CN107064847A - 一种电动汽车电池荷电状态校正方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动汽车电池荷电状态校正方法及装置，该方法通过大量的实验，得到不同温度、不同充放电倍率下电池的荷电状态值与电压值的校正关系曲线，这些校正函数关系构成校正库；对处于荷电状态平台期的电池，以校正库为基准，选取充放电倍率较为平稳的一段时间，将此段时间的当前关系曲线与当前温度下校正库中的校正关系曲线进行评估，根据校正评估结果对锂离子电池的荷电状态进行校正。本发明有效提高了电池SOC在平台期的SOC估算精度，提高电池使用的安全性，延长电池的使用寿命，而且，解决了现有技术中在电池的荷电状态处于平台期时，电池荷电状态校正精度不高的问题。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车电池荷电状态校正方法及装置。
背景技术
电池荷电状态(State Of Charge，SOC)反映电池的剩余容量，是用来描述电池使用过程中可充入和放出容量的重要参数，同时也是客户了解电池工作状态最直观的一个参数。由于电池充放电过程化学反应复杂、运行工况恶劣干扰严重，在实际使用中需要对电池SOC进行实时参数估算、管理和控制，以保障应用的安全并延长其使用寿命，故电池SOC的估算校正是电池管理系统的核心技术。
对于电池荷电状态的估计，传统采用的方法有采用开路电压法(Open CircuitVoltage，OCV)、安时积分法、人工神经网络法、卡尔曼滤波法等。开路电压法依据电池电压变化来校正电池的荷电状态。
电池存在两个极化电压拐点，一般情况下，即为电池在SOC为10％和90％两种情况下的极化电压。在拐点处对电池的SOC进行校正时，能得到较满意的结果。但是当电池处于平台期时，即电池的SOC在两个极化拐点之间时，电池的电压与荷电状态的关系曲线变化较为平坦，在此区间内对SOC进行估算的误差较大，难以满足现代电动汽车发展及客户对电池SOC的精度要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车电池荷电状态校正方法及装置，用以解决在电池荷电状态处于平台期对电池荷电状态估计不准确的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明的一种电动汽车电池荷电状态校正方法，包括如下步骤：
1)在电动汽车行驶过程中，当电池的当前荷电状态值处于平台期时，选取设定时间段，检测电池的充放电倍率及温度值，开始对电池的当前荷电状态值进行校正：确定充放电倍率的范围，并读取对应时间段内电池的荷电状态值和电压值，得到当前电池荷电状态与电压值的当前关系曲线；
2)将校正库中与所述温度值相同、并在所述充放电倍率的范围内的校正关系曲线，与当前关系曲线作比较，得到与当前关系曲线最接近的校正关系曲线；所述校正库由校正关系曲线构成；其中，在不同温度状态下，用不同充放电倍率对电池进行充放电，来获得不同温度、不同充放电倍率下的校正电池荷电状态值与电压值的校正关系曲线；
3)根据最接近的校正关系曲线与当前关系曲线，得到校正荷电状态值；
4)依据校正荷电状态值，对当前荷电状态值进行修正。
进一步地，将校正库中与所述温度值相同、并在充放电倍率的范围内的校正关系曲线的电池荷电状态的方差与当前关系曲线的电池荷电状态的方差作比较，方差最小的为与当前关系曲线最接近的校正关系曲线。
进一步地，电池荷电状态的平台期为：10％～90％。
进一步地，还包括检测充放电倍率变化是否平稳的步骤，若变化平稳则开始校正。
进一步地，所述充放电倍率变化平稳为充放电倍率变化率小于设定值。
本发明的一种电动汽车电池荷电状态校正装置，包括如下模块：
用于在电动汽车行驶过程中，当电池的当前荷电状态值处于平台期时，选取设定时间段，检测电池的充放电倍率及温度值，开始对电池的当前荷电状态值进行校正：确定充放电倍率的范围，并读取对应时间段内电池的荷电状态值和电压值，得到当前电池荷电状态与电压值的当前关系曲线的模块；
用于将校正库中与所述温度值相同、并在所述充放电倍率的范围内的校正关系曲线，与当前关系曲线作比较，得到与当前关系曲线最接近的校正关系曲线的模块；所述校正库由校正关系曲线构成；其中，在不同温度状态下，用不同充放电倍率对电池进行充放电，来获得不同温度、不同充放电倍率下的校正电池荷电状态值与电压值的校正关系曲线；
用于根据最接近的校正关系曲线与当前关系曲线，得到校正荷电状态值的模块；
用于依据校正荷电状态值，对当前荷电状态值进行修正的模块。
进一步地，所述与当前关系曲线最接近的校正关系曲线为将校正库中与所述温度值相同、并在充放电倍率的范围内的校正关系曲线的电池荷电状态的方差与当前关系曲线的电池荷电状态的方差作比较后得到的方差最小的校正关系曲线。
进一步地，电池荷电状态的平台期为：10％～90％。
进一步地，还包括检测充放电倍率变化是否平稳的模块，若变化平稳则开始校正。
进一步地，所述充放电倍率变化平稳为充放电倍率变化率小于设定值。
本发明的有益效果：
本发明通过大量的实验，得到不同温度、不同充放电倍率下电池的荷电状态值与充放电电压值的校正关系曲线，这些校正关系曲线构成校正库；接着对处于平台期的电池，以校正库为基准，选取充放电倍率较为平稳的一段时间，在该时间段内，根据校正评估结果对锂离子电池的荷电状态进行校正。本发明有效提高了电池SOC在平台期的SOC估算精度，提高电池使用的安全性，从而能够防止电池过充和过放，延长电池的使用寿命，满足客户体验要求，而且，保证了电动汽车在使用过程中电池管理系统数据的准确性，优化了驾驶性能，解决了现有技术中在电池的荷电状态处于平台期，即电池在极化电压拐点之间时，电池荷电状态校正精度不高的问题，减少了恶劣运行工况恶劣带来的干扰。
附图说明
图1是本发明的电动汽车电池荷电状态校正方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式并不局限于此。
本发明的电动汽车电池荷电状态校正方法实施例：
如图1所示为本发明的方法流程图。
首先，建立校正库。在不同温度状态下，对锂离子电池用不同充放电倍率对锂离子电池进行充放电实验，获得不同温度、不同充电倍率下的电池荷电状态值与充放电电压值的校正函数关系，对每个校正函数关系进行曲线拟合，得到多条充放电电压-荷电状态(OCV-SOC)校正曲线，这些校正曲线组成了电池SOC校正库。
然后，在电动汽车的充放电模式下，对电动汽车的锂电池的荷电状态处在一定平台期(10％～90％)时的电池荷电状态进行校正，具体来说：
1、在电动汽车实际运行过程中，若电池的SOC处于平台期内，选取一段时间Δt，判断在Δt时间内，充放电倍率的变化率是否小于设定变化倍率a：若小于设定变化倍率a，则表明Δt时间内充放电倍率平稳，则进入步骤2；如果充放电倍率的变化率大于等于a，则表明Δt时间内充放电倍率不平稳，则继续寻找下一个满足充放电倍率要求的Δt，直到找到满足要求的Δt。
2、读取Δt时间内的电池SOC对应的电压值，对电压数据进行曲线拟合，得到Δt时间内电池的荷电状态与电压值的当前OCV-SOC曲线。
3、获取Δt时间内的电池当前温度，从校正库中找到与当前温度值相同温度下的不同充放电倍率的OCV-SOC校正曲线。另外，Δt时间内电池温度变化不大时，对应的为一个温度值下的多条不同充放电倍率的OCV-SOC校正曲线；当Δt时间内电池温度变化较大时，根据该时间段内电池的温度变化，此时可能对应的为多个温度值下的不同充放电倍率的OCV-SOC校正曲线。
4、由于方差是反应随机变量或一组数据偏离数学期望的离散程度，故基于方差的思想来对该温度下的不同充放电倍率的OCV-SOC校正曲线与当前OCV-SOC曲线进行评估。即将OCV-SOC校正曲线的SOC的方差和当前OCV-SOC曲线的SOC的方差作比较，找到方差最小的校正曲线，即为与当前OCV-SOC曲线最接近的OCV-SOC校正曲线。
5、根据所找到的最接近的OCV-SOC校正曲线，将其与当前OCV-SOC曲线进行误差计算，得到校正荷电状态值，即：
ΔSOC＝SOC接-SOC实
其中，ΔSOC为校正荷电状态值，SOC接为与当前OCV-SOC曲线最接近的OCV-SOC校正曲线下的荷电状态值，SOC实为当前OCV-SOC曲线下的荷电状态值。
6、根据校正荷电状态值，来对当前电池荷电状态进行校正。
在本实施例中，为了得到校正荷电状态值，将不同充放电倍率的OCV-SOC校正曲线与当前OCV-SOC曲线进行方差计算评估，以找到与当前OCV-SOC曲线最接近的校正OCV-SOC曲线。作为其他实施方式，可选择其他评估方法，例如平均值，只是平均值的结果只反应整体数据的平均值，并不能够较为准确的评估OCV-SOC校正曲线与当前OCV-SOC曲线，但也基本实现了本方案。
本发明的电动汽车电池荷电状态校正装置实施例：
该装置包括如下模块：
用于在电动汽车行驶过程中，当电池的当前荷电状态值处于平台期时，选取设定时间段，检测电池的充放电倍率及温度值，开始对进行校正：确定充放电倍率的范围，并读取对应时间段内电池的荷电状态值和电压值，得到当前电池荷电状态与电压值的当前关系曲线的模块；
用于将校正库中与所述温度值相同、并在所述充放电倍率的范围内的校正关系曲线，与当前关系曲线作比较，得到与当前关系曲线最接近的校正关系曲线的模块；所述校正库由校正关系曲线构成；其中，在不同温度状态下，用不同充放电倍率对电池进行充放电，来获得不同温度、不同充放电倍率下的校正电池荷电状态值与电压值的校正关系曲线；
用于根据最接近的校正关系曲线与当前关系曲线，得到校正荷电状态值的模块；
用于依据校正荷电状态值，对当前荷电状态值进行修正的模块。
该装置实际上是基于本发明的电动汽车电池荷电状态校正方法流程的一种计算机解决方案，即一种软件构架，上述各种模块即为与方法流程相对应的各处理进程或程序。由于对上述方法的介绍已经足够清楚完整，故对该装置不再进行详细描述。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种电动汽车电池荷电状态校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在电动汽车行驶过程中，当电池的当前荷电状态值处于平台期时，选取设定时间段，检测电池的充放电倍率及温度值，开始对电池的当前荷电状态值进行校正：确定充放电倍率的范围，并读取对应时间段内电池的荷电状态值和电压值，得到当前电池荷电状态与电压值的当前关系曲线；
2)将校正库中与所述温度值相同、并在所述充放电倍率的范围内的校正关系曲线，与当前关系曲线作比较，得到与当前关系曲线最接近的校正关系曲线；所述校正库由校正关系曲线构成；其中，在不同温度状态下，用不同充放电倍率对电池进行充放电，来获得不同温度、不同充放电倍率下的校正电池荷电状态值与电压值的校正关系曲线；
3)根据最接近的校正关系曲线与当前关系曲线，得到校正荷电状态值；
4)依据校正荷电状态值，对当前荷电状态值进行修正。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池荷电状态校正方法，其特征在于，将校正库中与所述温度值相同、并在充放电倍率的范围内的校正关系曲线的电池荷电状态的方差与当前关系曲线的电池荷电状态的方差作比较，方差最小的为与当前关系曲线最接近的校正关系曲线。
3.根据权利要求1所述的电动汽车电池荷电状态校正方法，其特征在于，电池荷电状态的平台期为：10％～90％。
4.根据权利要求1所述的电动汽车电池荷电状态校正方法，其特征在于，还包括检测充放电倍率变化是否平稳的步骤，若变化平稳则开始校正。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电池荷电状态校正方法，其特征在于，所述充放电倍率变化平稳为充放电倍率变化率小于设定值。
6.一种电动汽车电池荷电状态校正装置，其特征在于，包括如下模块：
用于在电动汽车行驶过程中，当电池的当前荷电状态值处于平台期时，选取设定时间段，检测电池的充放电倍率及温度值，开始对电池的当前荷电状态值进行校正：确定充放电倍率的范围，并读取对应时间段内电池的荷电状态值和电压值，得到当前电池荷电状态与电压值的当前关系曲线的模块；
用于将校正库中与所述温度值相同、并在所述充放电倍率的范围内的校正关系曲线，与当前关系曲线作比较，得到与当前关系曲线最接近的校正关系曲线的模块；所述校正库由校正关系曲线构成；其中，在不同温度状态下，用不同充放电倍率对电池进行充放电，来获得不同温度、不同充放电倍率下的校正电池荷电状态值与电压值的校正关系曲线；
用于根据最接近的校正关系曲线与当前关系曲线，得到校正荷电状态值的模块；
用于依据校正荷电状态值，对当前荷电状态值进行修正的模块。
7.根据权利要求6所述的电动汽车电池荷电状态校正装置，其特征在于，所述与当前关系曲线最接近的校正关系曲线为将校正库中与所述温度值相同、并在充放电倍率的范围内的校正关系曲线的电池荷电状态的方差与当前关系曲线的电池荷电状态的方差作比较后得到的方差最小的校正关系曲线。
8.根据权利要求6所述的电动汽车电池荷电状态校正装置，其特征在于，电池荷电状态的平台期为：10％～90％。
9.根据权利要求6所述的电动汽车电池荷电状态校正装置，其特征在于，还包括检测充放电倍率变化是否平稳的模块，若变化平稳则开始校正。
10.根据权利要求9所述的电动汽车电池荷电状态校正装置，其特征在于，所述充放电倍率变化平稳为充放电倍率变化率小于设定值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170818 |