CN107144795A - 一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法 - Google Patents

一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法 Download PDF

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钟东龙
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    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，包括以下步骤：S1：通过两个及以上统计方法获取锂电池的两个及以上剩余电量值Qj(j∈N且j≥2)；S2：根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值Qj对应的权重值vj(j∈N且j≥2)；且S3：根据权重值vj得出两个及以上剩余电量值Qj的平均值，公式如下：所述Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值。本发明一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，通过针对不同类型的锂电池和不同的环境设置不同的权重值，实现了本发明适用于各种类型的锂电池和各种环境。

Description

一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法
技术领域
本发明涉及电动汽车锂电池，具体涉及一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法。
背景技术
随着工业发展和社会需求的增加，汽车在社会进步和经济发展中扮演着重要的角色。汽车工业的迅速发展，推动了机械、能源、橡胶、钢铁等重要行业的发展，但同时也日益面临着环境保护、能源短缺的严重问题。为了解决这些问题，电动汽车获得了长足的发展和很大的技术进步，同时电动汽车在电池系统、电驱动系统和整车控制等方面都取得了很大进步。
在电动汽车上，电池系统是一项关键核心的部件，蓄电池作为动力源，需要能量密度高、输出功率密度高、工作温度范围宽广、循环寿命长、无记忆效应、自放电率小。目前锂电池因其优越的性能，在电动汽车领域被大规模使用。锂电池拥有诸多优点，但是也有致命性的缺点，就是电池稳定性较差，在极端环境下极易发生自燃和爆炸，所以需要对锂电池进行合理的管理。锂电池剩余电量是对锂电池进行合理管理所需要的重要参数，目前对锂电池剩余电量的检测方法单一，无法适用于各种类型的锂电池和各种工作环境，适用性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是目前对锂电池剩余电量的检测方法单一，无法适用于各种类型的锂电池和各种工作环境，适用性差，目的在于提供一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，包括以下步骤：S1：通过两个及以上统计方法获取锂电池的两个及以上剩余电量值Qj；S2：根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值Qj对应的权重值vj；且S3：根据权重值vj得出两个及以上剩余电量值Qj的平均值，式中Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值；j为自然数，n为自然数。
目前对锂电池剩余电量的检测方法单一，无法适用于各种类型的锂电池和各种工作环境，适用性差。不同类型的锂电池，其特性不同，比如锰酸锂电池循环性能差，内阻变化较大，检测其开路电压就会不准确，不适合用开路电压法检测剩余电量。而温度变化较大的地区，通过卡尔曼滤波法检测剩余电量，结果不易收敛，迭代次数过多后会出现迭代结果畸变。
本发明应用时，先通过两个及以上统计方法获取锂电池的两个及以上剩余电量值Qj，再根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值Qj对应的权重值vj；且最后根据权重值vj得出两个及以上剩余电量值Qj的平均值，式中Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值；j为自然数，n为自然数。
对于不同类型的锂电池和不同的环境，修改权重值vj，就可以使得本发明适用于不同类型的锂电池和不同的环境。比如锰酸锂电池循环性能差，内阻变化较大，检测其电压就会不准确，不适合用开路电压法检测剩余电量，则降低通过开路电压法检测的剩余电量的权重值，而提高通过卡尔曼滤波法检测的剩余电量的权重值，有效的提高了本发明的适用性。本发明通过针对不同类型的锂电池和不同的环境设置不同的权重值，实现了本发明适用于各种类型的锂电池和各种环境。
进一步的，所述两个及以上剩余电量值包括通过电流积分法得到的库伦剩余电量值Qj。
再进一步的，所述通过电流积分法得到的库伦剩余电量值Qj，其获取公式如下：所述η为效率修正值，f(t)为电流函数，k为充放电时间。
本发明应用时，通过公式计算库伦剩余电量值Qj，式中所述η为效率修正值，f(t)为电流函数，k为充放电时间。
进一步的，所述两个及以上剩余电量值包括通过开路电压法得到的电压剩余电量值Qj。
再进一步的，通过开路电压法得到的电压剩余电量值Qj，其获取公式如下： 所述α为电压修正系数，Qmax为电池最大容量，Wk为当前电压，Wmax为电池最大电压。
本发明应用时，通过公式计算电压剩余电量值Qj，式中所述α为电压修正系数，Qmax为电池最大容量，Wk为当前电压，Wmax为电池最大电压。
进一步的，所述两个及以上剩余电量值包括通过卡尔曼滤波法得到的卡尔曼剩余电量值Qj。
再进一步的，所述卡尔曼滤波法，其均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0。
本发明应用时，通过卡尔曼滤波法得到的卡尔曼剩余电量值Qj，在卡尔曼滤波法迭代过程中，均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0，提高了剩余电量检测的准确性。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，通过针对不同类型的锂电池和不同的环境设置不同的权重值，实现了本发明适用于各种类型的锂电池和各种环境。
2、本发明一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，在卡尔曼滤波法迭代过程中，均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0，提高了剩余电量检测的准确性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明步骤示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，包括以下步骤：S1：通过两个及以上统计方法获取锂电池的两个及以上剩余电量值Qj；S2：根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值Qj对应的权重值vj；且根据权重值vj得出两个及以上剩余电量值Qj的平均值，式中Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值；j为自然数，n为自然数。。
本实施例实施时，先通过两个及以上统计方法获取锂电池的两个及以上剩余电量值Qj，再根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值Qj对应的权重值vj；且最后根据权重值vj得出两个及以上剩余电量值Qj的平均值，式中Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值；j为自然数，n为自然数。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，所述两个及以上剩余电量值包括通过电流积分法得到的库伦剩余电量值Qj。所述通过电流积分法得到的库伦剩余电量值Qj，其获取公式如下：所述η为效率修正值，f(t)为电流函数，k为充放电时间。
本实施例实施时，通过公式计算库伦剩余电量值Qj，式中所述η为效率修正值，f(t)为电流函数，k为充放电时间。
实施例3
本实施例在实施例1的基础上，所述两个及以上剩余电量值包括通过开路电压法得到的电压剩余电量值Qj。通过开路电压法得到的电压剩余电量值Qj，其获取公式如下：所述α为电压修正系数，Qmax为电池最大容量，Wk为当前电压，Wmax为电池最大电压。
本实施例实施时，通过公式计算电压剩余电量值Qj，式中所述α为电压修正系数，Qmax为电池最大容量，Wk为当前电压，Wmax为电池最大电压。
实施例4
本实施例在实施例1的基础上，所述两个及以上剩余电量值包括通过卡尔曼滤波法得到的卡尔曼剩余电量值Qj。所述卡尔曼滤波法，其均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0。
本实施例实施时，通过卡尔曼滤波法得到的卡尔曼剩余电量值Qj，在卡尔曼滤波法迭代过程中，均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0，提高了剩余电量检测的准确性。
实施例5
本实施例在实施例1至4的基础上，电池采用锰酸锂电池。
本实施例实施时，通过电流积分法得到的库伦剩余电量值为Q1＝40Ah，通过开路电压法得到的电压剩余电量值为Q2＝36Ah，通过卡尔曼滤波法得到的卡尔曼剩余电量值为Q3＝43Ah，由于锰酸锂电池循环性能差，内阻变化较大，检测其电压就会不准确，不适合用开路电压法检测剩余电量，所以降低电压剩余电量值对应的权重值，选取权重值如下：v1＝0.5，v2＝0.1，v3＝0.4；
实施例6
本实施例在实施例5的基础上，温度为38℃。
本实施例实施时，通过电流积分法得到的库伦剩余电量值为Q1＝40Ah，通过开路电压法得到的电压剩余电量值为Q2＝36Ah，通过卡尔曼滤波法得到的卡尔曼剩余电量值为Q3＝43Ah，但是卡尔曼滤波法最终均方差不收敛。
所以选取权重值如下：v1＝0.8，v2＝0.2，v3＝0；
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过两个及以上统计方法获取锂电池的两个及以上剩余电量值Qj；
S2：根据锂电池种类和工作环境获取每个剩余电量值Qj对应的权重值vj；且
S3：根据权重值vj得出两个及以上剩余电量值Qj的平均值，公式如下：
<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>v</mi> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </msubsup> <msub> <mi>Q</mi> <mi>j</mi> </msub> <msub> <mi>v</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>;</mo> </mrow>
式中Qv为综合剩余电量值；Qj为剩余电量值；vj为Qj所对应的权重值；j为自然数，n为自然数。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，其特征在于，所述两个及以上剩余电量值包括通过电流积分法得到的库伦剩余电量值Qj。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，所述通过电流积分法得到的库伦剩余电量值Qj，其获取公式如下：
<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mo>&amp;Integral;</mo> <mn>0</mn> <mi>k</mi> </msubsup> <mi>&amp;eta;</mi> <mo>*</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mo>;</mo> </mrow>
式中η为效率修正值，f(t)为电流函数，k为充放电时间。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，其特征在于，所述两个及以上剩余电量值包括通过开路电压法得到的电压剩余电量值Qj。
5.根据权利要求4所述的一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，其特征在于，通过开路电压法得到的电压剩余电量值Qj，其获取公式如下：
<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>*</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>*</mo> <mfrac> <msub> <mi>W</mi> <mi>k</mi> </msub> <msub> <mi>W</mi> <mi>max</mi> </msub> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
式中α为电压修正系数，Qmax为电池最大容量，Wk为当前电压，Wmax为电池最大电压。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，其特征在于，所述两个及以上剩余电量值包括通过卡尔曼滤波法得到的卡尔曼剩余电量值Qj。
7.根据权利要求6所述的一种电动汽车用锂电池剩余电量统计方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波法，其均方差通过迭代无法收敛时，其对应的权重值取0。
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