CN109633455B - 一种估算电池可用放电和回馈功率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种估算电池可用放电和回馈功率的方法，属于汽车电池领域。它包括一种估算电池可用放电功率的方法：采集SOC‑持续放电功率曲线和SOC‑峰值放电功率曲线；建立SOC‑电池初始可放电能量曲线；计算电池的放电恢复能量和放电警告能量；计算电池的最大可用放电能量；估算电池可用放电功率。一种估算电池可用回馈功率的方法：采集SOC‑持续回馈功率曲线和SOC‑峰值回馈功率曲线；建立SOC‑电池初始可回馈能量曲线；计算电池的回馈恢复能量和回馈警告能量；计算电池的最大可用回馈能量FBCapLeft；估算电池可用回馈功率。本发明能够在保证电池安全和寿命前提下，最大程度地发挥电池自身潜能，提供可用功率，有效改善用户的体验，同时提高制动能量的回收效率。

Description

一种估算电池可用放电和回馈功率的方法

技术领域

本发明属于汽车电池领域，具体地说，涉及一种估算电池可用放电和回馈功率的方法。

背景技术

动力电池是将化学能转为电能的装置，其转化过程是一个复杂的物理化学反应过程，而计算动力电池的可用功率，对于电池的动力性和能量回收具有至关重要的意义。

可用功率(State of Power，SOP)，表示单位时间内电池的可用能量，用于反映电池输出和回馈功率的能力。如果电池持续以大功率放电，则会造成电池温度快速升高，过热会损坏电池的内部结构，严重的情况还会导致短路，造成电池内部化学物质产生不可逆反应，影响电池寿命；如果电池持续以小功率放电，则会严重影响用户的动力性体验，如加速慢、爬坡吃力、制动能量回收少等。

现行估算电池可用功率的方法为根据实验室测试获得不同温度和荷电状态(State of Charge，SOC)下的可持续充放电功率、脉冲充放电功率，然后在车辆运行过程中根据电池组当前温度、荷电状态(SOC)来查已获取的不同温度的SOC与可持续充放电功率(或脉冲充放电功率)的二维曲线来获得此时电池组的可持续充放电功率和脉冲充放电功率，发给整车控制器，供其调用，当整车使用的功率超过电池组发出的可持续充放电功率一段时间则此时报过流故障，强行降功率。该方法不能最大程度地发挥电池的潜能，当车辆工作在大功率状态(如上长坡或者下长坡)时，很有可能触发过流故障，这时强行降功率，将会导致车辆的功率需求得不到满足。

公开号为CN108072844A，公开日为2017年12月15日的中国发明专利公开了一种车用动力电池可用功率估算方法，包括步骤：获得数据；获得动力电池的实际荷电状态，并采集上述实际荷电状态下的动力电池的最大温度和最小温度；得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率且定义为第一可用功率；得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率且定义为第二可用功率；取所述第一可用功率和第二可用功率中绝对值较小的一个作为可用功率基本值，将所述可用功率基本值与动态修正因子f相乘得到动力电池可用功率。该车用动力电池可用功率估算方法可以有效地避免电压急剧下降触发电池保护从而显著降低输出功率的情况。该专利使用的估算方法需要测量数据复杂，如专利中要求查表时需要实际状态与预设状态相同，这样就需要测很多个点，而且电池实际测试中会有持续功率和峰值功率两个表，专利中假如用持续功率表来计算，则不能充分发挥电池的潜能；若以峰值功率来计算，则可能过流。

公开号为CN104393636A，公开日为2015年3月4日的中国发明专利公布了一种电池系统可用回馈或放电功率的估算方法，通过电池当前的SOC值与温度值通过查表的方式得出初步估算可用回馈功率和初步估算可用放电功率，再进一步通过公式PC＝KC*PB_C，其中KC＝a-k_{f1_C}*(t_C-b_C)和P_D＝K_D*P_{B_D}，其中K_D＝a-kf_{1_D}*(t_D-b_D)计算出可用回馈功率和可用放电功率，考虑了电池的一致性的差异问题，使估算功率更接近于实际可用功率，因此可以保证电池系统不被过度使用而损坏；在故障上报前功率得以控制，防止电池系统故障，提升了车辆驾驶的操控性；采用计算多个功率值，并比较得出最低功率值的方法，使得出的结果更加准确并安全性更高；考虑到了电池的实际特性，可最大化地实现车辆能量回收与动力提供，能够最大限度地提升节油率与动力提供。该专利需要先确定影响功率变化的电池相关参数，可能会由于考虑不全面导致参数过少或过多，进而导致计算结果不准确。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有估算不准确导致电池可用功率不能有效发挥电池的潜能的问题，本发明提供一种估算电池可用放电和回馈功率的方法。本发明能够在保证电池安全和寿命前提下，最大程度地发挥电池自身潜能，提供可用功率，有效改善用户的体验，同时提高制动能量的回收效率。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种估算电池可用放电功率的方法，包括下列步骤：

S1、采集不同温度下的SOC-持续放电功率曲线和SOC-峰值放电功率曲线；

S2、运用MATLAB/Simulink搭建SOC模型和SOP模型并进行仿真，建立不同温度下的SOC-电池初始可放电能量曲线；

S3、计算电池的放电恢复能量和放电警告能量；

放电恢复能量为电池以持续放电功率放电所需的电池最高可放电能量，放电警告能量为电池以峰值功率放电所需的电池最低可放电能量；

S4、计算电池的最大可用放电能量DchgCapLeft；

DchgCapLeft＝MIN(DchgCapInit+(DischgContinuePwr-DischgPwr)×Δt,DchgCapInit')；

式中：DsichgContinuePwr表示查实时温度下的SOC-持续放电功率曲线得到的持续放电功率，DischgPwr为车辆实际使用的放电功率，Δt表示在车辆运行时BMS软件中计算持续放电功率的任务更新周期；DchgCapinit’为查实时温度下的SOC-电池初始可放电能量曲线得到的初始可放电能量，MIN的含义为DchgCapLeft的最大值为DchgCapInit’；

S5、估算电池可用放电功率；

当电池最大可用放电能量DchgCapLeft高于放电恢复能量时，电池的可用放电功率为SOC-峰值放电功率曲线得到的峰值放电功率；

当电池最大可用放电能量DchgCapLeft低于放电警告能量时，电池的可用放电功率为SOC-持续放电功率曲线得到的持续放电功率；

当电池最大可用放电能量DchgCapLeft在放电恢复能量和放电警告能量之间时，电池的可用功率取决于上一时刻的可用功率，即假如最大可用放电能量从高于放电恢复能量一直下降至小于放电恢复能量的过程，电池的可用功率仍为查温度、SOC-峰值放电功率曲线得到的峰值放电功率；最大可用放电能量从小于放电警告能量上涨至大于放电警告能量的过程，电池的可用功率为查温度、SOC-持续放电功率曲线得到的持续放电功率。

作为优化方案，步骤S1和S2中，所述不同温度的温度范围为-20℃～50℃，温度间隔为5℃或10℃。

作为优化方案，步骤S2中，电池初始可放电能量按如下公式得到：

DchgCapInit＝DischgMaxPwr_init×T；

式中：DchgCapInit表示电池初始可放电能量，DischgMaxPwr_init表示通过实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线得到的峰值放电功率，T表示峰值放电功率的持续时间。

作为优化方案，步骤S3中，所述放电恢复能量和放电警告能量按如下公式得到：

CapRecLimit＝DchgCapInit×High_Propotion；

CapWarnLimit＝DchgCapInit×Low_Propotion；

式中：CapRecLimit表示放电恢复能量，CapWarnLimit表示放电警告能量，High_Propotion表示放电恢复能量占电池初始可放电能量的比例，Low_Propotion表示放电警告能量占电池初始可放电能量的比例。

作为优化方案，High_Propotion和Low_Propotion按如下步骤得到：

Low_Propotion的计算过程如下：

(1)当SOC为100％时，查实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线，得到峰值放电功率和此时的电池初始可放电能量DchgCapInit₀；电池以峰值放电功率放电30S后，记录该时刻的SOC₁、以峰值放电功率放出的能量DischgPeakPwr₀；

(2)当SOC为100％时，查实时温度下的SOC-持续放电功率曲线，得到持续放电功率；电池以持续放电功率放电30S后，将这30S内得到的持续功率进行累加，得到以持续放电功率放出的能量DischgContinuePwr₀；

(3)按如下公式得到Low_Propotion₀：

(4)根据SOC₁查实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线，得到峰值放电功率，进而得到此时的电池初始可放电能量DchgCapInit₁；电池以峰值放电功率放电30S后，记录当时的SOC₂以峰值放电功率放出的能量DischgPeakPwr₁；

(5)根据SOC₁查实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线，得到持续放电功率，电池以持续放电功率放电30S后，将这30S内得到的持续功率进行累加，得到以持续放电功率放出的能量DischgContinuePwr₁；

(6)按如下公式得到Low_Propotion₁：

(7)重复步骤(4)-(6)，得到实时温度下，SOC在0-100％范围内对应的Low_Propotion₂，Low_Propotion₃，…Low_Propotion_n以及DchgCapInit₂，DchgCapInit₃，…DchgCapInit_n；

High_Propotion的计算过程为：

(8)当SOC为100％时，Low_Propotion为Low_Propotion₀，

DischgContinuePwr₀为查实时温度下的SOC-持续放电功率表得到的持续放电功率，

DchgCapInit₀表示此时的电池初始可放电能量；

(9)Low_Propotion₁对应的SOC₁的High_Propotion₁上限为：

式中：

Low_Propotion₁为上述计算得到的SOC为SOC₁时的放电警告能量占电池初始可放电能量的比例，

DischgContinuePwr₁为查实时温度下的SOC-持续放电功率表得到的放电功率，

DchgCapInit₁表示SOC₁对应的电池初始可放电能量；

(10)同理，可得到SOC在0-100％时对应的High_Propotion2,High_Propotion1,…High_Propotionn。

作为优化方案，High_Propotion和Low_Propotion的计算过程中，以5％SOC作为间隔，在这个间隔中得到的High_Propotion选取最大值，在这个间隔中得到的Low_Propotion选取最小值。

作为优化方案，放电警告能量替换为如下公式进行计算，

CapWarnLimit＝DchgCapInit×Low_Propotion×1.01

一种估算电池可用回馈功率的方法，包括下列步骤：

S1、采集不同温度下的SOC-持续回馈功率曲线和SOC-峰值回馈功率曲线；

S2、运用MATLAB/Simulink搭建SOC模型和SOP模型并进行仿真，检测实时温度和SOC，建立不同温度下的SOC-电池初始可回馈能量曲线；

FBCapInit＝FBMaxPwr_init×T；

式中：FBCapInit表示电池初始可回馈能量，FBMaxPwr_init表示通过实时温度下的SOC-峰值回馈功率曲线得到的峰值回馈功率，T表示峰值回馈功率的持续时间；

S3、计算电池的回馈恢复能量和回馈警告能量；

回馈恢复能量为电池以持续回馈功率充电的电池最高可回馈能量，回馈警告能量为电池以峰值回馈功率充电的电池最低可回馈能量；

FBCapRecLimit＝FBCapInit×High_FBPropotion

FBCapWarnLimit＝FBCapInit×Low_FBPropotion

式中：FBCapRecLimit表示回馈恢复能量，FBCapWarnLimit表示回馈警告能量，High_FBPropotion表示回馈恢复能量占电池初始可回馈能量的比例，Low_FBPropotion表示回馈警告能量占电池初始可回馈能量的比例；

S4、计算电池的最大可用回馈能量FBCapLeft；

FBCapLeft＝MIN(FBCapInit+(FBContinuePwr-FBPwr)×Δt,FBCapInit')

式中：FBContinuePwr表示查实时温度下的SOC-持续功率表得到的持续回馈功率，FBPwr为车辆实际使用的回馈功率，Δt表示计算持续回馈功率的周期，FBCapinit’为查实时温度下的SOC-电池初始可回馈能量得到的初始可回馈能量，MIN的含义为FBCapLeft的最大值为FBCapInit’；

S5、估算电池可用回馈功率；

当电池最大可用回馈能量FBCapLeft高于回馈恢复能量时，电池的可用回馈功率为SOC-峰值回馈功率曲线得到的峰值回馈功率；

当电池最大可用回馈能量FBCapLeft低于回馈警告能量时，电池的可用回馈功率为SOC-持续回馈功率曲线得到的持续回馈功率；

当电池最大可用回馈能量FBCapLeft在回馈恢复能量和回馈警告能量之间时，电池的可用回馈功率取决于上一时刻的可用回馈功率，即假如最大可用回馈能量从高于回馈恢复能量一直下降至小于回馈恢复能量的过程，电池的可用回馈功率仍为查温度、SOC-峰值回馈功率曲线得到的峰值回馈功率；最大可用回馈能量从小于回馈警告能量上涨至大于回馈警告能量的过程，电池的可用回馈功率为查温度、SOC-持续回馈功率曲线得到的持续回馈功率。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明能够实现电池的最大放电功率自由地在峰值功率和持续功率之间切换，既可以保证车辆能以峰值放电功率放电，得到良好的动力性体验，又可以在峰值放电持续一定时间后切换为持续功率放电，保证电池不会过流，进而保证电池的安全和寿命。本发明通过对电池可用放电功率进行估算，在保证电池寿命和电池安全的前提下，最大程度地发挥了电池潜能。

(2)理论上来说，不同温度的温度间隔过大会导致功率的不准确性，温度间隔越小越准确，但过小会增加电池测试的工作量。虽然理论上电池的功率表不是严格的随着温度线性变化的，但是我们在软件中对于没有测量的温度点，都是蔡永祥线性插值的方法计算的。可以选择5℃或10℃作为温度间隔，也可以选择-20℃、-10℃、0℃、10℃、25℃、40℃、50℃这几个温度点，假如放电温度范围为-20～55，则需要增加55的温度点；这样可以保证覆盖电池的整个温度使用范围。

(3)电池初始可放电能量按公式DchgCapInit＝DischgMaxPwr_init×T计算得到，初始可放电能量为峰值功率与峰值持续时间为乘积，这样可以保证在各个阶段电池能以峰值放电功率放电的最大时间都能达到T，可以充分的利用电池的放电潜能。

(4)通过对恢复能量和警告能量进行合理计算，能够保证电池能以峰值放电功率放电的时间达到最大，同时在以峰值放电功率放电达到最大时间后，可以保证电池恢复一段时间后才能再次以峰值放电功率放电，从而保证电池由于长时间大电流影响安全和寿命。

(5)通过本发明的方法的得到High_Propotion和Low_Propotion，用来计算恢复能量和警告能量，更加能确保电池的放电功率在持续和峰值之间进行切换。

(6)High_Propotion和Low_Propotion的计算过程中，以5％SOC作为间隔，能够避免数据过多，导致数据量太大，占用单片机资源；以及数据过少，影响准确性。

(7)做1.01的系数处理是为了让Low_Propotion对应的值更高，能够保证即使温度发生变化，也能在30S内降为持续功率，而在计算High_Propotion时，因为将实际使用功率置为0了，这个时候计算得到的High_Propotion已经偏大，因此不需要做其他处理。

(8)回馈功率主要用于车辆在下长坡等情况时能以峰值充电功率进行回馈充电，提高能量回收效率，同时在以峰值充电功率充电一段时间后，可以切换为持续充电功率充电，防止电池过流，从而影响电池的安全和寿命。

附图说明

图1为估算电池可用放电功率的方法流程图；

图2为估算电池可用回馈功率的方法流程图；

图3为High_Propotion的获得方法流程图；

图4为Low_Propotion的获得方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

一种估算电池可用回馈功率的方法，如图1所示，包括下列步骤：

通过电芯实验采集不同温度下的SOC-持续放电功率曲线和SOC-峰值放电功率曲线；

在给定温度下用MATLAB/Simulink软件进行SOC模型和SOP，在MATLAB软件中搭建SOC模型和SOP模型，SOC模型输出SOC给SOP模型查表使用，SOP模型输出放电或者回馈功率给SOC做积分使用，两者联合仿真从而得到数据结果。

计算电池的放电恢复能量和放电警告能量；

放电恢复能量为电池以持续放电功率放电所需的电池最高可放电能量(高于此值就以峰值放电)，放电警告能量为电池以峰值功率放电所需的电池最低可放电能量(低于此值就以持续放电)；

假如电池一直以峰值功率来放电，电池此时的可放能量会越来越少，放电恢复能量和放电警告能量是决定放电功率是峰值还是持续的两个界限阈值。

该公式利用了电池的放电特性，结合了峰值放电功率和持续放电功率计算得到电池的最大可用放电能量，从而来评估电池的最大可放电能力。

计算电池的最大可用放电能量DchgCapLeft；

DchgCapLeft＝MIN(DchgCapInit+(DischgContinuePwr-DischgPwr)×Δt,DchgCapInit')

式中：DischgContinuePwr表示查实时温度下的SOC-持续放电功率曲线得到的持续放电功率，DischgPwr为车辆实际使用的放电功率，Δt表示在车辆运行时BMS软件中计算持续放电功率的任务更新周期；DchgCapinit’为查实时温度下的SOC-电池初始可放电能量曲线得到的初始可放电能量，MIN的含义为DchgCapLeft的最大值为DchgCapInit’；

S5、估算电池可用放电功率；

当电池最大可用放电能量DchgCapLeft高于放电恢复能量时，电池的可用放电功率为SOC-峰值放电功率曲线得到的峰值放电功率；

当电池最大可用放电能量DchgCapLeft低于放电警告能量时，电池的可用放电功率为SOC-持续放电功率曲线得到的持续放电功率；

当电池最大可用放电能量DchgCapLeft在放电恢复能量和放电警告能量之间时，电池的可用功率取决于上一时刻的可用功率，即假如最大可用放电能量从高于放电恢复能量一直下降至小于放电恢复能量的过程，电池的可用功率仍为查温度、SOC-峰值放电功率曲线得到的峰值放电功率；最大可用放电能量从小于放电警告能量上涨至大于放电警告能量的过程，电池的可用功率为查温度、SOC-持续放电功率曲线得到的持续放电功率。

假设恢复能量为100，t＝100S时可放电能量为101，这个时候发出去的功率为峰值功率，在t＝101S时，可放电能量更新为了99，则第101S的放电功率等于第100S的放电功率，即为峰值放电功率；假设警告能量为20，t＝200S时可放电能量为19，这个时候发出去的功率为持续功率，在t＝201S时，可放电能量更新为了21，则第201S时的放电功率等于第200S时的放电功率，即为持续放电功率。

步骤S1和S2中，不同温度的温度范围为不同温度的温度范围为-20℃～50℃，温度间隔为5℃或10℃，温度间隔为5℃或10℃。

不同温度是指温度间隔，如我们只计算0℃、10℃、25℃、40℃、50℃这几个温度点的数据。理论上来说，不同温度的温度间隔过大会导致功率的不准确性，温度间隔越小越准确，但过小会增加电池测试的工作量。虽然理论上电池的功率表不是严格的随着温度线性变化的，但是我们在软件中对于没有测量的温度点，都是蔡永祥线性插值的方法计算的。可以选择5℃或10℃作为温度间隔，也可以选择-20℃、-10℃、0℃、10℃、25℃、40℃、50℃这几个温度点，假如放电温度范围为-20℃～55℃，则需要增加55的温度点；这样可以保证覆盖电池的整个温度使用范围。

在得到这些温度点的数据后，电池组装成PACK后实际有很多个温度传感器，这个时候就有最高和最低温度之分了。

步骤S2中，电池初始可放电能量按如下公式得到：

DchgCapInit＝DischgMaxPwr_init×T

式中：DchgCapInit表示电池初始可放电能量，DischgMaxPwr_init表示通过实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线得到的峰值放电功率，T表示峰值放电功率的持续时间。

电池刚开始放电时，可用功率即为查表得到的峰值放电功率，以该功率持续放电的时间为实验测试不同温度、SOC和峰值功率曲线时测得的时间，T一般是在进行曲线测试时就得到的，它是由电池的特性决定的。

步骤S3中，所述放电恢复能量和放电警告能量按如下公式得到：

CapRecLimit_n＝DchgCapInit_n×High_Propotion_n

CapWarnLimit_n＝DchgCapInit_n×Low_Propotion_n

式中：CapRecLimit表示放电恢复能量，CapWarnLimit表示放电警告能量，High_Propotion表示放电占电池初始可放电能量的比例，Low_Propotion表示放电警告能量占电池初始可放电能量的比例。

High_Propotion和Low_Propotion按如下步骤得到：

Low_Propotion的计算过程如下，如图3所示：

(1)当SOC为100％时，查实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线，得到峰值放电功率和此时的电池初始可放电能量DchgCapInit₀；电池以峰值放电功率放电30S后，记录该时刻的SOC₁、以峰值放电功率放出的能量DischgPeakPwr₀；

(2)当SOC为100％时，查实时温度下的SOC-持续放电功率曲线，得到持续放电功率；电池以持续放电功率放电30S后，将这30S内得到的持续功率进行累加，得到以持续放电功率放出的能量DischgContinuePwr₀；

(3)按如下公式得到Low_Propotion₀：

(4)根据SOC₁查实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线，得到峰值放电功率，进而得到此时的电池初始可放电能量DchgCapInit₁；电池以峰值放电功率放电30S后，记录当时的SOC₂以峰值放电功率放出的能量DischgPeakPwr₁；

(5)根据SOC₁查实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线，得到持续放电功率，电池以持续放电功率放电30S后，将这30S内得到的持续功率进行累加，得到以持续放电功率放出的能量DischgContinuePwr₁；

(6)按如下公式得到Low_Propotion₁：

(7)重复步骤(4)-(6)，得到实时温度下，SOC在0-100％范围内对应的Low_Propotion₂，Low_Propotion₃，…Low_Propotion_n以及DchgCapInit₂，DchgCapInit₃，…DchgCapInit_n；

High_Propotion如以峰值放电功率放电30S后，需要再等30S才能再次以峰值功率放电。High_Propotion的计算过程为：

(8)当SOC为100％时，Low_Propotion为Low_Propotion₀，

DischgContinuePwr₀为查实时温度下的SOC-持续放电功率表得到的持续放电功率，

DchgCapInit₀表示此时的电池初始可放电能量；

(9)Low_Propotion₁对应High_Propotion₁为：

式中：

Low_Propotion₁为上述计算得到的SOC为SOC₁时的放电警告能量占电池初始可放电能量的比例，

DischgContinuePwr₁为查实时温度下的SOC-持续放电功率表得到的放电功率，

DchgCapInit₁表示SOC₁对应的电池初始可放电能量；

(10)同理，可得到SOC在0-100％时对应的High_Propotion2,High_Propotion1,…High_Propotionn，如图4所示。

Low_Propotion和High_Propotion由电池的放电特性来决定的。Low_Propotion如测试的峰值功率持续为30S，则电池能量下限应该保证电池一直以峰值功率放电时，30S内放电能量的值应该小于放电警告能量，这样可以保证放电功率能顺利的由峰值功率切换为持续功率。

High_Propotion和Low_Propotion的计算过程中，以5％SOC作为间隔，在这个间隔中得到的High_Propotion选取最大值，在这个间隔中得到的Low_Propotion选取最小值。

计算的Low_Propotion或High_Propotion数据量比较大，我们在实际应用过程中在5％SOC间隔范围内取Low_Propotion的最小值、High_Propotion的最大值，即假如在95％～100％内得到了10个Low_Propotion，最终应用时取10个Low_Propotion中的最小值，最终得到该温度下20个Low_Propotion；假如在95％～100％内得到了10个High_Propotion，最终应用时取10个High_Propotion中的最大值，最终得到该温度下20个Low_Propotion和High_Propotion，进而得到不同温度下的SOC-Low_Propotion曲线和SOC-High_Propotion曲线。20个是为了保证5％SOC对应一个点，防止数据过密导致数据量太大，也可以防止数据过疏导致准确性下降。

对CapInit进行相同处理即可得到20个SOC点对应的DchgCapInit。避免数据过多，导致数据量太大，占用单片机资源，同时数据过少，影响准确性。

在另一种更优实施例中，放电警告能量替换为如下公式进行计算，

CapWarnLimit＝DchgCapInit×Low_Propotion×1.01；

做系数处理是为了让low对应的值更高，从而保证即使温度变化也能在30S内降为持续功率，而在计算High_Propotion时，因为将实际使用功率置为0了，这个时候计算得到的high已经偏大了，因此不需要做其他处理。

实施例2

一种估算电池回馈功率的方法，这里的回馈功率也就是持续回馈功率和峰值回馈功率两者的切换值，如图2所示，包括下列步骤：

S1、通过PACK实验采采集不同温度下的SOC-持续放电功率曲线和SOC-峰值放电功率曲线；

S2、运用MATLAB/Simulink搭建SOC模型和SOP模型并进行仿真，建立不同温度下的SOC-电池初始可回馈能量曲线；

FCapInit＝Q_{max_init}×TBCapInit＝FBMaxPwr_init×T；

式中：FBCapInit表示电池初始可回馈能量，FBMaxPwr_init表示通过实时温度下的SOC-峰值回馈功率曲线得到的峰值回馈功率，T表示峰值回馈功率的持续时间。

S3、计算电池的回馈恢复能量和回馈警告能量；

回馈恢复能量为电池以持续回馈功率充电的电池最高可回馈能量，回馈警告能量为电池以峰值回馈功率充电的电池最低可回馈能量；

FBCapRecLimit_n＝FBCapInit_n×High_FBPropotion_n

FBCapWarnLimit_n＝FBCapInit_n×Low_FBPropotion_n

式中：FBCapRecLimit表示回馈恢复能量，FBCapWarnLimit表示回馈警告能量，High_FBPropotion表示回馈恢复能量占电池初始可回馈能量的比例，Low_FBPropotion表示回馈警告能量占电池初始可回馈能量的比例；High_FBPropotion和Low_FBPropotion可以根据电池出厂信息得到，也可以参照High_Propotion和Low_Propotion的计算方法得到。

S4、计算电池的最大可用回馈能量FBCapLeft；

FBCapLeft＝MIN(FBCapInit+(FBContinue Pwr-FBPwr)×Δt,FBCapInit')

式中：FBContinuePwr表示查实时温度下的SOC-持续功率表得到的持续回馈功率，FBPwr为车辆实际使用的回馈功率，Δt表示计算持续回馈功率的周期，FBCapinit’为查实时温度下的SOC-电池初始可回馈能量得到的初始可回馈能量，MIN的含义为FBCapLeft的最大值为FBCapInit’；

S5、估算电池可用回馈功率；

当电池最大可用回馈能量FBCapLeft高于回馈恢复能量时，电池的可用回馈功率为SOC-峰值回馈功率曲线得到的峰值回馈功率；

当电池最大可用回馈能量FBCapLeft低于回馈警告能量时，电池的可用回馈功率为SOC-持续回馈功率曲线得到的持续回馈功率；

当电池最大可用回馈能量FBCapLeft在回馈恢复能量和回馈警告能量之间时，电池的可用回馈功率取决于上一时刻的可用回馈功率，即假如最大可用回馈能量从高于回馈恢复能量一直下降至小于回馈恢复能量的过程，电池的可用回馈功率仍为查温度、SOC-峰值回馈功率曲线得到的峰值回馈功率；最大可用回馈能量从小于回馈警告能量上涨至大于回馈警告能量的过程，电池的可用回馈功率为查温度、SOC-持续回馈功率曲线得到的持续回馈功率。

电池的充放电是化学能转为电能的过程，持续大电流充放电会产生电池内部化学物质产生不可逆反应如析锂等严重影响电池寿命及电池温度急剧升高等影响电池安全的危害。因此电池只能以峰值功率放电持续一定的时间，超过这个时间就要强制降流，以保证电池的安全和寿命。本发明可以保证电池以峰值功率放(充)电一定时间后(不超过电池测试时的峰值持续时间)可以强制为持续电流放(充)电，从而避免电池过流。同时也可以保证电池可以在持续功率和峰值功率之间切换，保证了电池的潜能的发挥。

Claims (6)

1.一种估算电池可用放电功率的方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、采集不同温度下的SOC-持续放电功率曲线和SOC-峰值放电功率曲线；

S2、运用MATLAB/Simulink搭建SOC模型和SOP模型并进行仿真，建立不同温度下的SOC-电池初始可放电能量曲线；电池初始可放电能量按如下公式得到：

DchgCapInit＝DischgMaxPwr_init×T；

式中：

DchgCapInit表示电池初始可放电能量，

DischgMaxPwr_init表示通过实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线得到的峰值放电功率，

T表示峰值放电功率的持续时间；

S3、计算电池的放电恢复能量和放电警告能量；

放电恢复能量为电池以持续放电功率放电所需的电池最高可放电能量，放电警告能量为电池以峰值功率放电所需的电池最低可放电能量；所述放电恢复能量和放电警告能量按如下公式得到：

CapRecLimit＝DchgCapInit×High_Propotion；

CapWarnLimit＝DchgCapInit×Low_Propotion；

式中：

CapRecLimit表示放电恢复能量，

CapWarnLimit表示放电警告能量，

High_Propotion表示放电恢复能量占电池初始可放电能量的比例，

Low_Propotion表示放电警告能量占电池初始可放电能量的比例；

S4、计算电池的最大可用放电能量DchgCapLeft；

DchgCapLeft＝MIN(DchgCapInit+(DischgContinuePwr-DischgPwr)×Δt,DchgCapInit')；

式中：

DischgContinuePwr表示查实时温度下的SOC-持续放电功率曲线得到的持续放电功率，

DischgPwr为车辆实际使用的放电功率，

Δt表示在车辆运行时BMS软件中计算持续放电功率的任务更新周期；

DchgCapinit’为查实时温度下的SOC-电池初始可放电能量曲线得到的初始可放电能量，

MIN的含义为DchgCapLeft的最大值为DchgCapInit’；

S5、估算电池可用放电功率；

当电池最大可用放电能量DchgCapLeft高于放电恢复能量时，电池的可用放电功率为SOC-峰值放电功率曲线得到的峰值放电功率；

当电池最大可用放电能量DchgCapLeft低于放电警告能量时，电池的可用放电功率为SOC-持续放电功率曲线得到的持续放电功率；

当电池最大可用放电能量DchgCapLeft在放电恢复能量和放电警告能量之间时，电池的可用功率取决于上一时刻的可用功率，即假如最大可用放电能量从高于放电恢复能量一直下降至小于放电恢复能量的过程，电池的可用功率仍为查温度、SOC-峰值放电功率曲线得到的峰值放电功率；最大可用放电能量从小于放电警告能量上涨至大于放电警告能量的过程，电池的可用功率为查温度、SOC-持续放电功率曲线得到的持续放电功率。

2.根据权利要求1所述的一种估算电池可用放电功率的方法，其特征在于，步骤S1和S2中，所述不同温度的温度范围为-20℃～50℃，温度间隔为5℃或10℃。

3.根据权利要求1所述的一种估算电池可用放电功率的方法，其特征在于，High_Propotion和Low_Propotion按如下步骤得到：

Low_Propotion的计算过程如下：

(1)当SOC为100％时，查实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线，得到峰值放电功率和此时的电池初始可放电能量DchgCapInit₀；电池以峰值放电功率放电30S后，记录该时刻的SOC₁、以峰值放电功率放出的能量DischgPeakPwr₀；

(2)当SOC为100％时，查实时温度下的SOC-持续放电功率曲线，得到持续放电功率；电池以持续放电功率放电30S后，将这30S内得到的持续功率进行累加，得到以持续放电功率放出的能量DischgContinuePwr₀；

(3)按如下公式得到Low_Propotion₀：

(4)根据SOC₁查实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线，得到峰值放电功率，进而得到此时的电池初始可放电能量DchgCapInit₁；电池以峰值放电功率放电30S后，记录当时的SOC₂以峰值放电功率放出的能量DischgPeakPwr₁；

(5)根据SOC₁查实时温度下的SOC-峰值放电功率曲线，得到持续放电功率，电池以持续放电功率放电30S后，将这30S内得到的持续功率进行累加，得到以持续放电功率放出的能量DischgContinuePwr₁；

(6)按如下公式得到Low_Propotion₁：

(7)重复步骤(4)-(6)，得到实时温度下，SOC在0-100％范围内对应的Low_Propotion₂，Low_Propotion₃，…Low_Propotion_n以及DchgCapInit₂，DchgCapInit₃，…DchgCapInit_n；

High_Propotion的计算过程为：

(8)当SOC为100％时，Low_Propotion为Low_Propotion₀，

DischgContinuePwr₀为查实时温度下的SOC-持续放电功率表得到的持续放电功率，

DchgCapInit₀表示此时的电池初始可放电能量；

(9)Low_Propotion₁对应的High_Propotion₁为：

式中：

Low_Propotion₁为上述计算得到的SOC为SOC₁时的放电警告能量占电池初始可放电能量的比例，

DischgContinuePwr₁为查实时温度下的SOC-持续放电功率表得到的放电功率，

DchgCapInit₁表示SOC₁对应的电池初始可放电能量；

(10)同理，可得到SOC在0-100％时对应的High_Propotion2,High_Propotion1,…High_Propotionn。

4.根据权利要求3所述的一种估算电池可用放电功率的方法，其特征在于，High_Propotion和Low_Propotion的计算过程中，以5％SOC作为间隔，在这个间隔中得到的High_Propotion选取最大值，在这个间隔中得到的Low_Propotion选取最小值。

5.根据权利要求1所述的一种估算电池可用放电功率的方法，其特征在于，放电警告能量替换为如下公式进行计算，

CapWarnLimit＝DchgCapInit×Low_Propotion×1.01。

6.一种估算电池可用回馈功率的方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、采集不同温度下的SOC-持续回馈功率曲线和SOC-峰值回馈功率曲线；

S2、运用MATLAB/Simulink搭建SOC模型和SOP模型并进行仿真，建立不同温度下的SOC-电池初始可回馈能量曲线；

FBCapInit＝FBMaxPwr_init×T；

式中：FBCapInit表示电池初始可回馈能量，FBMaxPwr_init表示通过实时温度下的SOC-峰值回馈功率曲线得到的峰值回馈功率，T表示峰值回馈功率的持续时间；

S3、计算电池的回馈恢复能量和回馈警告能量；

回馈恢复能量为电池以持续回馈功率充电的电池最高可回馈能量，回馈警告能量为电池以峰值回馈功率充电的电池最低可回馈能量；

FBCapRecLimit＝FBCapInit×High_FBPropotion

FBCapWarnLimit＝FBCapInit×Low_FBPropotion

式中：FBCapRecLimit表示回馈恢复能量，FBCapWarnLimit表示回馈警告能量，High_FBPropotion表示回馈恢复能量占电池初始可回馈能量的比例，Low_FBPropotion表示回馈警告能量占电池初始可回馈能量的比例；

S4、计算电池的最大可用回馈能量FBCapLeft；

FBCapLeft＝MIN(FBCapInit+(FBContinuePwr-FBPwr)×Δt,FBCapInit')

式中：FBContinuePwr表示查实时温度下的SOC-持续功率表得到的持续回馈功率，FBPwr为车辆实际使用的回馈功率，Δt表示计算持续回馈功率的周期，FBCapinit’为查实时温度下的SOC-电池初始可回馈能量得到的初始可回馈能量，MIN的含义为FBCapLeft的最大值为FBCapInit’；

S5、估算电池可用回馈功率；

当电池最大可用回馈能量FBCapLeft高于回馈恢复能量时，电池的可用回馈功率为SOC-峰值回馈功率曲线得到的峰值回馈功率；

当电池最大可用回馈能量FBCapLeft低于回馈警告能量时，电池的可用回馈功率为SOC-持续回馈功率曲线得到的持续回馈功率；

当电池最大可用回馈能量FBCapLeft在回馈恢复能量和回馈警告能量之间时，电池的可用回馈功率取决于上一时刻的可用回馈功率，即假如最大可用回馈能量从高于回馈恢复能量一直下降至小于回馈恢复能量的过程，电池的可用回馈功率仍为查温度、SOC-峰值回馈功率曲线得到的峰值回馈功率；最大可用回馈能量从小于回馈警告能量上涨至大于回馈警告能量的过程，电池的可用回馈功率为查温度、SOC-持续回馈功率曲线得到的持续回馈功率。

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