CN109975708B - 一种电池soc的自动在线修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池SOC的自动在线修正方法，根据SOC‑OCV曲线上SOC与开路电压的变化关系，避开曲线的平缓区域，设置至少两个特征点：第一特征点和第二特征点，且第一特征点的电压大于第二特征点的电压，获取每个特征点对应的SOC值与电压值；在设定条件下实时检测电池最高单体电压或最低单体电压及对应的SOC值；对电池单体电压与特征点对应的电压值、单体电池SOC值与特征点对应的SOC值进行比较判决，根据判决结果对电池SOC进行修正。解决了现有技术中不能自动、在线的检测缺陷从而不能及时修正SOC值的问题。

Description

一种电池SOC的自动在线修正方法
技术领域
本发明涉及一种电池SOC的自动在线修正方法，属于电动汽车用动力电池领域。
背景技术
随着新能源汽车市场的高速发展和普及，新能源汽车已经逐步为大众所接受。电池正常使用和管控依赖于电池管理系统，而SOC(电池荷电状态)则是电池管理系统中最重要的算法之一，准确估计电池的SOC，可以使使用者准确掌握剩余电量的多少，正确判断电池的续航里程。准确的SOC计算也是进一步实施其他相关策略的基础，可以保证车辆运行的可靠性。
目前市场大部分使用的车辆均为纯电动车辆，插电式车辆占比较少。纯电动车辆工况一般为车辆在夜间充满电后，白天运行，通常会运行到SOC小于50％甚至更低然后充满电，如此循环往复。而插电式工况下，电池的SOC使用范围通常为30％-70％，不会出现充满电，单体电压达到上限SOC自动校正为100％的情况。而车上策略通常简单的设置为SOC小于30％时，充电机充电到SOC大于70％，这种策略完全依赖于电池SOC本身的精度，而不存在电压校正，因此长期使用后会导致SOC持续偏高或者偏低，最后引起巨大的SOC误差。如果出现显示SOC高于实际SOC的情况，会造成真实SOC越来越低，出现频繁的单体电池电压过低报警。
为了解决上述缺陷，出现了各种方法对SOC值进行修正，如中国专利号为CN103616646A的一种利用OCV-SOC曲线修正SOC的方法，在开路电压法和安时积分法的基础上，对磷酸铁锂电池的SOC进行修正，具体的，对电池进行时间T的静置，然后获取电池的最低单体电压及当前的SOC值，然后在OCV-SOC曲线中设定特征点，通过电池最低单体电压、SOC值与特征点进行比较的方案，对SOC进行修正。虽然该专利中给出了对电池SOC进行修正的方法，但是该修正方法是应用于电池开路状态下，也就是在电池工作后对电池进行的人为分析，并且该方法适用于纯电动车辆中对电池SOC的修正。
因而，现有技术中并没有相关的方法能够自动、在线地检测插电式工况下电池SOC的缺陷的方法。
发明内容
本发明提供了一种针对插电式工况下，电池SOC的自动在线修正方法，目的是解决现有技术中不能实时、自动在线地修正插电式工况下电池SOC的问题。
为了实现上述目的，本发明提出了一种电池SOC的自动在线修正方法，即方案一，包括如下步骤：
1)根据SOC-OCV曲线上SOC与开路电压的变化关系，避开曲线的平缓区域，设置至少两个特征点：第一特征点和第二特征点，且第一特征点的电压大于第二特征点的电压，获取每个特征点对应的SOC值与电压值；
2)在设定条件下实时检测电池最高单体电压或最低单体电压及对应的SOC值；
3)若最高单体电压大于或等于第一特征点对应的电压值，且SOC值小于第一特征点对应的SOC值，则将SOC值修正为所述第一特征点对应的SOC值；若最低单体电压小于或等于第二特征点对应的电压值，且SOC值大于第二特征点对应的SOC值，则将SOC值修正为所述第二特征点对应的SOC值。
方案二：在方案一的基础上，检测电池的最高单体电压或最低单体电压是根据电池状态确定的，当电池处于放电状态时检测的是最高单体电压，当电池处于充电状态时检测的最低单体电压。
方案三：在方案二的基础上，检测电池的状态的方式为：
记录第一设定时间时电池的平均电压与第二设定时间时电池的平均电压，并对二者进行比较，所述第一设定时间在第二设定时间之前，当第一设定时间时的平均电压值小于第二设定时间时的平均电压值，则电池处于放电状态；当第一设定时间时的平均电压值大于第二设定时间时的平均电压值，则电池处于充电状态。
方案四：在方案二的基础上，SOC-OCV曲线包括SOC-OCV充电曲线和SOC-OCV放电曲线，所述第一特征点设置在SOC-OCV放电曲线上，第二特征点设置在SOC-OCV充电曲线上；
当电池处于放电状态时，将电池最高单体电压与SOC-OCV放电曲线上第一特征点的电压比较；
当电池处于充电状态时，将电池最低单体电压与SOC-OCV充电曲线上第二特征点的电压比较。
方案五：在方案一的基础上，所述设定条件为充电或放电电流小于±5A并且能够持续1～10min的状态下。
方案六：在方案一的基础上，所述第二特征点对应的电压值为3.329V，第一特征点对应的SOC值为70％。
方案七：在方案一的基础上，所述第二特征点对应的电压值为3.298V，第二特征点对应的SOC值为30％。
方案八：在方案三的基础上，所述第一设定时间为1.5min时，第二设定时间为2min时。
方案九、十、十一、十二、十三、十四、十五、十六：分别对应在方案一、二、三、四、五、六、七、八的基础上，当对SOC修正时，将修正前的SOC值按照设定速率过渡到修正后的SOC值。
本发明根据SOC-OCV曲线中不同的特征点，在实时状态下对单体电压值、SOC值与特征点对应的值进行比较，从而进行SOC值的修正。具备以下有益效果：
1)解决了插电式工况下，对电池SOC自动在线修正；
2)对电池状态进行分类，在不同的状态下采用不同的修正策略，SOC修正结果更加精确。
附图说明
图1为磷酸铁锂电池放电修正条件；
图2为磷酸铁锂电池充电修正条件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明：
本发明提出了一种电池SOC自动在线修正方法，主要针对插电式工况下电池SOC的在线修正问题，该方法的步骤为：
1)根据SOC-OCV曲线上SOC与开路电压的变化关系，避开曲线的平缓区域，设置至少两个特征点：第一特征点和第二特征点，且第一特征点的电压大于第二特征点的电压，获取每个特征点对应的SOC值与电压值；
2)在设定条件下实时检测电池最高单体电压或最低单体电压及对应的SOC值；
3)若最高单体电压大于或等于第一特征点对应的电压值，且SOC值小于第一特征点对应的SOC值，则将SOC值修正为所述第一特征点对应的SOC值；若最低单体电压小于或等于第二特征点对应的电压值，且SOC值大于第二特征点对应的SOC值，则将SOC值修正为所述第二特征点对应的SOC值。
进一步的，本发明根据电池的状态，采用SOC-OCV充电曲线和放电曲线分别对SOC值进行修正。
当电池处于放电状态时检测的是最高单体电压，当电池处于充电状态时检测的最低单体电压。
第一特征点设置在SOC-OCV放电曲线上，第二特征点设置在SOC-OCV充电曲线上；当电池处于放电状态时，将电池最高单体电压与SOC-OCV放电曲线上第一特征点的电压比较；当电池处于充电状态时，将电池最低单体电压与SOC-OCV充电曲线上第二特征点的电压比较。
实施例一
本发明仿照电池在纯电动工况下的高端校正和低端校正(即充满电校正和放完电校正)，针对插电式工况，分别在充电工况和放电工况下设定2个修正条件，以防止SOC误差持续增加。
为了方便描述电池在实时状态下的SOC校正问题，在这里定义两个概念，伪静态和静态。我们定义电流持续小于±5A，并且能够持续1～10min的范围内的过程称为伪静态过程，保持10min以上称为静态。电池在静态下，电压变化范围很小，在伪静态下根据工况的不同，由于极化大小不同，电压可能出现较大幅度的上升或下降。
避开SOC-OCV曲线上较为平缓的区域，选择至少两个特征点，第一特征点和第二特征点，并获取每个特征点对应的电压值和SOC值。第一特征点对应的电压值大于第二特征点对应的电压值。
然后检测电池的最高单体电压和最低单体电压及对应的SOC值，若最高单体电压大于或等于第一特征点对应的电压值，且SOC值小于第一特征点对应的SOC值，则将SOC值修正为所述第一特征点对应的SOC值；若最低单体电压小于或等于第二特征点对应的电压值，且SOC值大于第二特征点对应的SOC值，则将SOC值修正为所述第二特征点对应的SOC值。
以上给出了在SOC-OCV曲线上设置特征点修正电池SOC的方法。
我们知道如果电池持续放电，当电流减小到0A时，电压会上升。持续充电，当电流减小到0A时，电压会下降。
因此，充电SOC-OCV曲线和放电SOC-OCV曲线是有差异的，如果电池的状态为放电，那么应该使用放电SOC-OCV曲线。当我们面对不同的工况时，可能即包含充电也包含放电，这时为了实现对电池SOC的精确修正，我们根据电压实际是上升还是下降来判断应该使用放电或者充电SOC-OCV曲线。
实施例二
实施例二与实施例一的区别之处在于，将两个特征点分别设置在SOC-OCV充电曲线上和SOC-OCV放电曲线上，并根据电池的状态，分别对电池SOC进行修正。
如图1所示，在SOC-OCV放电曲线中设置第一特征点，即图中所述的修正条件1，用于在电池处于放电状态时，对电池SOC进行修正的参考。
如图2所示，在SOC-OCV充电曲线中设置第二特征点，即图中所述的修正条件2，用于在电池处于充电状态时，对电池SOC进行修正的参考。
设置变量记录伪静态过程中1.5min时电池的平均电压和2min时电池的平均电压，比较两个时刻的平均电压值大小，如果电压上升，则采用放电曲线，如果电压下降，则采用充电曲线。
如果电压上升，最高单体电压如果大于或等于3.329V，根据放电SOC-OCV曲线，如果此时电池OCV等于3.329V，那么对应SOC等于70％。因为此时电压并未稳定，仍在上升，所以可以肯定此时电池真实的OCV应该大于3.329V，电池的SOC应该大于70％，因此如果出现显示SOC<70％的情况，则证明显示出错，需要将真实SOC修正为70％；
同理，如果电压下降，则采用充电SOC-OCV曲线，当OCV等于3.298V时，SOC等于30％，如果此时最低单体电压正好等于3.298V，因为实际电压仍在缓慢下降，所以，真实SOC应该小于30％，如果此时显示SOC大于30％，那么应该将真实SOC直接修正为30％。
由于电池在工作过程中，处于伪静态过程中的次数比较多，通过上述过程，能够保证电池SOC始终保持在上下限所规定的范围内，而不会出现较大范围的偏差。
作为对上述方案的进一步改进，还可以在SOC-OCV曲线中设定多个特征点，或者设置多个SOC范围，实现对电池在更多状态下的SOC值的调整，从而保证电池SOC时刻保持精准显示。
作为对上述方案的更进一步改进，在判定电池SOC值需要修正时，可通过电池管理系统控制电池SOC值以一定速率过渡到需修正的SOC值的方式进行。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电池SOC的自动在线修正方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)根据SOC-OCV曲线上SOC与开路电压的变化关系，避开曲线的平缓区域，设置至少两个特征点：第一特征点和第二特征点，且第一特征点的电压大于第二特征点的电压，获取每个特征点对应的SOC值与电压值；
2)在设定条件下实时检测电池最高单体电压或最低单体电压及对应的SOC值；
3)若最高单体电压大于或等于第一特征点对应的电压值，且SOC值小于第一特征点对应的SOC值，则将SOC值修正为所述第一特征点对应的SOC值；若最低单体电压小于或等于第二特征点对应的电压值，且SOC值大于第二特征点对应的SOC值，则将SOC值修正为所述第二特征点对应的SOC值；
检测电池的最高单体电压或最低单体电压是根据电池状态确定的，当电池处于放电状态时检测的是最高单体电压，当电池处于充电状态时检测的最低单体电压；
SOC-OCV曲线包括SOC-OCV充电曲线和SOC-OCV放电曲线，所述第一特征点设置在SOC-OCV放电曲线上，第二特征点设置在SOC-OCV充电曲线上；
当电池处于放电状态时，将电池最高单体电压与SOC-OCV放电曲线上第一特征点的电压比较；
当电池处于充电状态时，将电池最低单体电压与SOC-OCV充电曲线上第二特征点的电压比较。
2.根据权利要求1所述的一种电池SOC的自动在线修正方法，其特征在于，检测电池的状态的方式为：
记录第一设定时间时电池的平均电压与第二设定时间时电池的平均电压，并对二者进行比较，所述第一设定时间在第二设定时间之前，当第一设定时间时的平均电压值小于第二设定时间时的平均电压值，则电池处于放电状态；当第一设定时间时的平均电压值大于第二设定时间时的平均电压值，则电池处于充电状态。
3.根据权利要求1所述的一种电池SOC的自动在线修正方法，其特征在于，所述设定条件为充电或放电电流小于5A并且能够持续1～10min的状态下。
4.根据权利要求1所述的一种电池SOC的自动在线修正方法，其特征在于，所述第一特征点对应的电压值为3.329V，第一特征点对应的SOC值为70％。
5.根据权利要求1所述的一种电池SOC的自动在线修正方法，其特征在于，所述第二特征点对应的电压值为3.298V，第二特征点对应的SOC值为30％。
6.根据权利要求2所述的一种电池SOC的自动在线修正方法，其特征在于，所述第一设定时间为1.5min时，第二设定时间为2min时。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种电池SOC的自动在线修正方法，其特征在于，当对SOC修正时，将修正前的SOC值按照设定速率过渡到修正后的SOC值。
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