CN108663625B - 一种电池荷电状态动态跟随方法和装置 - Google Patents

一种电池荷电状态动态跟随方法和装置 Download PDF

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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]

Abstract

本发明提供一种电池荷电状态动态跟随方法和装置，其中方法包括：获取上次关机时电池荷电状态的历史值；采用开机矫正法得到开机时电池荷电状态的矫正值；判断电池荷电状态的历史值和矫正值之间的差值是否大于设定值；如果大于，则根据电池荷电状态的历史值与矫正值大小关系，以及开机后电池处于充电状态还是放电状态，使电池荷电状态的显示值由历史值逐渐过渡到与由矫正值结合安时积分法累加得到的真实值。本发明所提供的技术方案，由于在对电池荷电状态的显示值进行调整时有逐渐过渡过程的存在，所以电池荷电状态的显示值不会发生跳变。

Description

一种电池荷电状态动态跟随方法和装置
技术领域
本发明属于电动车辆电池管理技术领域，具体涉及一种电池荷电状态动态跟随方法和装置。
背景技术
随着生活水平的日益提高，人们对衣食住行需求的标准也越来越高，尤其是在出行方面，很多家庭都采用汽车作为代步工具。传统的汽车都是采用发动机来提供动力，而发动机的工作需要依赖于传统能源。但是很多传统能源，如石油等都是非再生能源，并且传统能源的使用对环境造成了很大的污染。为了减少对传统能源的损耗，缓解环境污染压力，很多车辆厂家都在开发以新能源为动力的汽车。
现在常见的新能源汽车，是采用动力电池为车辆提供动力的电动汽车。在动力电池的管理系统中，动力电池的荷电状态能够直接反映出动力电池的电量信息，是接非常重要的技术参数，不仅能够为动力电池的管理和维护提供重要的依据，而且也能为驾驶员估算车辆剩余的续航里程提供参考，因此动力电池的荷电状态计算是否准确非常重要。
目前对动力电池荷电状态估算的方法有两种：
第一种是安时积分法，即根据动力电池的工作时间和工作电流，采用积分的方法计算出动力电池消耗的电量，然后计算出动力电池的荷电状态。但是这种方法需要对动力电池的工作电流进行采样，采样可能会出现采样误差，多次采样就会出现累计误差，所以采样这种方法计算出的动力电池荷电状态会存在较大的误差。
第二种是端电压矫正法，即开机矫正法，就是在行车结束后，电池管理系统关机下电，在下次开机上电时，电池管理系统根据本次的停车时间、温度和OCV(开路电压)查表求出动力电池真实的荷电状态。
虽然采用开机矫正法得到的电荷状态比较准确，但是得到电池的真实荷电状态后，在对荷电状态显示值进行进行调整时会产生跳变，这种跳变一方面会影响驾驶员的驾驶感受，可能会让驾驶员误认为车辆存在故障；另一方面会影响到驾驶员对车辆续航里程的判断，甚至有时候荷电状态显示值跳变为零，直接导致车辆抛锚。
发明内容
本发明提供一种电池荷电状态动态跟随方法和装置，用于解决现有技术中在对荷电状态显示值进行调整时产生跳变的问题。
一种电池荷电状态动态跟随方法，包括如下步骤：
(1)获取上次关机时电池荷电状态的历史值；
(2)采用开机矫正法得到开机时电池荷电状态的矫正值；
(3)判断电池荷电状态的历史值和矫正值之间的差值是否大于设定值；如果大于，则根据电池荷电状态的历史值与矫正值大小关系，以及开机后电池处于充电状态还是放电状态，使电池荷电状态的显示值由历史值逐渐过渡到与由矫正值结合安时积分法累加得到的真实值。
进一步的，在电池荷电状态的显示值由历史值逐渐过渡到与由矫正值结合安时积分法累加得到的真实值的过程中，首先计算电池电量的显示变化量
ΔQ显示＝A×∫I×dt
其中I为电池的电流，dt为时间变化率；
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则A大于1；
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A等于0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则A小于1且大于等于0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A小于-1；
然后出电池荷电状态的显示值
其中SOC显示为电池荷电状态的显示值，SOC历史为上次关机时电池荷电状态的历史值，Q为电池的总电量。
进一步的，如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A＝0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则
其中SOC矫正为开机时电池荷电状态的矫正值。
一种电池荷电状态动态跟随装置，包括如下模块：
获取上次关机时电池荷电状态的历史值的模块；
采用开机矫正法得到开机时电池荷电状态的矫正值的模块；
判断电池荷电状态的历史值和矫正值之间的差值是否大于设定值；如果大于，则根据电池荷电状态的历史值与矫正值大小关系，以及开机后电池处于充电状态还是放电状态，使电池荷电状态的显示值由历史值逐渐过渡到与由矫正值结合安时积分法累加得到的真实值的模块。
进一步的，在电池荷电状态的显示值由历史值逐渐过渡到与由矫正值结合安时积分法累加得到的真实值的过程中，首先计算电池电量的显示变化量
ΔQ显示＝A×∫I×dt
其中I为电池的电流，dt为时间变化率；
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则A大于1；
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A等于0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则A小于1且大于等于0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A小于-1；
然后出电池荷电状态的显示值
其中SOC显示为电池荷电状态的显示值，SOC历史为上次关机时电池荷电状态的历史值，Q为电池的总电量。
进一步的，如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A＝0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则
其中SOC矫正为开机时电池荷电状态的矫正值。
本发明所提供的技术方案，当判断出上次关机时电池荷电状态的历史值与开机时电池荷电状态的矫正值之间的差值大于设定值时，根据两者之间的大小关系和电池的充放电状态，使电池的荷电状态的显示值逐渐过渡为与电池电量真实值差值不大于设定值的状态。由于有过渡过程的存在，所以在调节电池荷电状态的显示值时不会发生跳变。
附图说明
图1为方法实施例中电池荷电状态动态跟随方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种电池荷电状态动态跟随方法和装置，用于解决上述在对荷电状态显示值进行调整时产生跳变的问题。
一种电池荷电状态动态跟随方法，包括如下步骤：
(1)获取上次关机时电池荷电状态的历史值；
(2)采用开机矫正法得到开机时电池荷电状态的矫正值；
(3)判断电池荷电状态的历史值和矫正值之间的差值是否大于设定值；如果大于，则根据电池荷电状态的历史值与矫正值大小关系，以及开机后电池处于充电状态还是放电状态，使电池荷电状态的显示值由历史值逐渐过渡到与由矫正值结合安时积分法累加得到的真实值。
下面结合附图对本申请进行详细说明。
方法实施例：
本实施例提供一种电池荷电状态动态跟随方法，用于解决电池荷电装置显示值跳变的问题，具体步骤如下：
(1)获取上次关机时电池荷电状态的历史值SOC历史；
上次关机时电池荷电状态的历史值SOC历史可以通过直接检测电池的荷电状态得到，也可以通过读取电池荷电状态的显示值得到；
(2)采用开机矫正法得到开机时电池荷电状态的矫正值SOC矫正；
所谓开机矫正，就是在行车结束后，电池管理系统关机下电，在下次开机上电时，电池管理系统记录停机时间，并依据关机的时间、周围环境的温度以及通过OCV(开路电压)查表，求出电池荷电状态的矫正值SOC矫正；
(3)判断SOC历史和SOC矫正之间的差值是否大于设定值，如果大于，则计算电池荷电状态的显示值SOC显示：
首先计算电池电量的显示变化量ΔQ显示＝A×∫I×dt
其中电池的电流为I，时间变化率为dt；
如果SOC历史大于SOC矫正，且开机后电池处于放电状态，则A的值大于1；
如果SOC历史大于SOC矫正，且开机后电池处于充电状态，则A的值等于0；
如果SOC历史小于SOC矫正，且开机后电池处于放电状态，则A的值小于1且大于等于0；
如果SOC历史小于SOC矫正，且开机后电池处于充电状态，则A的值小于-1；
然后计算处电池荷电状态的显示值和由电池荷电状态矫正值SOC矫正根据安时积分法计算得到的真实值SOC真实；
设电池的总电量为Q，电池电量的真实变化量为ΔQ真实，则
ΔQ真实＝∫I×dt
当开机后电池处于充电状态时，
当开机后电池处于放电状态时，
当电池荷电状态的显示值SOC显示与真实值SOC真实真实之间的差值小于设定值时，计算电池荷电状态显示值的公式中除去系数A，停止跟随。
作为其他实施方式，如果SOC历史大于SOC矫正，且开机后电池处于放电状态，则如果SOC历史大于SOC矫正，且开机后电池处于充电状态，则A＝0；如果SOC历史小于SOC矫正，且开机后电池处于放电状态，则如果SOC历史小于SOC矫正，且开机后电池处于充电状态，则
举实例说明，如新能源客车上磷酸铁锂电池额定容量为100AH，上次停机时电池荷电状态的历史记录值为80％。本次电池上电后，依据停机时间为30分钟，依据温度在25℃，最小单体开路电压为3.321伏电压时查表，求出电池荷电状态的真实值为65％。显然荷电状态的显示值虚高，为避免电池荷电状态由显示值直接跳变为真实值，也避免电池荷电状态显示值快过渡到真实值的变化过快，首先需要计算跟随倍率。跟随倍率A＝80％/65％＝1.23。在接下来的行车过程中电池处于放电状态，对电池电量进行安时积分计算时，需要采用跟随倍率进行矫正。
电池显示电量的变化量ΔQ显示＝1.23×∫I×dt；
电池荷电状态的显示值
同理，如新能源客车上磷酸铁锂电池额定容量为100AH，上次停机时电池荷电状态的历史记录值为65％。本次电池上电后，依据停机时间为30分钟，依据温度在25℃，最小单体开路电压为3.321伏电压时查表，求出电池荷电状态的真实值为80％。显然荷电状态的显示值虚低，为避免电池荷电状态由显示值直接跳变为真实值，也避免电池荷电状态显示值快过渡到真实值的变化过快，首先需要计算跟随倍率。跟随倍率A＝80％/65％＝1.23。在接下来的行车过程中电池可能处于放电状态也可能处于充电状态，对电池电量进行安时积分计算时，需要采用跟随倍率进行矫正。
如果电池处于放电状态，电池显示电量的变化量
如果电池处于充电状态，电池显示电量的变化量ΔQ显示＝1.23×∫I×dt。
装置实施例：
本实施例提供一种电池荷电状态动态跟随装置，包括如下模块：
获取上次关机时电池荷电状态的历史值的模块；
采用开机矫正法得到开机时电池荷电状态的矫正值的模块；
判断电池荷电状态的历史值和矫正值之间的差值是否大于设定值；如果大于，则根据电池荷电状态的历史值与矫正值大小关系，以及开机后电池处于充电状态还是放电状态，使电池荷电状态的显示值由历史值逐渐过渡到与由矫正值结合安时积分法累加得到的真实值的模块。
本实施例提供的一种电池荷电状态动态跟随装置，其中各模块并不是硬件模块，而是按照上述方法实施例所提供的方法进行编程而得到的软件模块，运行在相应的处理器或控制器中，能够存储在移动或固定存储装置中。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电池荷电状态动态跟随方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)获取上次关机时电池荷电状态的历史值；
(2)采用开机矫正法得到开机时电池荷电状态的矫正值；
(3)判断电池荷电状态的历史值和矫正值之间的差值是否大于设定值；如果大于，则根据电池荷电状态的历史值与矫正值大小关系，以及开机后电池处于充电状态还是放电状态，使电池荷电状态的显示值由历史值逐渐过渡到与由矫正值结合安时积分法累加得到的真实值；
在电池荷电状态的显示值由历史值逐渐过渡到与由矫正值结合安时积分法累加得到的真实值的过程中，首先计算电池电量的显示变化量
ΔQ显示＝A×∫I×dt
其中I为电池的电流，dt为时间变化率；
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则A大于1；
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A等于0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则A小于1且大于等于0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A小于-1；
然后计算出电池荷电状态的显示值
其中SOC显示为电池荷电状态的显示值，SOC历史为上次关机时电池荷电状态的历史值，Q为电池的总电量。
2.根据权利要求1所述的一种电池荷电状态动态跟随方法，其特征在于，
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A＝0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则
其中SOC矫正为开机时电池荷电状态的矫正值。
3.一种电池荷电状态动态跟随装置，其特征在于，包括如下模块：
获取上次关机时电池荷电状态的历史值的模块；
采用开机矫正法得到开机时电池荷电状态的矫正值的模块；
判断电池荷电状态的历史值和矫正值之间的差值是否大于设定值；如果大于，则根据电池荷电状态的历史值与矫正值大小关系，以及开机后电池处于充电状态还是放电状态，使电池荷电状态的显示值由历史值逐渐过渡到与由矫正值结合安时积分法累加得到的真实值的模块；
在电池荷电状态的显示值由历史值逐渐过渡到与由矫正值结合安时积分法累加得到的真实值的过程中，首先计算电池电量的显示变化量
ΔQ显示＝A×∫I×dt
其中I为电池的电流，dt为时间变化率；
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则A大于1；
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A等于0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则A小于1且大于等于0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A小于-1；
然后计算出电池荷电状态的显示值
其中SOC显示为电池荷电状态的显示值，SOC历史为上次关机时电池荷电状态的历史值，Q为电池的总电量。
4.根据权利要求3所述的一种电池荷电状态动态跟随装置，其特征在于，
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则
如果电池荷电状态的历史值大于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则A＝0；
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于放电状态，则
如果电池荷电状态的历史值小于矫正值，且开机后电池处于充电状态，则
其中SOC矫正为开机时电池荷电状态的矫正值。
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