可用能量计算的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车领域,具体而言,涉及一种电动汽车及其电池可用能量的检测方法和装置。
背景技术
世界汽车数量大幅攀升,造成能源的需求量越来越大,环境污染也日益严重。在这种背景下,电动汽车得到了快速发展。电池是电动汽车的动力源,是电动汽车的核心部件,准确的估算电池的荷能状态不但能够提高客户的用户体验而且还有利于电动汽车的安全运行,对于电动汽车的发展十分重要。
目前对电池状态的研究主要集中于荷电状态,对于电池的核能状态则较少。电池作为电动汽车对外做功的动力源泉,荷能状态更能够准确直接地反应电动车对外做功的能力。现有的研究和文献多是对电池单体的荷电容量进行研究,但实际电池单体和整车的电池系统是不同的,并不能用电池单体的性能直接描述电池系统的状态。
针对相关技术中电动汽车电池可用能量的计算不够准确的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电动汽车及其电池可用能量的检测方法和装置,以解决电动汽车电池可用能量的计算不够准确的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种电动汽车电池可用能量的检测方法,该方法包括:获取整车电池系统的可用能量模型,其中,可用能量模型预先存储于整车电池系统中,用于计算电动汽车的整车电池系统可用能量,可用能量模型的输入为电池能量的影响参数,可用能量模型的输出为电动汽车的电池可用能量;检测整车电池系统中电池能量的影响参数;以及根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
进一步地,电池能量的影响参数包括整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,电池能量的影响参数还包括以下任意一个或多个影响参数:温度修正系数,温度修正系数为用于表示温度对整车电池系统可用能量影响的系数;电池健康度修正系数,电池健康度修正系数为用于表示整车电池系统总充电容量对电池可用能量影响的系数;自放电系数,自放电系数为用于预测充满电后开机时的整车电池系统状态的系数;一致性系数,一致性系数为用于对整车电池系统实际荷能状态进行调整的系数;以及充电系数,充电系数为用于表征整车电池系统充电期间充电状态的系数。
进一步地,整车电池系统的荷能状态参数通过以下方法进行计算: 其中,SOEt为t时刻整车电池系统的荷能状态参数的值,SOE初始为当前低压上电的初始电池系统荷能状态参数的值,p为整车电池系统实时充放电功率,E标定为整车电池系统的标定能量。
进一步地,整车电池系统的可用能量模型为:E可用=E标定×kT×kSOH×kα×kβ×kγ×SOEt,其中,E可用表示整车电池系统可用能量,E标定表示整车电池系统的标定能量参数,kT表示温度修正系数,kSOH表示电池健康度修正系数,kα表示自放电系数,kβ表示一致性系数,kγ表示充电系数,SOEt表示t时刻整车电池系统的荷能状态参数。
进一步地,检测到的影响参数包括温度修正系数kT,整车电池系统的温度范围包括多个温度区间,多个温度区间分别对应不同的温度修正系数,其中,温度修正系数kT在预设温度范围内维持不变,当温度超过预设温度范围时,按照预设算法对温度修正系数kT进行修正,根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量包括:根据整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,温度修正系数kT和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
进一步地,检测到的影响参数包括电池健康度修正系数kSOH,电池健康度包括多个电池累计使用容量区间,多个电池累计使用容量区间分别对应不同的电池健康度修正系数,其中,电池健康度修正系数kSOH在预设容量范围内维持不变,当容量超过预设容量范围时,按照预设算法对电池健康度修正系数kSOH进行修正,根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量包括:根据整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,电池健康度修正系数kSOH和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
进一步地,检测到的影响参数包括自放电系数Kα,自放电系数Kα根据开机时电池的单体电压最低值确定电池系统在存放的过程中的自放电损耗并进行修正,根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量包括:根据整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,自放电系数Kα和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
进一步地,检测到的影响参数包括充电系数Kγ,在慢速充电时,如果最高单体电压到达预设阈值,则充电系数Kγ根据最低单体电压的数值确定,如果当前慢速充电期间最高单体电压没有到达预设阈值,则Kγ取当前慢速充电的上一次慢速充电时保存下来的值,根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量包括:根据整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,充电系数Kγ和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
进一步地,检测到的影响参数包括一致性系数Kβ,一致性系数Kβ在电池系统的荷能状态参数范围内取值,根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量包括:根据整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,一致性系数Kβ和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
为了实现上述目的,根据本发明的另一方面,提供了一种电动汽车电池可用能量的检测装置,该装置包括:获取单元,用于获取整车电池系统的可用能量模型,其中,可用能量模型预先存储于整车电池系统中,用于计算电动汽车的电池可用能量,可用能量模型的输入为电池能量的影响参数,可用能量模型的输出为电动汽车的电池可用能量;检测单元,用于检测整车电池系统中电池能量的影响参数;以及计算单元,用于根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量。
为了实现上述目的,根据本发明的另一方面,提供了一种电动汽车,该电动汽车包括电动汽车电池可用能量的检测装置。
本发明通过获取整车电池系统的可用能量模型,其中,可用能量模型预先存储于整车电池系统中,用于计算电动汽车的电池可用能量,可用能量模型的输入为电池能量的影响参数,可用能量模型的输出为电动汽车的电池可用能量;检测整车电池系统中电池能量的影响参数;以及根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量,解决了电动汽车电池可用能量的计算不够准确的问题,进而达到了提高电动汽车电池可用能量计算的准确性的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,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。在附图中:
图1是根据本发明实施例的电动汽车电池可用能量的检测方法;以及
图2是根据本发明实施例的电动汽车电池可用能量的检测装置。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例提供了一种电动汽车电池可用能量的检测方法。
图1是根据本发明实施例的电动汽车电池可用能量的检测方法的流程图,如图1所示,该方法包括以下步骤:
步骤S102:获取整车电池系统的可用能量模型。
电池是电动汽车的动力来源,在电动汽车中,通常通过电池的荷电状态(State OfCapacity,简称为SOC)来计算电池能够为电动汽车提供动力的电量,但是电池的荷能状态(State Of Energy,简称为SOE)更能够准确直观地反应电动车对外做功的能力,因此通过获取电池的可用能量模型来计算电池的可用能量。
整车电池系统中通常包括有多个单体电池,由于单体电池的可用能量可能存在不同,为了提高电动汽车电池可用能量检测方法的准确性,将整车电池系统作为整体来获取整车电池系统的可用能量模型。
可用能量模型可以预先存储于整车电池系统中,用于计算电动汽车的电池可用能量,可用能量模型的输入为电池能量的影响参数,可用能量模型的输出为电动汽车的电池可用能量。
电池能量的影响参数包括多个影响电池能量的影响参数,包括电池系统的标定能量参数和电池系统的荷能状态参数,还包括以下任意一个或多个影响参数:温度修正系数,温度修正系数为用于表示温度对电池可用能量影响的系数;电池健康度修正系数,电池健康度修正系数为用于表示整车电池系统总充电容量对电池可用能量影响的系数;自放电系数,自放电系数为用于预测充满电后开机时的整车电池系统状态的系数;一致性系数,一致性系数为用于对整车电池系统实际荷能状态进行调整的系数;以及充电系数,充电系数为用于表征整车电池系统充电期间充电状态的系数。例如,可用能量模型的输入可以包括电池系统初始状态满充满放对外做功的能量参数,电池系统的荷能状态参数和温度修正系数,或者可用能量模型的输入可以包括电池系统初始状态满充满放对外做功的能量参数,电池系统的荷能状态参数,电池健康度修正系数和自放电系数。其中,电动汽车的电池可用能量可以是多个影响参数相乘得到,也可以是多个影响参数进行其他的运算得到。
优选地,整车电池系统的可用能量模型为:
E可用=E标定×kT×kSOH×kα×kβ×kγ×SOEt,
其中,E可用表示电动汽车整车电池系统可用能量,E标定表示整车电池系统的标定能量参数,kT表示温度修正系数,kSOH表示电池健康度修正系数,kα表示自放电系数,kβ表示一致性系数,kγ表示充电系数,SOEt表示t时刻整车电池系统的荷能状态。
步骤S104:检测整车电池系统中电池能量的影响参数。
在获取可用能量模型后,检测可用能量模型中的电池能量影响参数,电池系统的荷能状态参数通过以下方法进行计算:
其中,SOEt为t时刻整车电池系统的荷能状态参数的值,SOE初始为当前低压上电的初始电池系统荷能状态参数的值,p为整车电池系统实时充放电功率,E标定为整车电池系统的标定能量。
在获取可用能量模型后,检测可用能量模型中的电池能量影响参数,在多个电池能量影响参数中,SOEt和E标定为必备参数,其中E标定为电池系统的初始能量状态,并非电池的原始标称电量,而是标定电量,标定电量也即电池系统初始状态满充满放对外做功的能量,例如,单位是KWh,由于电动汽车在行驶过程中,道路上会遇到各种路况,放电电流有高有低随时变化,所以标定电量时通过循环工况法(New Eutopean Driving Cycle,简称为NEDC)对电池系统的能量进行测试标定,与实际能量更接近,提高了测试准确性。
在获取整车电池系统的可用能量模型之后,检测整车电池系统中电池能量的影响参数,其中,检测到的影响参数包括温度修正系数kT,整车电池系统的温度范围包括多个温度区间,多个温度区间分别对应不同的温度修正系数,其中,温度修正系数kT在预设温度范围内维持不变,当温度超过预设温度范围时,按照预设算法对温度修正系数kT进行修正,根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量包括:根据整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,温度修正系数kT和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
可选地,在整车电池系统中可能使用的温度为-25℃、-15℃、-5℃、-0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、45℃、55℃等,但是温度不限于上述温度,在某些特殊使用环境下可以对温度进行相应调整。例如在行车、车载充电、地面充电三种模式下,当且仅当每次低压上电时对温度进行修正。各模式下工作过程中温度大于5℃或者当温度小于5℃且发生变化值小于10℃时,kT维持不变;当温度小于5℃且发生变化值大于10℃时,在整车电池系统工作过程中,温度修正系数随时间变化,KT以每分钟0.005的变化量向新参数进行调整。温度修正系数根据电池体系的不同会有所不同,以磷酸铁锂电池为例,如表1所示,在不同温度区间内温度修正系数不同。
表1 温度修正系数与电池温度的区间对应关系表
电池最高最低温度 | 温度修正系数K<sub>温度</sub> |
55℃≥T<sub>min</sub>≥5℃,且55℃≥T<sub>max</sub> | 1 |
5℃>T<sub>min</sub>≥0℃,且55℃≥T<sub>max</sub> | 0.89 |
0℃>T<sub>min</sub>≥-5℃,且55℃≥T<sub>max</sub> | 0.85 |
-5℃>T<sub>min</sub>≥-10℃,且55℃≥T<sub>max</sub> | 0.75 |
-5℃>T<sub>min</sub>≥-10℃,且55℃≥T<sub>max</sub> | 0.65 |
-15℃>T<sub>min</sub>>-25℃,且55℃≥T<sub>max</sub> | 0.55 |
-25℃>T<sub>min</sub> | 0.4 |
如表1所示,由于电动汽车的整车电池系统在运行过程中温度会发生变化,当电池的最低温度Tmin在55℃≥Tmin≥5℃,并且电池的最低温度Tmax≤55℃时,温度修正系数为1;当电池的最低温度Tmin在5℃≥Tmin≥0℃,并且电池的最低温度Tmax≤55℃时,温度修正系数为0.89;当电池的最低温度Tmin在0℃≥Tmin≥-5℃,并且电池的最低温度Tmax≤55℃时,温度修正系数为0.85;当电池的最低温度Tmin在-5℃≥Tmin≥-10℃,并且电池的最低温度Tmax≤55℃时,温度修正系数为0.75;当电池的最低温度Tmin在-5℃≥Tmin≥-10℃,并且电池的最低温度Tmax≤55℃时,温度修正系数为0.65;当电池的最低温度Tmin在-15℃≥Tmin≥-25℃,并且电池的最低温度Tmax≤55℃时,温度修正系数为0.55;当电池的最低温度Tmin<25℃时,温度修正系数为0.4。
上述温度修正系数可以根据实际情况在小范围内波动,表1中所列出的只是优选数值。
在获取整车电池系统的可用能量模型之后,检测整车电池系统中电池能量的影响参数,其中,检测到的影响参数包括电池健康度修正系数kSOH,电池健康度包括多个电池累计使用容量区间,多个电池累计使用容量区间分别对应不同的电池健康度修正系数,其中,电池健康度修正系数kSOH在预设容量范围内维持不变,当容量超过预设容量范围时,按照预设算法对电池健康度修正系数kSOH进行修正,根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量包括:根据整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,电池健康度修正系数kSOH和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
电池健康度修正系数主要基于电池的充放电循环寿命对电池实际工作能力的影响,循环寿命越高,电池的可用能量越低。例如在行车、车载充电、地面充电三种模式下,当且仅当每次低压上电时对电池健康度修正系数进行标定。各模式下工作过程中电池的累计容量发生变化时,电池健康度修正系数KSOH维持不变。电池的累计容量只计算制动能量回馈、车载充电和地面充电产生的充电能量。以80Ah磷酸铁锂电池为例,在电池循环3000cycles、2000cycles、1500cycles、1000cycles、500cycles的情况下,如表2所示,电池健康度修正系数随电池累计使用容量的不同而不同。
表2 电池健康度修正系数与电池累计容量的区间对应关系
累计容量 | K<sub>SOH</sub> |
0≤C<sub>sum</sub><80Ah*250 | 1 |
80Ah*250≤C<sub>sum</sub><80Ah*500 | 0.938 |
80Ah*500≤C<sub>sum</sub><80Ah*1000 | 0.913 |
80Ah*1000≤C<sub>sum</sub><80Ah*1500 | 0.892 |
80Ah*1500≤C<sub>sum</sub><80Ah*2000 | 0.870 |
80Ah*2000≤C<sub>sum</sub><80Ah*3000 | 0.8 |
如表2所示,随着电池累计使用容量的增加,电池健康度修正系数降低,优选地,当80Ah磷酸铁锂电池充放电次数在250次以内时,电池健康度修正系数为1;当80Ah磷酸铁锂电池充放电次数在250次以上,500次以下时,电池健康度修正系数为0.938;当80Ah磷酸铁锂电池充放电次数在500次以上,1000次以下时,电池健康度修正系数为0.913;当80Ah磷酸铁锂电池充放电次数在1000次以上,1500次以下时,电池健康度修正系数为0.892;当80Ah磷酸铁锂电池充放电次数在1500次以上,2000次以下时,电池健康度修正系数为0.870;当80Ah磷酸铁锂电池充放电次数在2000次以上,3000次以下时,电池健康度修正系数为0.8。上述电池健康度修正系数在实际情况中可能有小幅波动,表2所列出的只是优选数值。
在获取整车电池系统的可用能量模型之后,检测整车电池系统中电池能量的影响参数,其中,检测到的影响参数包括自放电系数kα,自放电系数Kα根据开机时电池的单体电压最低值确定电池系统在存放的过程中的自放电损耗并进行修正,根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量包括:根据整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,自放电系数Kα和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
自放电系数kα主要用于表征充满电后开机时的电池状态,根据开机时整车电池系统的电池单体的电压最低值确定整车电池系统在存放的过程中自放电损耗并进行修正。以磷酸铁锂电池系统为例,电池自放电系数与电池单体最低电压的对应关系如下表3所示。
表3 电池自放电系数与电池单体最低电压的对应关系表
如表3所示,在磷酸铁锂电池系统中,当单体电池最低电压Vmin≥3.36V时,自放电修正系数为1;当单体电池最低电压3.36V>Vmin≥3.33V时,自放电修正系数为0.9;当单体电池最低电压3.33V>Vmin≥3.31V时,自放电修正系数为0.8;当单体电池最低电压3.31V>Vmin≥3.29V时,自放电修正系数为0.7;由于磷酸铁锂电池电压平台比较平缓,因此在整车电池系统单体电池最低电压在3.29V以下时不能进行自放电修正,自放电修正系数为1;如果开机时电池不是满电状态,自放电系数默认为1。上述电池自放电修正系数在实际情况中可能有小幅波动,表3所列出的只是优选数值。
在获取整车电池系统的可用能量模型之后,检测整车电池系统中电池能量的影响参数,其中,检测到的影响参数包括充电系数Kγ,在慢速充电时,如果最高单体电压到达预设阈值,则充电系数Kγ根据最低单体电压的数值确定,如果当前慢速充电期间最高单体电压没有到达预设阈值,则Kγ取当前慢速充电的上一次慢速充电时保存下来的值,根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量包括:根据整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,充电系数Kγ和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
优选地,在慢速充电结束时刻,即最高单体电池电压Vmax到达预设阈值时,例如最高单体电池电压Vmax到达3.70V,记录最低单体电池电压Vmin的值,根据Vmin的数值确定一个充电系数Kγ,例如,可以将该值记录到电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory,简称为EEPROM)中。如果本次慢速充电没有充电到Vmax到达预设阈值,例如3.7V,则充电系数Kγ取上一次慢充时保存下来的值。
此外,充电系数Kγ根据慢速充电结束时整车电池系统的最低温度Tmin区间进行分区取值,但对某些最低温度进行有效过滤,例如,当最低温度Tmin低于-25℃时可能采样结果不够准确,则确定该最低温度无效,当最低温度Tmin与平均温度Tavg之差|Tmin-Tavg|≥15℃时,也确定Tmin不准确,最低温度取次最低温度,依此类推。以磷酸铁锂电池为例,充电系数与慢速充电结束时的温度、电压的对应关系如表4所示。
表4 充电系数与慢速充电结束时的温度、电压的对应关系表
如表4所示,以磷酸铁锂电池系统为例,当慢充结束时-25℃<Tmin≤-5℃且3.45V≤Vmin<3.55V,或者-5℃<Tmin≤5℃且3.40V≤Vmin<3.45V,或者5℃<Tmin≤55℃且3.375V≤Vmin<3.39V时,充电系数为0.98;当慢充结束时-25℃<Tmin≤-5℃且3.40V≤Vmin<3.45V或者-5℃<Tmin≤5℃且3.38V≤Vmin<3.40V,或者5℃<Tmin≤55℃且3.36V≤Vmin<3.375V时,充电系数为0.94;当慢充结束时-25℃<Tmin≤-5℃且Vmin<3.40V,或者-5℃<Tmin≤5℃且Vmin<3.38V,或者5℃<Tmin≤55℃且Vmin<3.36V时,充电系数为0.91。上述充电系数在实际情况中可能有小幅波动,表4所列出的只是优选数值。
在获取整车电池系统的可用能量模型之后,检测整车电池系统中电池能量的影响参数,其中,检测到的影响参数包括一致性系数Kβ,一致性系数Kβ在电池系统的荷能状态参数范围内取值,根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量包括:根据整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,一致性系数Kβ和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
以车载充电过程为例,在车载充电过程中:当Vmax≥3.6V,而SOEt≤97%时,对SOEt不做一致性修正,直到Vmax到达3.7V时将SOEt修正到100%;当Vmax<3.6V,而SOEt达到97%时,停止SOEt的累加,直到Vmax达到3.6V,SOEt重新进行累加。SOEt停止累加过程中要求累计能量持续累加;当Vmax≥3.6V,而SOEt≥97%时,对SOEt不做修正,直到Vmax到达3.7V时将SOEt修正到100%。在行车模式下,放电末端对SOEt进行适当修正,满足下列每种编号下的所有条件时,将SOEt修正到5%。具体的修正方式为,在SOEt估算方法中引入一致性系数kβ,即:
其中kβ数值为进行修正时的SOEt值除以5,即kβ=SOEt*100/5,以磷酸铁理电池为例,电池系统荷能状态参数与电池能量的多个影响参数对应关系如表5所示。
表5 电池系统荷能状态参数与电池能量的多个影响参数对应关系表
当且仅当满足编号1至3所列条件的情况下,对电池可用容量进行一致性修正,其他情况下,不引入一致性系数或者一致性系数为1。在行车模式下,当电池系统的最低温度-25℃<Tmin≤-5℃,最低电压Vmin≤2.85V,放电电流I≤0.5C,持续时间t≥10s,当前t时刻的SOEt≥5%时,对电池可用容量进行一致性修正;当电池系统的最低温度-5℃<Tmin≤5℃,最低电压Vmin≤3.08V,放电电流I≤0.5C,持续时间t≥10s,当前t时刻的SOEt≥5%时,对电池可用容量进行一致性修正;当电池系统的最低温度5℃<Tmin≤55℃,最低电压Vmin≤3.13V,放电电流I≤0.5C,持续时间t≥10s,当前t时刻的SOEt≥5%时,对电池可用容量进行一致性修正。其中,kβ随着SOEt值实时变化,数值等于达到对电池可用容量进行修正时刻SOEt的数值除以五。
kβ根据整车电池系统的最低温度Tmin进行分区计算,但对最低温度需要进行有效过滤,如果最低温度Tmin低于-25℃则确定所检测到的温度值不准确,同样,如果最低温度Tmin与平均温度Tavg.之差|Tmin-Tavg|≥15℃时,则确定Tmin不准确,最低温度取次最低温度,依此类推。上述电池系统荷能状态参数可以根据实际情况在小范围内波动,表5中所列出的只是优选数值。
步骤S106:根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
在检测到整车电池系统中电池能量的影响参数之后,根据检测到的整车电池系统中电池能量的影响参数和获取到的可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。其中,获取到的电池能量的影响参数与获取到的可用能量模型相对应,例如,获取到的可用能量模型可以是E可用=E标定×kT×SOEt,因此,在检测到整车电池系统的电池的标定能量,电池系统实际的荷能状态和温度修正系数后,根据获取到的模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量;再例如,获取到的可用能量模型为E可用=E标定×kT×kSOH×SOEt,因此,在检测到电池的标定能量,电池系统实际的荷能状态,整车电池系统的温度修正系数和电池健康度修正系数后,根据获取到的模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量;再例如,获取到的可用能量模型为E可用=E标定×kT×kSOH×kα×kβ×kγ×SOEt,因此,在检测到电池的标定能量和电池系统实际的荷能状态,整车电池系统的温度修正系数,电池健康度修正系数,自放电系数,一致性系数和充电系数后,根据获取到的模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
也即,根据获取到的整车电池系统的可用能量模型来检测模型中的电池能量的影响参数,并在检测到电池能量的影响参数之后,根据获取到的整车电池系统的可用能量模型来计算电动汽车的整车电池系统可用能量,在获取整车电池系统的可用能量模型时,可以获取影响整车电池系统可用能量的一个或多个影响参数,优选地,获取更多影响参数以使得对整车电池系统的可用能量的计算更加准确。
该实施例采用获取整车电池系统的可用能量模型,检测整车电池系统中电池能量的影响参数,根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量,通过获取电动汽车整车电池系统的可用能量模型和电池能量的影响参数,提高了电动汽车电池可用能量的计算结果的准确性。
需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供了一种电动汽车电池可用能量的检测装置,该电动汽车电池可用能量的检测装置可以用于执行本发明实施例的电动汽车电池可用能量的检测方法。
图2是根据本发明实施例的电动汽车电池可用能量的检测装置的示意图,如图2所示,该装置包括:获取单元10,检测单元20和计算单元30。
获取单元10,用于获取整车电池系统的可用能量模型。
获取单元10获取整车电池系统的可用能量模型,其中,可用能量模型预先存储于整车电池系统中,用于计算电动汽车的电池可用能量,可用能量模型的输入为电池能量的影响参数,可用能量模型的输出为电动汽车的电池可用能量。
获取单元10获取到的电池能量的影响参数包括多个影响电池能量的影响参数,包括电池系统的标定能量参数和电池系统的荷能状态参数,还包括以下任意一个或多个影响参数:温度修正系数,温度修正系数为用于表示温度对电池可用能量影响的系数;电池健康度修正系数,电池健康度修正系数为用于表示电池总充电容量对电池可用能量影响的系数;自放电系数,自放电系数为用于预测充满电后开机时的电池状态的系数;一致性系数,一致性系数为用于对电池系统实际荷能状态进行调整的系数;充电系数,充电系数为用于表征整车电池充电期间充电状态的系数。
例如,获取单元10获取到的可用能量模型的输入可以包括电池系统初始状态满充满放对外做功的能量参数,电池系统的荷能状态参数和温度修正系数,或者可用能量模型的输入可以包括电池系统初始状态满充满放对外做功的能量参数,电池系统的荷能状态参数,电池健康度修正系数和自放电系数。
获取单元10获取到的整车电池系统的可用能量模型可以为E可用=E标定×kT×SOEt,也可以为E可用=E标定×kT×kSOH×kα×SOEt,等多种模型,优选地,获取单元10获取到的整车电池系统的可用能量模型为:E可用=E标定×kT×kSOH×kα×kβ×kγ×SOEt,其中,E可用表示电动汽车整车电池系统可用能量,E标定表示整车电池系统的标定能量参数,kT表示温度修正系数,kSOH表示电池健康度修正系数,kα表示自放电系数,kβ表示一致性系数,kγ表示充电系数,SOEt表示整车电池系统的荷能状态。
检测单元20,用于检测整车电池系统中电池能量的影响参数。
在获取单元10获取到整车电池系统的可用能量模型之后,检测单元20根据获取单元10获取到的模型检测整车电池系统中电池能量的影响参数,其中,检测单元20检测到的影响参数包括温度修正系数kT,在整车电池系统中,温度范围包括多个温度区间,多个温度区间分别对应不同的温度修正系数,其中,温度修正系数kT在预设温度范围内维持不变,当温度超过预设温度范围时,按照预设算法对温度修正系数kT进行修正,根据检测单元20检测到的影响参数和获取单元10获取到的可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量,可以是根据整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,温度修正系数kT和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量。
在获取整车电池系统的可用能量模型之后,检测整车电池系统中电池能量的影响参数,其中,检测到的影响参数包括电池健康度修正系数kSOH,电池健康度包括多个电池累计使用容量区间,多个电池累计使用容量区间分别对应不同的电池健康度修正系数,其中,电池健康度修正系数kSOH在预设容量范围内维持不变,当容量超过预设容量范围时,按照预设算法对电池健康度修正系数kSOH进行修正,根据检测单元20检测到的影响参数和获取单元10获取到的可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量可以是:根据检测单元20检测到的整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,电池健康度修正系数kSOH和获取单元10获取到的可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量。
在获取单元10获取到整车电池系统的可用能量模型之后,检测单元20根据获取单元10获取到的模型检测整车电池系统中电池能量的影响参数,其中,检测单元20检测到的影响参数包括自放电系数kα,自放电系数kα根据开机时电池的单体电压最低值确定电池系统在存放的过程中的自放电损耗并进行修正,根据检测单元20检测到的影响参数和获取单元10获取到的可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量可以是:根据检测单元20检测到的整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,自放电系数kα和获取单元10获取到的可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量。
在获取单元10获取到整车电池系统的可用能量模型之后,检测单元20根据获取单元10获取到的模型检测整车电池系统中电池能量的影响参数,其中,检测单元20检测到的影响参数包括充电系数kγ,在慢速充电时,如果最高单体电压到达预设阈值,则充电系数kγ根据最低单体电压的数值确定,如果当前慢速充电期间最高单体电压没有到达预设阈值,则kγ取当前慢速充电的上一次慢速充电时保存下来的值。根据检测单元20检测到的整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,充电系数kγ和获取单元10获取到的可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量。
在获取单元10获取到整车电池系统的可用能量模型之后,检测单元20根据获取单元10获取到的模型检测整车电池系统中电池能量的影响参数,其中,检测单元20检测到的影响参数包括一致性系数kβ,一致性系数kβ在电池系统的荷能状态参数范围内取值,检测单元20根据检测到的影响参数和获取单元10获取到的可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量可以是:根据检测单元20检测到的整车电池系统的标定能量参数,整车电池系统的荷能状态参数,一致性系数kβ和获取单元10获取到的可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量。
计算单元30,用于根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的电池可用能量。
在检测单元20检测到整车电池系统中电池能量的影响参数之后,计算单元30根据检测单元20检测到的整车电池系统中电池能量的影响参数和获取单元10获取到的可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。其中,检测单元20检测到的电池能量的影响参数与获取单元10获取到的可用能量模型相对应,例如,获取单元10获取到的可用能量模型可以是E可用=E标定×kT×SOEt,因此,在检测单元20检测到整车电池系统的电池的标定能量,电池系统实际的荷能状态和温度修正系数后,计算单元30根据获取到的模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量;再例如,获取单元10获取到的可用能量模型为E可用=E标定×kT×kSOH×SOEt,因此,在检测单元20检测到电池的标定能量,电池系统实际的荷能状态,整车电池系统的温度修正系数和电池健康度修正系数后,计算单元30根据获取到的模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量;再例如,获取单元10获取到的可用能量模型为E可用=E标定×kT×kSOH×kα×kβ×kγ×SOEt,因此,在检测单元20检测到电池的标定能量和电池系统实际的荷能状态,整车电池系统的温度修正系数,电池健康度修正系数,自放电系数,一致性系数和充电系数后,计算单元30根据获取到的模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
也即,检测单元20根据获取单元10获取到的整车电池系统的可用能量模型来检测模型中的电池能量的影响参数,在检测单元20检测到电池能量的影响参数之后,计算单元30根据获取到的整车电池系统的可用能量模型来计算电动汽车的整车电池系统可用能量。
该实施例采用获取单元10获取整车电池系统的可用能量模型,检测单元20检测整车电池系统中电池能量的影响参数,计算单元30根据检测到的影响参数和可用能量模型计算电动汽车的整车电池系统可用能量,提高了电动汽车电池可用能量的计算结果的准确性。
本发明实施例还提供了一种电动汽车,需要说明的是,该电动汽车包括电动汽车电池可用能量的检测装置。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电动汽车整车电池系统可用能量的检测方法,其特征在于,包括:
获取整车电池系统的可用能量模型,其中,所述可用能量模型预先存储于所述整车电池系统中,用于计算电动汽车的整车电池系统可用能量,所述可用能量模型的输入为电池能量的影响参数,所述可用能量模型的输出为所述电动汽车的整车电池系统可用能量;
检测所述整车电池系统中电池能量的影响参数;以及
根据检测到的所述影响参数和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量;
所述电池能量的影响参数包括所述整车电池系统的标定能量参数,所述整车电池系统的荷能状态参数,所述电池能量的影响参数还包括以下任意一个或多个影响参数:
温度修正系数,所述温度修正系数为用于表示温度对所述整车电池系统可用能量影响的系数;
电池健康度修正系数,所述电池健康度修正系数为用于表示所述整车电池系统总充电容量对整车电池系统可用能量影响的系数;
自放电系数,所述自放电系数为用于预测充满电后开机时的所述整车电池系统状态的系数;
一致性系数,所述一致性系数为用于对所述整车电池系统实际荷能状态进行调整的系数;以及
充电系数,所述充电系数为用于表征所述整车电池系统充电期间充电状态的系数;
其中,E可用=E标定×SOEt×温度修正系数、电池健康度修正系数、自放电系数、一致性系数、充电系数中的一个或多个,其中,E可用表示所述整车电池系统可用能量,E标定为所述整车电池系统的标定能量参数,SOEt为t时刻所述整车电池系统的荷能状态参数。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述整车电池系统的荷能状态参数通过以下方法进行计算:
其中,SOEt为t时刻所述整车电池系统的荷能状态参数,SOE初始为当前低压上电的初始整车电池系统荷能状态参数,p为所述整车电池系统的充放电功率,E标定为所述整车电池系统的标定能量参数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述整车电池系统的可用能量模型为:
E可用=E标定×kT×kSOH×kα×kβ×kγ×SOEt,
其中,E可用表示所述整车电池系统可用能量,E标定为所述整车电池系统的标定能量参数,kT表示温度修正系数,kSOH表示电池健康度修正系数,Kα表示自放电系数,Kβ表示一致性系数,Kγ表示充电系数,SOEt为t时刻所述整车电池系统的荷能状态参数。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述检测到的影响参数包括温度修正系数kT,所述整车电池系统的温度范围包括多个温度区间,所述多个温度区间分别对应不同的温度修正系数,其中,所述温度修正系数kT在预设温度范围内维持不变,当温度超过所述预设温度范围时,按照预设算法对所述温度修正系数kT进行修正,根据检测到的所述影响参数和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量包括:
根据所述整车电池系统的标定能量参数,所述整车电池系统的荷能状态参数,所述温度修正系数kT和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量,其中,所述可用能量模型为:E可用=E标定×kT×SOEt,其中,E可用表示所述整车电池系统可用能量,E标定表示所述整车电池系统的标定能量参数,kT表示温度修正系数,SOEt表示t时刻所述整车电池系统的荷能状态参数。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述检测到的影响参数包括电池健康度修正系数kSOH,所述电池健康度包括多个电池累计使用容量区间,所述多个电池累计使用容量区间分别对应不同的电池健康度修正系数,其中,所述电池健康度修正系数kSOH在预设容量范围内维持不变,当容量超过所述预设容量范围时,按照预设算法对所述电池健康度修正系数kSOH进行修正,根据检测到的所述影响参数和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量包括:
根据所述整车电池系统的标定能量参数,所述整车电池系统的荷能状态参数,所述电池健康度修正系数kSOH和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述检测到的影响参数包括自放电系数Kα,所述自放电系数Kα根据开机时所述电池的单体电压最低值确定所述整车电池系统在存放的过程中的自放电损耗并进行修正,根据检测到的所述影响参数和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量包括:
根据所述整车电池系统的标定能量参数,所述整车电池系统的荷能状态参数,所述自放电系数Kα和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述检测到的影响参数包括充电系数Kγ,在慢速充电时,如果电池的最高单体电压值到达预设阈值,则所述充电系数Kγ根据电池的最低单体电压的数值确定,如果当前所述慢速充电期间所述电池的最高单体电压值没有到达所述预设阈值,则Kγ取当前慢速充电的上一次慢速充电时保存下来的值,根据检测到的所述影响参数和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量包括:
根据所述整车电池系统的标定能量参数,所述整车电池系统的荷能状态参数,所述充电系数Kγ和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述检测到的影响参数包括一致性系数Kβ,所述一致性系数Kβ在所述整车电池系统的荷能状态参数范围内取值,根据检测到的所述影响参数和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量包括:
根据所述整车电池系统的标定能量参数,所述整车电池系统的荷能状态参数,所述一致性系数Kβ和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量。
9.一种电动汽车整车电池系统可用能量的检测装置,其特征在于,包括:
获取单元,用于获取整车电池系统的可用能量模型,其中,所述可用能量模型预先存储于所述整车电池系统中,用于计算电动汽车的整车电池系统可用能量,所述可用能量模型的输入为电池能量的影响参数,所述可用能量模型的输出为所述电动汽车的整车电池系统可用能量;
检测单元,用于检测所述整车电池系统中电池能量的影响参数;以及
计算单元,用于根据检测到的所述影响参数和所述可用能量模型计算所述电动汽车的整车电池系统可用能量;
所述电池能量的影响参数包括所述整车电池系统的标定能量参数,所述整车电池系统的荷能状态参数,所述电池能量的影响参数还包括以下任意一个或多个影响参数:
温度修正系数,所述温度修正系数为用于表示温度对所述整车电池系统可用能量影响的系数;
电池健康度修正系数,所述电池健康度修正系数为用于表示所述整车电池系统总充电容量对整车电池系统可用能量影响的系数;
自放电系数,所述自放电系数为用于预测充满电后开机时的所述整车电池系统状态的系数;
一致性系数,所述一致性系数为用于对所述整车电池系统实际荷能状态进行调整的系数;以及
充电系数,所述充电系数为用于表征所述整车电池系统充电期间充电状态的系数;
其中,E可用=E标定×SOEt×温度修正系数、电池健康度修正系数、自放电系数、一致性系数、充电系数中的一个或多个,其中,E可用表示所述整车电池系统可用能量,E标定为所述整车电池系统的标定能量参数,SOEt为t时刻所述整车电池系统的荷能状态参数。
10.一种电动汽车,其特征在于,包括权利要求9所述的电动汽车整车电池系统可用能量的检测装置。
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