CN108226804A - 一种电动汽车锂电池sop估算方法 - Google Patents

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赵旭
金珂
邓湘武
郭中元
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements

Abstract

本发明涉及一种电动汽车锂电池SOP估算方法，依次包括以下步骤：获取电池系统的参数、获取预测状态参数、SOP的计算；本发明的优点：通过获取电池系统的参数、获取预测状态参数、SOP的计算的方法来估算电动汽车锂电池SOP，电动汽车锂电池的SOP进行准确估算，从而可以提高电动汽车锂电池的使用效率，也可以有效地保护电池不受过度使用而引起的损伤，提升电动汽车的动力性能、增加电动汽车电池的使用寿命，有效地降低所需要的电池成本，且估算方法简单。

Description

一种电动汽车锂电池SOP估算方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车锂电池SOP估算方法。
背景技术
电动汽车锂电池的SOP(State of Power，电池当前的功率能力)直接反应电动车在下一时刻瞬时以及持续的大电流时，电池能够提供给车辆的最大放电和充电功率；如果可以对SOP进行准确估算，既可以极大程度提高电动汽车锂电池的使用效率，也可以有效地保护电池不受过度使用而引起的损伤，对提升电动汽车的动力性能、增加电动汽车电池的使用寿命具有重要意义，而现有对电动汽车锂电池的SOP通过SOP定义来估算，下一时刻比如下一个2秒、10秒、30秒以及持续的大电流的时候电池能够提供的最大的放电和被充电的功率，容易导致电动汽车锂电池的SOP估算不准确，从而降低了电动汽车锂电池的使用效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是提供一种电动汽车锂电池SOP估算方法，解决现有电动汽车锂电池SOP估算导致电动汽车锂电池使用效率低的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种电动汽车锂电池SOP估算方法，依次包括以下步骤：
步骤一：获取电池系统的参数：分别获取电池系统的SOC值、电池系统下一时刻的电流值Ipred、当前电池系统的电流值I、当前电池系统的最高电压值Umax、当前电池系统的最低电压值Umin；
步骤二：获取预测状态参数：根据步骤一获取的参数来获取电池未来的状态量SOCpred和电池未来电压响应Upred；
步骤三：SOP的计算：根据步骤二获取的预测状态参数来估算电池的SOP值。
优选的，步骤一中的电池系统的SOC值、当前电池系统的电流值I、当前电池系统的最高电压值Umax、当前电池系统的最低电压值Umin通过电池管理系统来获取，步骤一中的电池系统下一时刻的电流值Ipred通过整车控制器获取。
优选的，步骤二中的电池未来的状态量SOCpred的获取方法为：
其中:其中:SOCpred(t，tpred)为下一时刻的SOC值，SOC(t)为t时间的SOC值,η为电池的库伦效率，Qst为电池的标称容量；
步骤二中的电池未来电压响应Upred根据等效电路获取，且获取方法为：
Ut(t，tpred)＝UOCV，(t，tpred)-I(t，tpred)Rohm-UpG(t，tpred)，
其中：Ut(t，tpred)为tpred时刻的电压响应，I(t，tpred)为下一时刻预测电流值，UOCV(t，tpred)为预测的开路电压值，Rohm为电池欧姆内阻，Upo为RC等效电路元器件的极化电压，τpo为RC元件极化参数,且τpo ＝RpoCpo ，
Rpo为极化内阻，Cpo为极化电容。
优选的，步骤三中SOP通过多段式脉冲充放电方法，对电芯进行0.2C、0.4C、0.5C、0.8C、1C、1.6C、2C和4C的测试，持续时间10s后分别记录I(t，tpred)与UOCV(t，tpred)，在OCV曲线中，以每5％的容量间隔进行测试，得出不同频段的内阻与功率：
然后得到功率与预测电压响应的对应关系表，以及等效电路的阻值；
其中：△V为多频段脉冲测试中10s前后电池电压的变化值，△I为多频段脉冲测试中10s前后电池流的变化值，v为多频段脉冲测试中电池10s的电压响应Upred；
通过对应关系表得到峰值功率以及总功率，通过峰值功率除以总功率来估算电池的SOP值。
综上所述，本发明的优点：1.通过获取电池系统的参数、获取预测状态参数、SOP的计算的方法来估算电动汽车锂电池SOP，电动汽车锂电池的SOP进行准确估算，从而可以提高电动汽车锂电池的使用效率，也可以有效地保护电池不受过度使用而引起的损伤，提升电动汽车的动力性能、增加电动汽车电池的使用寿命，有效地降低所需要的电池成本，且估算方法简单；
2.通过电池管理系统来获取电池系统的SOC值、当前电池系统的电流值I、当前电池系统的最高电压值Umax、当前电池系统的最低电压值Umin，以及通过整车控制器来获取电池系统下一时刻的电流值Ipred，能实现电池系统的参数的实时获取，保证参数的可靠性，从而精确地估算出电池系统的状态，且根据电池的信息进行计算，且加入车辆驾驶信息对算法的影响，可提高算法在实际应用中的适用性；
3.根据等效电路来获取电池未来电压响应Upred，使其能通过电池模型获取的电池信息，可更贴近电池的自身特性，提高电池未来的状态量SOCpred和电池未来电压响应Upred的精准度，提高后续SOP估算的准确率；
4.通过多段式脉冲充放电方法能快速的获取电池的功率参数，提高获取效率，且同一批次的电池具有相同的功率参数，不需要进行大量的电池试验，提高了试验的效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明等效电路的结构示意图。
具体实施方式
一种电动汽车锂电池SOP估算方法，依次包括以下步骤：
步骤一：获取电池系统的参数：分别获取电池系统的SOC值、电池系统下一时刻的电流值Ipred、当前电池系统的电流值I、当前电池系统的最高电压值Umax、当前电池系统的最低电压值Umin；
步骤二：获取预测状态参数：根据步骤一获取的参数来获取电池未来的状态量SOCpred和电池未来电压响应Upred；
步骤三：SOP的计算：根据步骤二获取的预测状态参数来估算电池的SOP值。
通过获取电池系统的参数、获取预测状态参数、SOP的计算的方法来估算电动汽车锂电池SOP，电动汽车锂电池的SOP进行准确估算，从而可以提高电动汽车锂电池的使用效率，也可以有效地保护电池不受过度使用而引起的损伤，提升电动汽车的动力性能、增加电动汽车电池的使用寿命，有效地降低所需要的电池成本，且估算方法简单，比如在刹车时可尽量多的吸收回馈的能量而不伤害电池，在加速时可提供更大的功率获得更大的加速度而不伤害电池，同时也可保证车在行驶过程中不会因为欠压或者过流保护而失去动力。
步骤一中的电池系统的SOC值、当前电池系统的电流值I、当前电池系统的最高电压值Umax、当前电池系统的最低电压值Umin通过电池管理系统来获取，步骤一中的电池系统下一时刻的电流值Ipred通过整车控制器获取，能实现电池系统的参数的实时获取，保证参数的可靠性，从而精确地估算出电池系统的状态。
步骤二中的电池未来的状态量SOCpred的获取方法为：
其中:SOCpred(t，tpred)为下一时刻的SOC值，SOC(t)为t时间的SOC值,η为电池的库伦效率，Qst为电池的标称容量；
如图1所示，步骤二中的电池未来电压响应Upred根据等效电路获取，且获取方法为：
Ut(t，tpred）＝UOCV，(t，tpred)-I(t，tpred)Rohm-Upo(t，tpred)，
其中：Ut(t，tpred)为tpred时刻的电压响应，I(t，tpred)为下一时刻预测电流值，UOCV(t，tpred)为预测的开路电压值，Rohm为电池欧姆内阻，Upo为RC等效电路元器件的极化电压，τpo为RC元件极化参数,且τpo ＝PpoCpo ，Rpo
为极化内阻，Cpo为极化电容，根据等效电路来获取电池未来电压响应Upred，使其能通过电池模型获取的电池信息，可更贴近电池的自身特性，提高电池未来的状态量SOCpred和电池未来电压响应Upred的精准度，提高后续SOP估算的准确率。
步骤三中SOP通过多段式脉冲充放电方法，对电芯进行0.2C、0.4C、0.5C、0.8C、1C、1.6C、2C和4C的测试，持续时间10s后分别记录I(t，tpred)与UOCV(t，tpred)，在OCV曲线中，以每5％的容量间隔进行测试，得出不同频段的内阻与功率：
然后得到功率与预测电压响应的对应关系表，以及等效电路的阻值；
其中：△V为多频段脉冲测试中10s前后电池电压的变化值，△I为多频段脉冲测试中10s前后电池流的变化值，v为多频段脉冲测试中电池10s的电压响应Upred；
通过对应关系表得到峰值功率以及总功率，通过峰值功率除以总功率来估算电池的SOP值；通过多段式脉冲充放电方法能快速的获取电池的功率参数，提高获取效率，且同一批次的电池具有相同的功率参数，不需要进行大量的电池试验，提高了试验的效率。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (4)

1.一种电动汽车锂电池SOP估算方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
步骤一：获取电池系统的参数：分别获取电池系统的SOC值、电池系统下一时刻的电流值Ipred、当前电池系统的电流值I、当前电池系统的最高电压值Umax、当前电池系统的最低电压值Umin；
步骤二：获取预测状态参数：根据步骤一获取的参数来获取电池未来的状态量SOCpred和电池未来电压响应Upred；
步骤三：SOP的计算：根据步骤二获取的预测状态参数来估算电池的SOP值。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车锂电池SOP估算方法，其特征在于：步骤一中的电池系统的SOC值、当前电池系统的电流值I、当前电池系统的最高电压值Umax、当前电池系统的最低电压值Umin通过电池管理系统来获取，步骤一中的电池系统下一时刻的电流值Ipred通过整车控制器获取。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车锂电池SOP估算方法，其特征在于：步骤二中的电池未来的状态量SOCpred的获取方法为：
其中:其中:SOCpred(t，tpred)为下一时刻的SOC值，SOC(t)为t时间的SOC值,η为电池的库伦效率，Qst为电池的标称容量；
步骤二中的电池未来电压响应Upred根据等效电路获取，且获取方法为：
Ut(t，tpred)＝UOCV(t，tpred)-I(t，tpred)Rohm-Upo(t，tpred)，
其中：Ut(t，tpred)为tpred时刻的电压响应，I(t，tpred)为下一时刻预测电流值，UOCV(t，tpred)为预测的开路电压值，Rohm为电池欧姆内阻，Upo为RC等效电路元器件的极化电压，τpo为RC元件极化参数,且τpo ＝RpoCpo ，Rpo为极化内阻，Cpo为极化电容。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车锂电池SOP估算方法，其特征在于：步骤三中SOP通过多段式脉冲充放电方法，对电芯进行0.2C、0.4C、0.5C、0.8C、1C、1.6C、2C和4C的测试，持续时间10s后分别记录I(t，tpred)与UOCV(t，tpred)，在OCV曲线中，以每5％的容量间隔进行测试，得出不同频段的内阻与功率：
然后得到功率与预测电压响应的对应关系表，以及等效电路的阻值；
其中：△V为多频段脉冲测试中10s前后电池电压的变化值，△I为多频段脉冲测试中10s前后电池流的变化值，v为多频段脉冲测试中电池10s的电压响应Upred；
通过对应关系表得到峰值功率以及总功率，通过峰值功率除以总功率来估算电池的SOP值。
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