CN110456273A - 一种电池soc估算方法、估算系统、动力电池系统 - Google Patents

一种电池soc估算方法、估算系统、动力电池系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池SOC估算方法、估算系统、动力电池系统。一种电池SOC估算方法，包括步骤：A、用安时积分法得到显示SOC值；B、检测电池充电系统动态电压，根据动态电压在动态电压/SOC矩阵表中得到修正SOC值；C、将所述显示SOC值与所述修正SOC值比对，根据比对结果确定所述显示SOC值的显示模式。相较于现有技术，本发明提供的一种电池SOC估算方法，能够根据电池系统充电的动态电压在动态电压/SOC表中得到修正SOC值，与用安时积分法所得到的显示SOC值进行比对，根据比对的结果，确定最终的显示SOC值，从而可以保证在车辆充电后开始放电前，可以准确的电池的剩余电量反馈出来，是本领域极大进步。

Description

一种电池SOC估算方法、估算系统、动力电池系统
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池SOC估算方法、估算系统、动力电池系统。
背景技术
目前人类社会环境破坏严重、化石能源日益枯竭，为了改善目前现状，各个国家开始进行限制燃油车的制造和使用，大力发展新能源汽车。
在新能源车中，主要的方向是纯电动车，作为纯电动新能源车关键的零部件，动力电池设计就尤为重要，而电池系统的SOC估算一直是个重点，不同于燃油车的汽油可以直观的了解剩余油量，提醒用户合理进行车辆应用和添加燃油，锂电池的电量只能通过电压和记录已释放的容量对比测试中电池的总容量来间接得出，由于是间接计算得出。
现在普遍使用的估算方法是安时积分法，安时积分法应用中若电流测量不准，将造成SOC计算误差，长期积累，误差越来越大；要考虑电池充放电效率；在高温状态和电流波动剧烈的情况下，误差较大；此方法在SOC的估算方面已成为电池管理的重要环节，但是电池容量还会随着老化和温度的变化而受到影响，所以给准确得出电池系统的剩余电量带来困难，但是若不能准确的提供给用户电量信息，那将使用户容易出现对车况的判断错误，从而造成车辆因为没电而在路上趴窝的情况发生。
申请号为201810664200.5的专利文献公开了一种电池的SOC估算算法，其目的是防止设备在静置的情况下，电池的SOC值显示可能会出现数值跳转情况，并没有公开如何在充电过程中，保证显示的SOC值就是实际SOC值。
因此，现有技术还存在不足，有待发明人进行研发。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电池SOC估算方法、系统、设备，能够提高充电时候的SOC估算精度，从而可以保证在车辆充电后开始放电前，可以准确的将电池剩余电量反馈出来。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种电池SOC估算方法，包括步骤：
A、用安时积分法得到显示SOC值；
B、检测电池充电系统动态电压，根据动态电压在动态电压/SOC矩阵表中得到修正SOC值；
C、将所述显示SOC值与所述修正SOC值比对，根据比对结果确定所述显示SOC值的显示模式。
优选的所述的电池SOC估算方法，所述步骤B还包括：
B1、检测当前电池的SOH值和温度值，配合DCR/SOH矩阵表的到电池的匹配DCR值；
B2、检测当前充电电流，读取电池的初始DCR值；
B3、根据所述动态电压、所述当前充电电流、所述匹配DCR值和所述初始DCR值计算得到修正电压值；
B4、根据所述修正电压值在所述动态电压/SOC矩阵表中得到所述修正SOC值。
优选的所述的电池SOC估算方法，所述DCR/SOH矩阵表为同款电芯进行全生命周期循环，分别记录电芯在不同的温度、不同SOH的情况下的直流内阻DCR。
优选的所述的电池SOC估算方法，所述步骤C包括：
C1、所述显示SOC值与所述修正SOC值之间的差是否大于第一预定值，若是，则执行修正显示SOC值；若否，则执行步骤C2；
C2、所述显示SOC值是否为100％，若是，则结束充电；若否，则执行步骤A。
优选的所述的电池SOC估算方法，所述修正显示SOC值包括步骤：
C11、所述显示SOC值是否大于所述修正SOC值，若是，则执行步骤C12；若否，则执行步骤C14；
C12、停止所述显示SOC值的数值增加；
C13、所述显示SOC值是否等于所述修正SOC值，若是，执行步骤C2，若否，则执行步骤B；
C14、将安时积分法的系数增加第二预定值，提高所述显示SOC值的增加速率；
C15、所述显示SOC值是否等于所述修正SOC值，若是，则执行步骤C2；若否，则执行步骤C14。
优选的所述的电池SOC估算方法，所述动态电压/SOC矩阵表为使用同款电芯按照电芯的降流充电标准表的电流标准进行全过程充电，记录SOC值从0％至100％的动态电压数值表；
所述动态电压/SOC矩阵表曲线图为根据所述动态电压/SOC矩阵表形成的曲线图。
优选的所述的电池SOC估算方法，所述降流充电标准表为在不同温度、不同电压下充电的标准电流值矩阵表，分为快速充电标准表和慢速充电标准表。
一种应用所述的方法的SOC估算系统，包括：
存储模块：用于存储所述动态电压/SOC矩阵表、所述降流充电标准表、所述DCR/SOH矩阵表；
检测模块：用于检测充电系统动态电压、当前充电电流；
比对模块：根据所述动态电压值在动态电压/SOC矩阵表中得到修正SOC值；将所述显示SOC值与所述修正SOC值进行比对。
优选的所述的SOC估算系统，所述比对模块还用于根据述动态电压、所述当前充电电流、所述匹配DCR值和所述初始DCR值计算得到修正电压值；根据所述修正电压值在所述动态电压/SOC表中匹配得到所述修正SOC值。
一种动力电池系统，包括所述的SOC估算系统。
相较于现有技术，本发明提供的一种电池SOC估算方法，能够根据电池系统充电的动态电压在动态电压/SOC表中得到修正SOC值，与用安时积分法所得到的显示SOC值进行比对，根据比对的结果，确定最终的显示SOC值，从而可以保证在车辆充电后开始放电前，可以准确的电池的剩余电量反馈出来，是本领域极大进步。
附图说明
图1是本发明提供的电池SOC估算方法的流程图；
图2是本发明提供的SOC估算系统的结构框图；
图3是本发明提供的快充动态电压/SOC矩阵表；
图4是本发明提供的慢充动态电压/SOC矩阵表；
图5是本发明提供的快充动态电压/SOC矩阵表曲线图；
图6是本发明提供的慢充动态电压/SOC矩阵表曲线图；
图7是本发明提供的估算方法一种实施例的流程图。
SOC(State of Charge，电池荷电状态)
SOH(State Of Health，蓄电池容量、健康度、性能状态)
DCR(DC Resistance，直流电阻)
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
请参阅图1-7，本发明提供一种电池SOC估算方法，包括步骤：
S100、用安时积分法得到显示SOC值；所述安时积分法为电池传统SOC估算算法；
S200、检测电池充电系统动态电压，根据动态电压在动态电压/SOC矩阵表中得到修正SOC值；
S300、将所述显示SOC值与所述修正SOC值比对，根据比对结果确定所述显示SOC值的显示模式。
在实际操作中，所述电池充电系统在充电过程中，首先按照降流充电标准表进行匹配即时的充电电流进行充电，所述降流充电标准是在不同温度、不同系统电压下的充电标准表，分为快充和慢充两种状态标准表，其中快速充电标准表如下所示：
慢速充电标准表如下所示：
所述动态电压/SOC矩阵表是用同款电芯按照所述降流充电标准表分为快速充电和慢速充电分别进行充电，在不同的温度的情况下，分别记录动态电压与SOC值对应的关系建立的矩阵表，如图3、图4所示，并按照相应的数据建立动态电压/SOC值矩阵曲线，如图5、图6所示。
具体在实施过程中，电池系统进行充电，首先使用安时积分法进行电量计算，计算得出的SOC值直接上报整车作为所述显示SOC值，辅助以检测到的动态电压在配合所述动态电压/SOC矩阵表进行实时的SOC修正，修正得出所述修正SOC值，保存于BMS中，将所述计算SOC值与所述修正SOC值进行比对，并选择相应的显示模式。
作为优选方案，所述步骤S200具体包括：
S210、检测当前电池的SOH值和温度值，配合DCR/SOH矩阵表的到电池的匹配DCR值；
S220、检测当前充电电流，读取电池的初始DCR值；
S230、根据所述动态电压、所述当前充电电流、所述匹配DCR值和所述初始DCR值计算得到修正电压值；
S240、根据所述修正电压值在所述动态电压/SOC矩阵表中得到所述修正SOC值。
具体实施中，电池会因老化等情况导致内阻增大，而造成电池的动态电压偏离，在获取所述修正SOC值前，需要对同款电芯进行全生命周期循环，分别记录电芯在不同的温度、不同SOH的情况下的直流内阻DCR，得到所述DCR/SOH矩阵表(单位mΩ)，因不同款型的电芯的DCR不同，所以所述DCR/SOH矩阵表(单位mΩ)如下表所示：
T/SOH t1 t2 t3 t4 …… tm
h1 DCR11 DCR21 DCR31 DCR41 …… DCRm1
h2 DCR12 DCR22 DCR32 DCR42 …… DCRm2
h3 DCR13 DCR23 DCR33 DCR43 …… DCRm3
h4 DCR14 DCR24 DCR34 DCR44 …… DCRm4
…… …… …… …… …… …… ……
hn DCR1n DCR2n DCR3n DCR4n …… DCRmn
具体的，要记录在不同SOH、不同温度下的DCR值，84％-100％之间每2％一个DCR记录点，80％-84％每1％一个DCR记录点，如下表(单位：mΩ)所示：
具体的，读取当前系统中电池的SOH值和当前的温度值，配合所述DCR/SOH矩阵表，得到此时的电池的所述匹配DCR值以及所述初始DCR值，分别记为DCRX和DCR初始，所述DCR初始为电池的SOH为100％时候的DCR内阻值。
同时检测当前充电电流，读取电池的初始DCR值；根据所述动态电压、所述当前充电电流、所述匹配DCR值和所述初始DCR值计算得到修正电压值；所述修正电压值计算公式为：
U修正＝U动态-(I充*DCRX-I充*DCR初始)，
其中，U修正为所述修正电压值，U动态为检测到的所述动态电压，I充为检测到的所述当前充电电流；DCRX为所述匹配DCR值，DCR初始为所述初始DCR值。
再用所述修正电压值配合所述动态电压/SOC矩阵表获得所述修正SOC值。
作为优选方案，所述修正SOC值是在所述动态电压/SOC值矩阵曲线上匹配得到。
作为优选方案，所述步骤S300包括：
S310、所述显示SOC值与所述修正SOC值之间的差是否大于第一预定值，若是，则执行修正显示SOC值；若否，则执行步骤S320；
S320、所述显示SOC值是否为100％，若是，则结束充电；若否，则执行步骤S100。
具体的修正显示SOC值具体包括步骤：
S311、所述显示SOC值是否大于所述修正SOC值，若是，则执行步骤S312；若否，则执行步骤S314；
S312、停止所述显示SOC值的数值增加；
S313、所述显示SOC值是否等于所述修正SOC值，若是，执行步骤S320，若否，则执行步骤S200；
S314、将安时积分法的系数增加第二预定值，提高所述显示SOC值的增加速率；
S315、所述显示SOC值是否等于所述修正SOC值，若是，则执行步骤S320；若否，则执行步骤S314。
具体的，当所述显示SOC值与所述修正SOC真实相差值超过第一预定值，所述第一预定值可以设定为1％，则开始进行修正显示SOC步骤。
具体的，若所述显示SOC值偏大，例如大于所述修正SOC值2％，则停止所述显示SOC值增加，待所述修正SOC值与所述显示SOC值相等时，则继续进行安时积分法进行所述显示SOC值的累积计算；若所述显示SOC值偏小，例如小于所述修正SOC值2％，则将安时积分法的系数增加第二预定值，例如将所述安时积分法的系数乘以2，加速所述显示SOC值的累积速度，当所述显示SOC值等于所述修正SOC值时，调整安时积分法的系数回到正常1倍系数。
实施例2
请参阅图2，本发明提供一种SOC估算系统，包括：
存储模块：用于存储所述动态电压/SOC矩阵表、所述降流充电标准表、所述DCR/SOH矩阵表；
检测模块：用于检测充电系统动态电压、当前充电电流；
比对模块：根据所述动态电压值在动态电压/SOC矩阵表中得到修正SOC值；将所述显示SOC值与所述修正SOC值进行比对。
作为优选方案，所述比对模块还用于根据述动态电压、所述当前充电电流、所述匹配DCR值和所述初始DCR值计算得到修正电压值；根据所述修正电压值在所述动态电压/SOC表中匹配得到所述修正SOC值。
实施例3
本发明还提供一种动力电池系统，包括实施例2的估算系统。
在实施过程中，具体如下：
在实际应用中，当准备进行充电，电池系统按照所述降流充电标准表的电流标准进行充电，首先使用所述安时积分法对电池进行电量计算，计算得出的所述计算SOC直接上报整车仪表盘记为SOC显示，然后通过BMS读取当前电池系统SOH值以及温度值，采集当前状态下的动态电压U动态，查所述DCR/SOH矩阵表，得到此时的DCR内阻值，定为DCRX，通过公式U修正＝U动态-(I充*DCRX-I充*DCR初始)，对动态电压进行修正，得到修正后的动态电压后，使用修正后的动态电压根据所述动态电压/SOC矩阵表进行得到所述修正SOC值，当所述计算SOC值与所述修正SOC值相差值超过1％时，则开始进行修正显示SOC值：若所述计算SOC值大于所述修正SOC值，则停止所述计算SOC值增加，直到所述计算SOC值＝所述修正SOC值，继续进行安时积分法进行SOC累积计算；若所述计算SOC显示小于所述修正SOC值，则将安时积分法的系数*2，加速所述计算SOC值的累积速度，当SOC显示＝SOC真实，调整安时积分法的系数回到正常1倍系数，完成所述修正显示SOC，保证SOC显示值精度，给予用户准确的电量提醒。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池SOC估算方法，其特征在于，包括步骤：
A、用安时积分法得到显示SOC值；
B、检测电池充电系统动态电压，根据动态电压在动态电压/SOC矩阵表曲线中得到修正SOC值；
C、将所述显示SOC值与所述修正SOC值比对，根据比对结果确定所述显示SOC值的显示模式。
2.根据权利要求1所述的电池SOC估算方法，其特征在于，所述步骤B还包括：
B1、检测当前电池的SOH值和温度值，配合DCR/SOH矩阵表的到电池的匹配DCR值；
B2、检测当前充电电流，读取电池的初始DCR值；
B3、根据所述动态电压、所述当前充电电流、所述匹配DCR值和所述初始DCR值计算得到修正电压值；
B4、根据所述修正电压值在所述动态电压/SOC矩阵表中得到所述修正SOC值。
3.根据权利要求2所述的电池SOC估算方法，其特征在于，所述DCR/SOH矩阵表为同款电芯进行全生命周期循环，分别记录电芯在不同的温度、不同SOH的情况下的直流内阻DCR。
4.根据权利要求1所述的电池SOC估算方法，其特征在于，所述步骤C包括：
C1、所述显示SOC值与所述修正SOC值之间的差是否大于第一预定值，若是，则执行修正显示SOC值；若否，则执行步骤C2；
C2、所述显示SOC值是否为100％，若是，则结束充电；若否，则执行步骤A。
5.根据权利要求4所述的电池SOC估算方法，其特征在于，所述修正显示SOC值包括步骤：
C11、所述显示SOC值是否大于所述修正SOC值，若是，则执行步骤C12；若否，则执行步骤C14；
C12、停止所述显示SOC值的数值增加；
C13、所述显示SOC值是否等于所述修正SOC值，若是，执行步骤C2，若否，则执行步骤B；
C14、将安时积分法的系数增加第二预定值，提高所述显示SOC值的增加速率；
C15、所述显示SOC值是否等于所述修正SOC值，若是，则执行步骤C2；若否，则执行步骤C14。
6.根据权利要求1所述的电池SOC估算方法，其特征在于，所述动态电压/SOC矩阵表为使用同款电芯按照电芯的降流充电标准表的电流标准进行全过程充电，记录SOC值从0％至100％的动态电压数值表；
所述动态电压/SOC矩阵表曲线图为根据所述动态电压/SOC矩阵表形成的曲线图。
7.根据权利要求6所述的电池SOC估算方法，其特征在于，所述降流充电标准表为在不同温度、不同电压下充电的标准电流值矩阵表，分为快速充电标准表和慢速充电标准表。
8.一种应用权利要求1-7任一所述的方法的SOC估算系统，其特征在于，包括：
存储模块：用于存储所述动态电压/SOC矩阵表、所述降流充电标准表、所述DCR/SOH矩阵表；
检测模块：用于检测充电系统动态电压、当前充电电流；
比对模块：根据所述动态电压值在动态电压/SOC矩阵表中得到修正SOC值；将所述显示SOC值与所述修正SOC值进行比对。
9.根据权利要求8所述的SOC估算系统，其特征在于，所述比对模块还用于根据述动态电压、所述当前充电电流、所述匹配DCR值和所述初始DCR值计算得到修正电压值；根据所述修正电压值在所述动态电压/SOC表中匹配得到所述修正SOC值。
10.一种动力电池系统，其特征在于，包括权利要求9所述的SOC估算系统。
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