CN111239611A - 一种基于单体电池容量校准packsoc的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单体电池容量校准PACKSOC的计算方法，包括下列步骤：将至少2个单体电池串联组装成一个电池包系统；获取电池包内每个电池电芯的实际可充放电容量；计算所有电池电芯k时刻的剩余放电容量；对比剩余放电容量，找出剩余放电容量最小的电池电芯；对比剩余充电容量，找出充电剩余容量最小的电池电芯；通过权重公式，线性化计算电池包荷电状态。本发明通过权重设计实现电池包荷电状态在剩余放电容量最小单体电池电芯荷电状态和剩余充电容量最小单体电池电芯荷电状态之间的平滑过渡，实现电池包荷电状态对整个电池包容量的准确表征，降低了电池包荷电状态估计的复杂度，同时也为动力电池的续航能力提供了可靠的依据。

Description

一种基于单体电池容量校准PACKSOC的计算方法

技术领域

本发明涉及电池剩余电量估计技术领域，尤其涉及一种基于单体电池容量校准PACKSOC的计算方法。

背景技术

准确的动力电池SOC估计是锂电池最基本的性能指标，是保障电池的续航的最重要指标之一。尤其在当前应用比较广泛的纯电动汽车领域，高精度的SOC估计可以保障电池的安全使用，延长电池的使用寿命，也可以解决驾驶员的电池里程焦虑问题。

然而，在实际的多串联电池组系统里，每个单体电池之间往往存在不一致定的问题，这个问题多数是因为电池的容量不一致性和电池剩余电量不一致性，导致电池的电压产生不一致性，还有部分因素是因为电池的环境温度的不一致性。因为电池不一致性的存在和不可避免，给电池包整体的剩余电量估计带来了一定的麻烦。常规的多电芯串联电池包系统的SOC估计一般是通过已知的电池包总容量和电流积分消耗容量相减，获得剩余电池包的容量。其次的方法是通过电池单体电压和电流以及温度来估计获得单体电池的SOC，再通过计算SOH获得总电池包容量，最后根据SOC和电池包总容量相乘获得电池包剩余容量。上述2种方法中的电池包的总容量无法准确获得，只能通过外部满充满放来获取，这种获取方式往往受到电池温度和一致性的影响，存在一定的偏差，尤其是电池老化以后，上述偏差更为明显，且电池包在使用过程中，几乎无法满足这个满充满放的条件。

发明内容

本发明主要解决原有的技术问题；提供一种基于单体电池容量校准PACKSOC的计算方法，有效的解决了电池包内串联电池电芯间SOC值不一致性，SOH值不一致性和电池温度不一致性所引起的PACKSOC估算难的问题，并能较为准确估计电池包内的剩余放电容量和剩余充电容量，降低了电池包PACKSOC估计的复杂度，同时也为动力电池的续航能力提供了可靠的依据。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括下列步骤：

S1将n个单体电池串联组装成一个PACK系统，其中n≥2；

S2获取电池包内每个串联电池电芯的实际可充放电容量；

S3计算所有电池电芯k时刻的剩余放电容量；

S4根据对比剩余放电容量，找出剩余放电容量最小的电池电芯，并将其SOC值记作SOC_min；

S5根据对比剩余充电容量，找出充电剩余容量最小的电池电芯，并将其SOC值记作SOC_max；

S6通过权重公式，线性化计算PACKSOC。

本发明充分考虑电池包内部电池电芯的SOC值和SOH值的不一致性，计算获取电池包中每个串联电池电芯的剩余放电容量和剩余充电容量，选出剩余放电容量最小的电池电芯和剩余充电容量最小的电池电芯，同时通过权重设计实现PACKSOC在剩余放电容量最小单体电池电芯SOC和剩余充电容量最小单体电池电芯SOC之间的平滑过渡，实现PACKSOC对整个电池包容量的准确表征，降低了电池包PACKSOC估计的复杂度，同时也为动力电池的续航能力提供了可靠的依据。

作为优选，所述的步骤S2包括以下步骤：

S21：静置状态下，获得电池包内每个串联电池电芯充电前的SOC值；

S22：对电池包进行充电，并获取充电容量：

其中q表示充电流量，i表示充电电流，t表示充电时间；

S23：充电结束后获得电池包内每个串联电池电芯充电后的SOC值；

S24：计算每个串联电池电芯充电前后的SOC差值：

δSOC_i＝SOC_ti-SOC_i，

其中δSOC_i表示每个串联电池电芯充电前后的SOC差值，SOC_i表示每个串联电池电芯充电前的SOC值，SOC_ti表示每个串联电池电芯充电后的SOC值，i＝1、2、3、…、n-1、n；

S25：计算得到每个串联电池电芯的实际可充放电容量：

Q_i＝q/δSOC_i，

其中Q_i表示每个串联电池电芯的实际可充放电容量，q表示充电流量，δSOC_i表示每个串联电池电芯充电前后的SOC差值，i＝1、2、3、…、n-1、n，

并将每个串联电池电芯的实际可充放电容量保存到存储介质中。

计算电池包中每个串联电池电芯的实际可充放电容量，用于后续电池电芯的剩余放电容量的计算，可以使得PACKSOC估算准确性更高。

作为优选，所述的步骤S3中的电池电芯k时刻的剩余放电容量通过以下公式计算：

q(i)＝Q_i×kSOC_i

其中q(i)表示每个串联电池电芯k时刻的剩余放电容量，Q_i表示每个串联电池电芯的实际可充放电容量，kSOC_i表示k时刻的每个串联电池电芯的SOC值，i＝1、2、3、…、n-1、n。

计算电池包中每个串联电池电芯的剩余放电容量，可以使得PACKSOC估算准确性更高。

作为优选，所述的步骤S6包括以下步骤：

S61：若剩余放电容量最小的电池电芯的SOC值和充电剩余容量最小的电池电芯的SOC值相同，即SOC_min＝SOC_max，则PACKSOC＝SOC_min＝SOC_max；

S62：若剩余放电容量最小的电池电芯的SOC值和充电剩余容量最小的电池电芯的SOC值不相同，则设置SOC临界点m％、p％，其中100％≥m％≥p％≥0％。

当SOC_max≥m％时，PACKSOC＝SOC_max；

当SOC_min≤p％时，PACKSOC＝SOC_min；

当m％>SOC_max≥SOC_min>p％时，

令：a＝(m％-SOC_max)/(m-p)，

得到PACKSOC＝(1-a)×SOC_max+a×SOC_min。

将所有串联电池电芯中剩余放电容量最小的电池电芯的SOC值和充电剩余容量最小的电池电芯的SOC值进行比对，在依据比对结果选择不同的权重公式进行计算，放电过程中主要以剩余放电最低容量单体来表征整个电池包的PACKSOC，充电过程中主要以剩余充电最低容量单体来表征整个电池包的PACKSOC，同时使得PACKSOC在剩余放电容量最小单体电池电芯SOC和剩余充电容量最小单体电池电芯SOC之间的平滑过渡，实现PACKSOC对整个电池包容量的准确表征。

作为优选，所述的步骤S62还包括以下内容：

或令：b＝(SOC_min-p％)/(m-p)

得到PACKSOC＝b×SOC_max+(1-b)×SOC_min。

本发明的有益效果是：充分考虑电池包内部电池电芯的SOC值和SOH值的不一致性，通过权重设计实现PACKSOC在剩余放电容量最小单体电池电芯SOC和剩余充电容量最小单体电池电芯SOC之间的平滑过渡，实现PACKSOC对整个电池包容量的准确表征，提高了PACKSOC估算的精准度，降低了电池包PACKSOC估计的复杂度，同时也为动力电池的续航能力提供了可靠的依据。

附图说明

图1是本发明的一种流程示意图。

图2是本发明中获取电池电芯的实际可充放电容量的一种流程示意图。

图3是本发明中获取PACKSOC值的一种流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种基于单体电池容量校准PACKSOC的计算方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1将n个单体电池串联组装成一个PACK系统，其中n≥2；

S2计算每个串联电池电芯的实际可充放电容量，具体过程如图2所示，包括：

S21在静置状态下，获得电池包内每个串联电池电芯充电前的SOC(电池荷电状态)值，记作SOC₁、SOC₂、SOC₃、…、SOC_n；

S22对电池包进行充电，并获取充电容量q：

其中i表示充电电流，t表示充电时间；

S23充电结束后获得电池包内每个串联电池电芯充电后的SOC值，记作SOC_t1、SOC_t2、SOC_t3、…、SOC_tn；

S24根据每个串联电池电芯充电前的SOC值和充电后的SOC值计算每个串联电池电芯充电前后的SOC差值δSOC_i：

δSOC_i＝SOC_ti-SOC_i，

其中i＝1、2、3…、n；

S25根据每个串联电池电芯充电前后的SOC差值和充电容量计算得到每个串联电池电芯的实际可充放电容量Q_i：

Q_i＝q/δSOC_i，

其中i＝1、2、3、…、n，并将每个串联电池电芯的实际可充放电容量保存到存储介质中；

S3通过以下公式：

q(i)＝Q_i×kSOC_i，

计算所有电池电芯k时刻的剩余放电容量，其中i＝1、2、3、…、n，q(i)表示每个串联电池电芯k时刻的剩余放电容量，Q_i表示每个串联电池电芯的实际可充放电容量，kSOC_i表示k时刻的每个串联电池电芯的SOC值；

S4根据对比所有电池电芯k时刻的剩余放电容量q(i)，找出剩余放电容量最小的电池电芯，并将其SOC值记作SOC_min；

S5通过以下公式：

c(i)＝Q_i-q(i)，

计算所有电池电芯的k时刻剩余充电容容量c(i)，并根据对比所有电池电芯的剩余充电容量c(i)，找出充电剩余容量最小的电池电芯，并将其SOC值记作SOC_max，其中Q_i表示每个串联电池电芯的实际可充放电容量，q(i)表示每个串联电池电芯k时刻的剩余放电容量；

S6通过权重公式，线性化计算PACKSOC(电池包荷电状态)，具体过程如图3所示，包括：

S61若剩余放电容量最小的电池电芯的SOC值和充电剩余容量最小的电池电芯的SOC值相同，即SOC_min＝SOC_max，则PACKSOC＝SOC_min＝SOC_max；

S62若剩余放电容量最小的电池电芯的SOC值和充电剩余容量最小的电池电芯的SOC值不相同，则设置SOC临界点m％、p％，其中100％≥m％≥p％≥0％，当SOC_max≥m％时，PACKSOC＝SOC_max，

当SOC_min≤p％时，PACKSOC＝SOC_min，

当m％>SOC_max≥SOC_min>p％时，

令：a＝(m％-SOC_max)/(m-p)，

得到PACKSOC＝(1-a)×SOC_max+a×SOC_min，

或令：b＝(SOC_min-p％)/(m-p)，

得到PACKSOC＝b×SOC_max+(1-b)×SOC_min。

本发明充分考虑电池包内部电池电芯的SOC值和SOH值的不一致性，计算获取电池包中每个串联电池电芯的剩余放电容量和剩余充电容量，选出剩余放电容量最小的电池电芯和剩余充电容量最小的电池电芯，再通过权重设计实现PACKSOC在剩余放电容量最小单体电池电芯SOC和剩余充电容量最小单体电池电芯SOC之间的平滑过渡，实现PACKSOC对整个电池包容量的准确表征，降低了电池包PACKSOC估计的复杂度，同时也为动力电池的续航能力提供了可靠的依据。

Claims (6)

1.一种基于单体电池容量校准PACKSOC的计算方法，其特征在于包括下列步骤：

S1将n个单体电池串联组装成一个PACK系统，其中n≥2；

S2获取电池包内每个串联电池电芯的实际可充放电容量；

S3计算所有电池电芯k时刻的剩余放电容量；

S4根据对比剩余放电容量，找出剩余放电容量最小的电池电芯，并将其SOC值记作SOC_min；

S5根据对比剩余充电容量，找出充电剩余容量最小的电池电芯，并将其SOC值记作SOC_max；

S6通过权重公式，线性化计算PACKSOC。

2.根据权利要求1所述的一种基于单体电池容量校准PACKSOC的计算方法，其特征在于所述步骤S2包括以下步骤：

S21：静置状态下，获得电池包内每个串联电池电芯充电前的SOC值；

S22：对电池包进行充电，并获取充电容量：

其中q表示充电流量，i表示充电电流，t表示充电时间；

S23：充电结束后获得电池包内每个串联电池电芯充电后的SOC值；

S24：计算每个串联电池电芯充电前后的SOC差值：

δSOC_i＝SOC_ti-SOC_i，

其中δSOC_i表示每个串联电池电芯充电前后的SOC差值，SOC_i表示每个串联电池电芯充电前的SOC值，SOC_ti表示每个串联电池电芯充电后的SOC值，i＝1、2、3、…、n-1、n；

S25：计算得到每个串联电池电芯的实际可充放电容量：

Q_i＝q/δSOC_i，

其中Q_i表示每个串联电池电芯的实际可充放电容量，q表示充电流量，δSOC_i表示每个串联电池电芯充电前后的SOC差值，i＝1、2、3、…、n-1、n，

并将每个串联电池电芯的实际可充放电容量保存到存储介质中。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于单体电池容量校准PACKSOC的计算方法，其特征在于所述步骤S3中的电池电芯k时刻的剩余放电容量通过以下公式计算：

q(i)＝Q_i×kSOC_i

其中q(i)表示每个串联电池电芯k时刻的剩余放电容量，Q_i表示每个串联电池电芯的实际可充放电容量，kSOC_i表示k时刻的每个串联电池电芯的SOC值，i＝1、2、3、…、n-1、n。

4.根据权利要求1所述的一种基于单体电池容量校准PACKSOC的计算方法，其特征在于所述步骤S6包括以下步骤：

S61：若剩余放电容量最小的电池电芯的SOC值和充电剩余容量最小的电池电芯的SOC值相同，即SOC_min＝SOC_max，则PACKSOC＝SOC_min＝SOC_max；

S62：若剩余放电容量最小的电池电芯的SOC值和充电剩余容量最小的电池电芯的SOC值不相同，则设置SOC临界点m％、p％，其中100％≥m％≥p％≥0％。

当SOC_max≥m％时，PACKSOC＝SOC_max；

当SOC_min≤p％时，PACKSOC＝SOC_min；

当m％>SOC_max≥SOC_min>p％时，

令：a＝(m％-SOC_max)/(m-p)，

得到PACKSOC＝(1-a)×SOC_max+a×SOC_min。

5.根据权利要求3所述的一种基于单体电池容量校准PACKSOC的计算方法，其特征在于所述步骤S6包括以下步骤：

S61：若剩余放电容量最小的电池电芯的SOC值和充电剩余容量最小的电池电芯的SOC值相同，即SOC_min＝SOC_max，则PACKSOC＝SOC_min＝SOC_max；

S62：若剩余放电容量最小的电池电芯的SOC值和充电剩余容量最小的电池电芯的SOC值不相同，则设置SOC临界点m％、p％，其中100％≥m％≥p％≥0％。

当SOC_max≥m％时，PACKSOC＝SOC_max；

当SOC_min≤p％时，PACKSOC＝SOC_min；

当m％>SOC_max≥SOC_min>p％时，

令：a＝(m％-SOC_max)/(m-p)，

得到PACKSOC＝(1-a)×SOC_max+a×SOC_min。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于单体电池容量校准PACKSOC的计算方法，其特征在于所述步骤S62还包括以下内容：

或令：b＝(SOC_min-p％)/(m-p)

得到PACKSOC＝b×SOC_max+(1-b)×SOC_min。

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