CN109188304A - 一种动力电池组系统soc精度测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动力电池组系统SOC精度测试方法，包括以下步骤：根据电池组系统的工作温度范围划分为多个试验温度范围；对各个试验温度范围分别选择一个测试温度点T，对电池组进行容量Q测试，获取容量平均值Q0；在所述测试温度点T下，通过标准充电方式将电池组系统充满电，并记录充电容量Q01；在测试温度点T下，获取电池组BMS的SOC估算值q；通过所述容量平均值Q0和所述容量Q01计算SOC真实值p；通过所述SOC估算值q和所述SOC真实值p计算SOC误差F；采用发明提供的动力电池组系统SOC精度测试方法，拓宽了SOC精度测试的温度范围，能够更好地模拟了整车情况进行SOC精度的验证。
Description
技术领域
本发明属于动力电池组系统SOC精度测试技术领域，具体涉及一种动力电池组系统SOC精度测试方法。
背景技术
电池荷电状态（SOC），主要用于描述电池组系统的剩余电量；电动汽车行驶中，要求电池组管理系统能够实时并准确估算动力电池SOC值，以便于准确估算汽车剩余行驶里程。为了验证电池组管理系统SOC精度符合设计要求，各主机厂在动力电池组系统开发验证环节均会对电池组系统SOC精度开展相应的测试验证试验。
目前常用的动力电池组系统SOC精度测试方法，通常参考QC/T 897-2011中5.5进行；但随着动力电池性能的提升、电动汽车应用范围的推广、以及电池管理系统SOC估算方法的不断优化，QC/T 897-2011中的SOC精度测试方法逐渐显现出以下缺陷：
首先，该测试方法中，设置的温度范围较窄，仅在5℃~15℃、25℃~35℃两个温度范围内分别选择一个温度点进行测试。而目前动力电池高、低温性能不断提升，电动汽车也逐步推广至高温、高寒地区，该测试方法温度范围已不符合车辆实际使用范围；
其次，该测试方法虽然针对4种车辆类型分别选择了不同的充放电工况，但4种测试工况均较为平缓，明显不符合车辆实际道路行驶情况；车辆实际使用过程中，电流波动较大，而SOC估算在电流波动较大时，通常误差明显增大；
再次，该测试方法中，并未模拟整车实际使用过程中的驻车、下电、上电等工况；而目前常用的SOC估算方法通常包含充满电修正、上电修正、驻车修正等，SOC精度测试方法中，应体现上述工况，以更好的模拟客户实际使用情况；
最后，该测试方法中，使用充放电设备对电池充满电，导致测试过程中频繁出现充满电后SOC并未达到100%；主要是因为，充满电修正至100%SOC的前提是：必须在充电回路上进行充电。
发明内容
本发明设计了一种动力电池组系统SOC精度测试方法，其解决了现有动力电池组系统SOC精度测试不符合实际使用范围、电流波动大、误差明显的问题。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种动力电池组系统SOC精度测试方法，包括以下步骤：
S1：根据电池组系统的工作温度范围划分为多个试验温度范围；
S2：对各个试验温度范围分别选择一个测试温度点T，对电池组进行容量Q测试，获取容量平均值Q0；
S3：在测试温度点T下，通过标准充电方式将电池组系统充满电，并记录充电容量Q01；
S4：在测试温度点T下，获取电池组BMS的SOC估算值q；
S5：通过容量平均值Q0和容量Q01计算SOC真实值p；
S6：通过所述SOC估算值q和所述SOC真实值p计算SOC误差F。
该动力电池组系统SOC精度测试方法具有以下有益效果：
发明提供的动力电池组系统SOC精度测试方法，结合目前动力电池性能、电动汽车应用范围、以及常见的SOC估算方法，拓宽了SOC精度测试的温度范围、选择了更接近实际道路状况的测试工况、同时考虑到动力电池在不同温度和SOC下的倍率性能选择相应的限制电流，所述SOC精度测试方法更接近车辆实际使用情况，能够更好地模拟了整车情况进行SOC精度的验证。
附图说明
图1：本发明一种动力电池组系统SOC精度测试方法流程图；
图2：本发明纯电动乘用车实测NEDC工况曲线。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明：
图1示出了一种动力电池组系统SOC精度测试方法，应用于纯电动汽车的动力电池组系统SOC精度测试，包括以下步骤：
S1：根据电池组系统的工作温度范围划分为多个试验温度范围；至少应包含高温（≥35℃）、常温（25℃）、低温（≤0℃）三种情况；优选-20℃~0℃，5℃~15℃、25℃~40℃三个温度范围；
S2：对各个试验温度范围分别选择一个测试温度点T，对电池组进行容量Q测试，获取容量平均值Q0；
S3：在测试温度点T下，通过标准充电方式将电池组系统充满电，并记录充电容量Q01；
S4：在测试温度点T下，获取电池组BMS的SOC估算值q；
S5：通过所述容量平均值Q0和所述容量Q01计算SOC真实值p；
S6：通过所述SOC估算值q和所述SOC真实值p计算SOC误差F；所得SOC误差F=|p-q|；
S7：通过对各SOC点的SOC精度测试计算SOC误差F，判定动力电池组系统SOC精度是否满足设计要求。
采用上述方案，能够解决了现有动力电池组系统SOC精度测试不符合实际使用范围、电流波动大、误差明显的问题。
优选地，结合上述方案，本实施例中，容量平均值Q0为测试温度点T下，测得动力电池组系统多个放电容量值的平均值；容量平均值Q0为获取步骤如下：
S21：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S22：采用标准的充电方式，将电池组系统充电至电压截止条件；
S23：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S24：采用标准的放电方式，将电池组系统放电至电压截止条件，并记录第一次放电电容Q1；
S25：以此循环上述S21至S24，并记录第二次放电电容Q2、第三次放电电容Q3、直至第N次放电电容QN；本实施例中，优选为三次；
S26：容量平均值Q0=（Q1+Q2+Q3+……+QN）/N；当三次放电时，即得Q0=（Q1+Q2+Q3）/3；
放电电容Q1、Q2、Q3、……、QN与容量平均值Q0的偏差均小于2%，则容量平均值Q0可作为对应温度点电池组系统的放电容量。
优选地，结合上述方案，本实施例中，S4、S5步骤中，电池组BMS的SOC估算值q与真实值p是通过将动力电池组系统的SOC分为三段进行SOC精度测试；在测试温度点T下，选择的SOC测试点应尽可能包含全SOC段，至少应包含SOC>80%，30%<SOC<80%、SOC<30%三个SOC区间；为了节省SOC精度测试时间，本实施例优选在SOC>80%，30%<SOC<80%、SOC<30%三个SOC点进行SOC精度的测试；测试具体过程如下：
当SOC>80%时：
S411：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S412：采用标准的放电方式，将电池组系统放电至电压截止条件；
S413：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S414：使用慢充桩将电池组系统慢充至满电；
S415：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S416：使用充放电设备，将电池组系统以容量平均值Q0放电10min；
S417：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；
S418：使用充放电设备，选择Table工况；同时设定测试温度点T、80%SOC时电池组所允许的最大充电电流和放电电流跟随功能；进行一个循环的充放电测试后；
S419：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；
S4110：使用充放电设备，将电池组系统以1/3容量平均值Q0充电20min；
S4111：使用充放电设备，将电池组系统以1/6容量平均值Q0充电10min；静置10min后；记录此时电池组BMS的SOC估算值q；
S4112：使用厂家建议的充电方式将电池组系统充满电，记录充电容量Q01，计算此时SOC真实值p=(Q0-Q01)/Q0；所得SOC误差F01=| p01- q01|；
当30%<SOC<80%时：
S421：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S422：采用标准的放电方式，将电池组系统放电至电压截止条件；
S423：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S424：使用慢充桩将电池组系统慢充至满电；
S425：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S426：使用充放电设备，将电池组系统以容量平均值Q0放电20min；
S427：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；
S428：使用充放电设备，选择Table工况；同时设定测试温度点T、60%SOC时电池组所允许的最大充电电流和放电电流跟随功能；进行一个循环的充放电测试；
S429：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；记录此时电池组BMS的SOC估算值q；
S430：使用厂家建议的放电方式将电池组系统放空电，记录放电容量Q02，计算此时SOC真实值p=Q02/Q0；所得SOC误差分别为F02=| p02- q02|；
当SOC<30%时：
S431：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S432：采用标准的放电方式，将电池组系统放电至电压截止条件；
S433：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S434：使用慢充桩将电池组系统慢充至满电；
S435：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S436：使用充放电设备，将电池组系统以容量平均值Q0放电40min；
S437：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；
S438：使用充放电设备，选择Table工况；同时设定测试温度点T、30%SOC时电池组所允许的最大充电电流和放电电流跟随功能；进行一个循环的充放电测试；
S439：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；记录此时电池组BMS的SOC估算值q；
S4310：使用厂家建议的放电方式将电池组系统放空电，记录放电容量Q03，计算此时SOC真实值p=Q03/Q0；所得SOC误差分别为F03=| p03- q03|。
采用上述具体测试过程能够根据结合目前动力电池性能、电动汽车应用范围、以及常见的SOC估算方法，精确测量电池组BMS的SOC估算值q，以便计算SOC误差F。
优选地，结合上述方案，本实施例中，电池组系统的工作温度范围至少包括高温（≥35℃）、常温（25℃）、低温（≤0℃）三种情况；或，电池组系统的工作温度范围划分为-20℃~0℃，5℃~15℃、25℃~40℃三个工作温度范围；进一步地，所述测试温度点T为-10℃或0℃或5℃或10℃或15℃或20℃或25℃或30℃或40℃。
优选地，结合上述方案，本实施例中，在SOC精度测试前还包括以下步骤：
S01：首先判断电池组系统所应用的整车类型，然后根据其典型的道路行驶工况模拟出可供充放电设备运行的Table工况； Table工况中需包含车辆所允许的最大脉冲充电和最大脉冲放电电流；如图2为某款纯电动乘用车根据典型的NEDC工况实测出的Table工况曲线（含能量回收），其中充电为正，放电为负；
S02：根据电池组系统的工作温度范围，在-20℃~0℃，5℃~15℃、25℃~40℃三个温度范围内分别选择一个温度点进行试验；同时，可根据电池组系统工作温度范围，适当放开三个测试温度范围；选择温度点需确保电池组系统不会达到电池低温或高温保护条件；例如，某款纯电动乘用车，其电池组系统工作温度为-20℃~55℃，可分别选择-10℃、5℃、40℃三个温度点，进行SOC精度的验证；
S03：根据电池组系统在不同温度、不同SOC下的充放电能力选择限制电流；所述限制电流可通过充放电设备的电流跟随功能实现；例如：某款纯电动车，其电池组系统在-20℃、30%SOC条件下允许的最大的充、放电电流分别为4A、39A，则在使用Table工况测试时，同时添加充电时电流大于4A时；则以4A充电，放电电流大于39A时，则以39A放电的工况；从而保证电池组系统始终在其允许的充、放电能力范围内工作。
采用本发明提供的动力电池组系统SOC精度测试方法；所述测试方法主要包括：
首先根据动力电池高/低温性能、不同温度和SOC下的倍率性能、以及其适用的整车类型，确定适宜的测试工况、合理的温度范围和限制电流；然后根据所选的温度点分别进行容量测试与各SOC点的SOC精度测试；所选温度范围必须满足整车实际应用的温度范围，至少应包含高温（≥35℃）、常温（25℃）、低温（≤0℃）三种情况；所选测试工况需符合道路实际行驶工况，至少应包含车辆所允许的最大脉冲充电电流和最大脉冲放电电流；所选择的不同温度和SOC下的限制电流，需符合动力电池性能参数；所选择的SOC点应尽可能包含全SOC段，至少应包含SOC>80%，30%<SOC<80%、SOC<30%三个SOC区间。
本发明提供的所述SOC精度测试方法，结合目前动力电池性能、电动汽车应用范围、以及常见的SOC估算方法，拓宽了SOC精度测试的温度范围、选择了更接近实际道路状况的测试工况、同时考虑到动力电池在不同温度和SOC下的倍率性能选择相应的限制电流，所述SOC精度测试方法更接近车辆实际使用情况，能够更好地模拟了整车情况进行SOC精度的验证、误差小精度高。
发明所述动力电池组系统SOC精度测试方法，结合目前动力电池性能、电动汽车应用范围、以及常见的SOC估算方法，拓宽了SOC精度测试的温度范围、选择了更接近实际道路状况的测试工况、同时考虑到动力电池在不同温度和SOC下的倍率性能选择相应的限制电流，所述SOC精度测试方法更接近车辆实际使用情况，能够更好地模拟了整车情况进行SOC精度的验证。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种动力电池组系统SOC精度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据电池组系统的工作温度范围划分为多个试验温度范围；
S2：对各个试验温度范围分别选择一个测试温度点T，对电池组进行容量Q测试，获取容量平均值Q0；
S3：在所述测试温度点T下，通过标准充电方式将电池组系统充满电，并记录充电容量Q01；
S4：在测试温度点T下，获取电池组BMS的SOC估算值q；
S5：通过所述容量平均值Q0和所述容量Q01计算SOC真实值p；
S6：通过所述SOC估算值q和所述SOC真实值p计算SOC误差F。
2.根据权利要求1所述的动力电池组系统SOC精度测试方法，其特征在于，所述容量平均值Q0为所述测试温度点T下，测得所述动力电池组系统多个放电容量值的平均值。
3.根据权利要求2所述的动力电池组系统SOC精度测试方法，其特征在于，所述容量平均值Q0为获取步骤如下：
S21：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S22：采用标准的充电方式，将电池组系统充电至电压截止条件；
S23：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S24：采用标准的放电方式，将电池组系统放电至电压截止条件，并记录第一次放电电容Q1；
S25：以此循环上述S21至S24，并记录第二次放电电容Q2、第三次放电电容Q3、直至第N次放电电容QN；
S26：所述容量平均值Q0=（Q1+Q2+Q3+……+QN）/N。
4.根据权利要求1所述的动力电池组系统SOC精度测试方法，其特征在于，所述S4步骤中，电池组BMS的SOC估算值q是通过将动力电池组系统的SOC分为多段进行SOC精度测试而获取。
5.根据权利要求4所述的动力电池组系统SOC精度测试方法，其特征在于，通过将动力电池组系统的SOC分为三段进行SOC精度测试；分别为SOC>80%，30%<SOC<80%、SOC<30%三个SOC段；测试具体过程如下：
当SOC>80%时：
S411：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S412：采用标准的放电方式，将电池组系统放电至电压截止条件；
S413：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S414：使用慢充桩将电池组系统慢充至满电；
S415：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S416：使用充放电设备，将电池组系统以容量平均值Q0放电10min；
S417：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；
S418：使用充放电设备，选择Table工况；同时设定测试温度点T、80%SOC时电池组所允许的最大充电电流和放电电流跟随功能；进行一个循环的充放电测试后；
S419：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；
S4110：使用充放电设备，将电池组系统以1/3容量平均值Q0充电20min；
S4111：使用充放电设备，将电池组系统以1/6容量平均值Q0充电10min；静置10min后；记录此时电池组BMS的SOC估算值q；
S4111：将电池组系统充满电，记录充电容量Q01，计算此时SOC真实值p=(Q0-Q01)/Q0；
当30%<SOC<80%时：
S421：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S422：采用标准的放电方式，将电池组系统放电至电压截止条件；
S423：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S424：使用慢充桩将电池组系统慢充至满电；
S425：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S426：使用充放电设备，将电池组系统以容量平均值Q0放电20min；
S427：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；
S428：使用充放电设备，选择Table工况；同时设定测试温度点T、60%SOC时电池组所允许的最大充电电流和放电电流跟随功能；进行一个循环的充放电测试；
S429：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；记录此时电池组BMS的SOC估算值q；
S430：将电池组系统放空电，记录放电容量Q02，计算此时SOC真实值p=Q02/Q0；
当SOC<30%时：
S431：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S432：采用标准的放电方式，将电池组系统放电至电压截止条件；
S433：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S434：使用慢充桩将电池组系统慢充至满电；
S435：在动力电池组系统工作环境下，保持电池组系统所有温度维持在测试温度点T±2℃；
S436：使用充放电设备，将电池组系统以容量平均值Q0放电40min；
S437：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；
S438：使用充放电设备，选择Table工况；同时设定测试温度点T、30%SOC时电池组所允许的最大充电电流和放电电流跟随功能；进行一个循环的充放电测试；
S439：断开12V电源，模拟整车下电；静置30min后，连接12V电源，模拟整车上电；记录此时电池组BMS的SOC估算值q；
S440：将电池组系统放空电，记录放电容量Q03，计算此时SOC真实值p=Q03/Q0。
6.根据权利要求1所述的动力电池组系统SOC精度测试方法，其特征在于，所述动力电池组系统SOC精度测试方法应用于纯电动汽车的动力电池组系统SOC精度测试；所述电池组系统的工作温度范围至少包括≥35℃、25℃以及≤0℃三种情况；或，所述电池组系统的工作温度范围划分为-20℃~0℃，5℃~15℃、25℃~40℃三个工作温度范围；或，所述测试温度点T为-10℃或0℃或5℃或10℃或15℃或20℃或25℃或30℃或40℃。
7.根据权利要求3所述的动力电池组系统SOC精度测试方法，其特征在于，所述放电电容Q1、Q2、Q3、……、QN与容量平均值Q0的偏差均小于2%，则容量平均值Q0可作为对应温度点电池组系统的放电容量。
8.根据权利要求1所述的动力电池组系统SOC精度测试方法，其特征在于，在SOC精度测试前还包括以下步骤：
S01：首先判断电池组系统所应用的整车类型，然后根据其典型的道路行驶工况模拟出可供充放电设备运行的Table工况；所述Table工况中需包含车辆所允许的最大脉冲充电和最大脉冲放电电流。
9.根据权利要求1所述的动力电池组系统SOC精度测试方法，其特征在于，在SOC精度测试前还包括以下步骤：
S02：根据电池组系统的工作温度范围，在-20℃~0℃，5℃~15℃、25℃~40℃三个温度范围内分别选择一个温度点进行试验；选择温度点需确保电池组系统不会达到电池低温或高温保护条件。
10.根据权利要求1所述的动力电池组系统SOC精度测试方法，其特征在于，在SOC精度测试前还包括以下步骤：
S03：根据电池组系统在不同温度、不同SOC下的充放电能力选择限制电流；所述限制电流可通过充放电设备的电流跟随功能实现。
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