CN106646268A - 动力电池的soc补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池的SOC补偿方法，所述方法包括：车辆上电后，获取上一次下电时的下电SOC，并将其作为当前的上电SOC；判断是否满足开路电压修正条件；若满足所述开路电压修正条件，则查询OCV‑SOC参数关系表，得到修正SOC；以所述上电SOC与所述修正SOC之差作为待偿SOC；车辆运行过程中，由安时积分法计算得到当前SOC，并根据所述待偿SOC对当前SOC按照行驶里程进行SOC值补偿，直至完成所述SOC值补偿或车辆下电；车辆下电时，存储当前SOC作为本次下电的下电SOC。通过本发明，既保证了SOC值的准确性，又解决了下电SOC与上电SOC不一致的问题，因此不会发生SOC值跳变现象，有效地改善了驾乘体验。

Description

动力电池的SOC补偿方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车的电池技术领域，尤其涉及一种动力电池的SOC补偿方法。

背景技术

随着环境污染问题越来越严重，节能、环保的新能源汽车已逐渐普及。一般来说，动力电池作为新能源汽车的这要能量来源，其特性和作用尤为重要。荷电状态SOC(stateof charge)是动力电池的一个关键参数，其通常用来表示电池剩余的电量，准确的SOC值能有助于整车系统估算出精确的车辆剩余的可行驶里程以及电池的使用状态。然而新能源汽车不像传统燃油车的剩余燃油量，可以直接通过物理量进行较为准确地计算，在新能源汽车的电池管理系统中，SOC目前所采用的是以安时积分为基础的估算，并辅以开路电压修正来消除安时积分累计的误差，这样才能得到较为精确的SOC，具体地说，电池在t1时刻的当前电量SOC_t1由安时积分得到：

其中，SOC_t0是初始SOC(t0时刻，开始进行计算时的SOC值)，I为电池的瞬时充放电电流，C为电池容量；但在实际运行过程中，考虑到不同工况电流I的采集误差，以及电池管理系统的累计误差，随着算法运行时间的增加，安时积分计算得出的SOC的误差值会越来越大。

根据电池的电化学特性，电池的荷电状态SOC值与其开路电压OCV以及温度有特定的对应关系。电池厂家会根据不同批次、型号的电池，提供OCV-SOC参数关系表，车辆上电瞬间采集到的单体电压最低值，即为电池的OCV值，电池管理系统可通过查表获得该OCV值对应的较为精确的SOC值，即修正后的SOC_ocv，用以修正安时积分得到的SOC，当然，获取SOC_ocv值是有条件的，通常，OCV修正条件是指需要动力电池静置时间超过一个预设的时间(不同规格的电池，所需静置时间各有不同)。

实际操作是按如下情况：汽车在运行过程中，基于上述安时积分法计算得到当前电量SOC_t，汽车下电时显示在仪表盘的SOC值即为下电时的当前SOC(本说明书用SOC_off表示下电SOC)；当汽车再次上电时，若不满足OCV修正条件，显示的上电SOC(SOC_on)为下电SOC(SOC_on＝SOC_off)；若满足OCV修正条件，则显示的上电SOC即为SOC_ocv(SOC_on＝SOC_ocv)。

但采用OCV修正后的初始SOC对于驾驶人来说存在用户体验不佳的缺陷：如果下电时的SOC_off与上电时显示的SOC_ocv偏差过大，即驾驶人在下电时看到的SOC值与再次上电时看到的SOC值有明显不同，则驾驶人可能会误解电池的SOC在无规律跳变甚至主观认为电池出现故障，从而引起困惑和不安。

发明内容

本发明的目的是提供一种动力电池的SOC补偿方法，在保证SOC估算准确的前提下，解决下电SOC与上电SOC不一致的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种动力电池的SOC补偿方法，所述方法包括：

车辆上电后，获取上一次下电时的下电SOC，并将其作为当前的上电SOC；

判断是否满足开路电压修正条件；

若满足所述开路电压修正条件，则根据电池单体的最低电压和最低温度查询OCV-SOC参数关系表，得到修正SOC；

以所述上电SOC与所述修正SOC之差作为待偿SOC；

车辆运行过程中，由安时积分法计算得到当前SOC，并根据所述待偿SOC对当前SOC按照行驶里程进行SOC值补偿，直至完成所述SOC值补偿或车辆下电；

车辆下电时，存储当前SOC作为本次下电的下电SOC。

优选地，所述根据所述待偿SOC对当前SOC按照行驶里程进行SOC值补偿，包括：

若所述待偿SOC为正，则在车辆的行驶里程到达整数倍的单位补偿里程时，以所述当前SOC与SOC补偿值之差，作为补偿后的当前SOC；

若所述待偿SOC为负，则在车辆的行驶里程到达整数倍的单位补偿里程时，以所述当前SOC与SOC补偿值之和，作为补偿后的当前SOC；

其中，所述单位补偿里程由下述公式获得：

S₀＝S_r×λ

其中，S₀为单位补偿里程，S_r为额定续航里程，λ为单位里程系数。

优选地，所述方法还包括：

车辆下电时，判断是否完成所述SOC值补偿；

若未完成，则以所述待偿SOC与已偿SOC之差作为欠补偿值，并存储所述欠补偿值；其中，所述已偿SOC为已累计补偿的所述SOC补偿值之和，并且所述已偿SOC的正负与所述待偿SOC的正负相同。

优选地，所述方法还包括：若不满足所述开路电压修正条件，则查询是否存储有所述欠补偿值；

若存储有所述欠补偿值，则将所述欠补偿值作为用于进行所述SOC值补偿的待偿SOC。

优选地，所述完成所述SOC值补偿包括：所述已偿SOC与所述待偿SOC的绝对值相等。

本发明提出的动力电池的SOC补偿方法，是在车辆行驶过程中按照每行驶单位补偿里程便对SOC进行一次补偿，即平缓地将偏差的SOC值补偿到较为准确的数值，在本发明的一优选方案中，如果在车辆下电时补偿未完成，则将剩余欠补偿SOC存储起来，在下次行驶过程中继续补偿；再者，本方法还提出，在车辆上电后获取上一次下电时的下电SOC，将其作为当前的上电SOC；通过本方法，既保证了SOC值的准确性，又解决了下电SOC与上电SOC不一致的问题，对驾驶人来说，不会发生SOC值跳变等困扰的现象，有效地改善了驾乘体验。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明提供的一较佳实施例的流程图。

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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种动力电池的SOC补偿方法，所述方法包括：

车辆上电后，获取上一次下电时的下电SOC(SOC_off)，并将其作为当前的上电SOC(SOC_on)；

判断是否满足开路电压修正(OCV修正)条件；

若满足OCV修正条件，则根据电池单体的最低电压和最低温度查询OCV-SOC参数关系表，得到修正SOC(SOC_ocv)；

以SOC_on与SOC_ocv之差作为待偿SOC(ΔSOC)，即：

ΔSOC＝SOC_on-SOC_ocv＝SOC_off-SOC_ocv

车辆运行过程中，通过安时积分法实时计算得到当前SOC(SOC_now)，并根据ΔSOC，对SOC_now按照行驶里程进行SOC值的补偿，直至完成所述SOC值补偿或车辆下电；

车辆下电时，存储SOC_now作为本次下电的SOC_off。

通过上述方法，首先在车辆上电时，不再像传统方式读取经OCV修正后的SOC，而是将上次下电时的SOC作为本次上电时的SOC，这样就避免了SOC跳变的问题；但如果仅以此方法克服跳变问题，会存在随着时间增加，SOC值会逐渐偏离正确的数值，直至误差大到失去参考意义；为此，本发明还提出为了保证SOC值的准确性，在车辆行驶过程中按照行驶里程对偏差的SOC值进行补偿，以使SOC值回归经由OCV修正得到的较为准确的数值。

针对上文提到的根据ΔSOC对SOC_now按照行驶里程进行SOC值补偿，本发明提供了一个较佳方案，即定步长修正法，具体包括：

判断ΔSOC的正负；这里需要说明的是，出现正负的差别是因为电池本身性能、静置时间、环境温度等因素造成：为正，则表示上电时显示的SOC比实际SOC(经OCV修正后的SOC值)要大，其原因可能是电池在静置过程中由于时间或温度因素造成电量衰减；为负，则表示上电时显示的SOC比实际SOC要小，其原因可能是在电量实际估算过程中(安时积分)，估算值的准确性出现误差，造成经过一次下上电的过程后，实际电量比下电时的计算值要大。

若ΔSOC为正，则在车辆的行驶里程到达整数倍的单位补偿里程时，以SOC_now与SOC补偿值之差，作为补偿后的SOC_now；

若ΔSOC为负，则在车辆的行驶里程到达整数倍的单位补偿里程时，以SOC_now与SOC补偿值之和，作为补偿后的SOC_now；

如上文所述，SOC之所以采用定步长修正，是为保证在修正过程中SOC数值变化能够小而慢地不引起驾驶人的额外注意，因此本发明根据实际经验，提供了一参考方案：按照每消耗0.3％SOC，修正0.1％SOC。即上文提及的SOC补偿值为0.1％，以此速率修正则能够达到修正平缓的效果，使驾驶人不易察觉SOC数值的变化，避免产生困扰或引起恐慌；具体地说，本发明以车辆的额定续航里程(即满电量车辆可行驶里程)作为参考量，车辆每消耗0.3％SOC时其行驶里程则为单位补偿里程，单位补偿里程由下述公式得到：

S₀＝S_r×λ

其中，S₀为单位补偿里程，S_r为额定续航里程，λ为单位里程系数；在上述实施例中，λ为0.3％。当然，单位里程系数和SOC补偿值的具体数值可以根据实际需要进行调整，例如λ取0.2％，SOC补偿值取0.08％等，但无论何种数值组合，其效果都是平缓地不易察觉地改变SOC值，使其在行驶过程中趋向准确的SOC值。

前文还提到，从车辆行驶开始修正，直至修正完成或下电；具体而言，是在车辆行驶过程中，如果行驶里程足够长，则当累计的已修正的SOC值等于ΔSOC时，结束修正(即使车辆继续行驶，也不再进行修正)；或者，另一种情况，一旦车辆下电，则无论本次修正是否完成都结束修正。为清晰解释本发明的工作原理，结合上文的实施方式，这里给出一个具体的参考例(按照每消耗0.3％SOC，修正0.1％SOC的速率)：

以某型号三元电池纯电动轿车为例(该车额定续航里程S_r为300km，可计算出其单位补偿里程S₀＝300×0.3％＝0.9km＝900m)：

1)车辆上电，SOC_on显示为84％(即前次下电时SOC_off＝84％)；

2)车辆自检后，满足OCV修正条件(本参考例中，车辆已静置较长时间)；取当前电池单体的最低电压V_min＝3.888V与最低温度T_min＝25℃，通过查询OCV-SOC参数关系表，得出当下SOC的精确值SOC_ocv＝80％；

3)计算待偿SOC，ΔSOC＝SOC_on-SOC_ocv＝4％；

4)车辆在行驶过程中电池正常放电，电量的衰减通过安时积分按常规方式计算得到实时的SOC_now，并且由于ΔSOC＝4％＞0，故当车辆行驶距离每增加900m时，SOC_now与SOC补偿值作减法，即每到达900m的整数倍的里程时，那一刻的SOC_now减去0.1％；随着行驶里程增加，车辆SOC值缓慢修正到准确值，由上可知，以0.1％的速率修正4％的SOC偏差，需要达到40倍的单位补偿里程，即当车辆行驶到36km时，进行最后一次0.1％的补偿，之后便结束本次补偿；

5)车辆下电，将下电时的SOC_now(假设该车在本次上下电过程中，总共行驶了50km，因此SOC已修正完毕，下电时的SOC_now为准确数值)存储为本次下电的SOC_off。

上述参考例中，假定了一个较长的总行驶里程，但在实际应用中，往往行驶里程达不到完全修正所需的里程，本发明根据这种情况，提出了一个较佳的方案：即在车辆下电时，判断是否完成SOC值补偿；若未完成，则以ΔSOC与已偿SOC(SOC_done)之差作为欠补偿值(SOC_owe)，并存储该SOC_owe；并且，当车辆上电自检是否满足OCV修正条件时，若不满足修正条件，则查询是否存储有该SOC_owe；若存有该SOC_owe，则将SOC_owe作为用于进行SOC值补偿的ΔSOC，即本次补偿使用SOC_owe值，按照前文提及的补偿方式进行SOC修正。

需要对上述较佳方案具体说明的是，SOC_done为已累计补偿的SOC补偿值的总和(按上文SOC补偿值为0.1％，则SOC_done为整数倍的0.1％)，并且该SOC_done的正负与ΔSOC的正负相同，并且可知，SOC_owe的正负也与ΔSOC相同；再有，所述完成SOC值补偿是指SOC_done与ΔSOC的绝对值相等；另外，可以将存储在EEPROM，这样即便整车下电，该数据也不会丢失；此外，需指出的是，只有在不满足OCV修正条件时，也即是无法获得准确的SOC_ocv时，才采用SOC_owe作为修正基础；当然，本领域技术人员能够理解的是，如果在EEPROM中查询不到SOC_owe，即说明前次下电时修正已经完成，那么即使无法获得SOC_ocv，那么上电时显示的SOC_on也是较为准确的数值，无需进行修正。

为清晰解释本发明的工作原理，结合上文的较佳方案，这里给出另一个具体的参考例(仍按上文的修正速率)：

以某型号磷酸铁锂电池纯电动轿车为例(该车额定续航里程Sr为200km，可计算出其单位补偿里程S₀＝200×0.3％＝0.6km＝600m)

1)车辆上电，SOC_on显示为27％(即前次下电时SOC_off＝27％)；

2)车辆自检后，满足OCV修正条件(本参考例中，车辆已静置较长时间)；取当前电池单体的最低电压V_min＝3.288V与最低温度T_min＝20℃，通过查询OCV-SOC参数关系表，得出当下SOC的精确值SOC_ocv＝30％；

3)计算待偿SOC，ΔSOC＝SOC_on-SOC_ocv＝-3％；

4)车辆在行驶过程中，通过安时积分按常规方式计算得到实时的SOC_now，并且由于ΔSOC＝-3％＜0，故当车辆行驶距离每增加600m时，SOC_now与SOC补偿值作加法，即每到达600m的整数倍的里程时，那一刻的SOC_now加上0.1％；由上可知，以0.1％的速率修正3％的SOC偏差，需要达到30倍的单位补偿里程，即当车辆行驶到18km时，才进行最后一次0.1％的补偿；

5)假设下电时的总行驶里程为10km(未完成修正)，那么在此次上下电过程中，总共修正了16次SOC(10km/0.6km，取整数)，即SOC_done＝-1.6％，因此计算得到SOC_owe＝-1.4％，也就是说，经本次修正后，仍有1.4％的偏差值未修正；车辆下电时，判断出SOC未修正完成，则将SOC_owe存储到EEPROM；并将下电时的SOC_now(假设下电时SOC_now为22％)存储为本次下电的SOC_off。

6)车辆经过短暂静置后，再次上电，SOC_on显示为22％；

7)因不满足OCV修正条件，所以查询EEPROM是否存有SOC_owe；查询到SOC_owe＝-1.4％，于是将该SOC_owe作为ΔSOC并按上述方法进行SOC值补偿，此处不再赘述。

最后，结合上述实施例及优选方案，本发明给出了一个综合实施例的流程示意图，如图1所示，车辆上电后，获取前次下电时的SOC_off作为本次上电时的SOC_on；判断是否满足OCV修正条件：若满足，根据最低单体电压与最低温度得到SOC_ocv后计算ΔSOC；若不满足，查询是否存有SOC_owe，如果未存有SOC_owe，则不执行SOC值补偿；如果存有SOC_owe，以SOC_owe作为ΔSOC。

车辆进入行驶放电状态后，记录车辆行驶里程，电池SOC按安时积分法递减，并根据ΔSOC的正负对SOC_now进行SOC值补偿：当ΔSOC为正时，取SOC_now与SOC补偿值的差作为修正后的SOC_now；当ΔSOC为负时，取SOC_now与SOC补偿值的和作为修正后的SOC_now。

在车辆下电时，判断SOC值补偿是否完成：若完成，则将SOC_now存储为SOC_off并完成整车下电；若未完成补偿，则计算并存储SOC_owe，再进行将SOC_now存储为SOC_off，并完成整车下电。这里需要说明一点，下电时判断SOC修正是否完成及存储SOC_owe，与SOC_now存储为SOC_off，二者没有关联，因此本发明不限定二者的执行顺序。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种动力电池的SOC补偿方法，其特征在于，所述方法包括：

车辆上电后，获取上一次下电时的下电SOC，并将其作为当前的上电SOC；

判断是否满足开路电压修正条件；

若满足所述开路电压修正条件，则根据电池单体的最低电压和最低温度查询OCV-SOC参数关系表，得到修正SOC；

以所述上电SOC与所述修正SOC之差作为待偿SOC；

车辆运行过程中，由安时积分法计算得到当前SOC，并根据所述待偿SOC对当前SOC按照行驶里程进行SOC值补偿，直至完成所述SOC值补偿或车辆下电；

车辆下电时，存储当前SOC作为本次下电的下电SOC。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待偿SOC对当前SOC按照行驶里程进行SOC值补偿，包括：

若所述待偿SOC为正，则在车辆的行驶里程到达整数倍的单位补偿里程时，以所述当前SOC与SOC补偿值之差，作为补偿后的当前SOC；

若所述待偿SOC为负，则在车辆的行驶里程到达整数倍的单位补偿里程时，以所述当前SOC与SOC补偿值之和，作为补偿后的当前SOC；

其中，所述单位补偿里程由下述公式获得：

S₀＝S_r×λ

其中，S₀为单位补偿里程，S_r为额定续航里程，λ为单位里程系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

车辆下电时，判断是否完成所述SOC值补偿；

若未完成，则以所述待偿SOC与已偿SOC之差作为欠补偿值，并存储所述欠补偿值；其中，所述已偿SOC为已累计补偿的所述SOC补偿值之和，并且所述已偿SOC的正负与所述待偿SOC的正负相同。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若不满足所述开路电压修正条件，则查询是否存储有所述欠补偿值；

若存储有所述欠补偿值，则将所述欠补偿值作为用于进行所述SOC值补偿的待偿SOC。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述完成所述SOC值补偿包括：所述已偿SOC与所述待偿SOC的绝对值相等。