CN111308356A - 一种带加权的安时积分的soc估算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带加权的安时积分的SOC估算方法，该带加权的安时积分的SOC估算方法具体步骤如下：第一步：使用电芯在不同温度下的开路电压值进行查表计算，得到初始状态SOC0；第二步：以第一步骤估算得到的初始状态SOC0为初值，使用Kalman滤波法使SOC向真值收敛，在Kalman滤波法结束时得到初始状态SOC0；第三步：以第二步骤得到的初始状态SOC0为初值，再用安时积分法估算在后续时刻t时的SOC。本发明适用性强、算法易于实现、SOC估算精度高，可以防止电池过充过放，延长电池使用的寿命，提高电池能量的利用率，同时也给汽车估算续航里程提供准确的输入，在电池系统安全、优化控制电池系统充放电能量和整车续航里程估算方面都具有重大的实际意义。
Description
技术领域
本发明涉及SOC估算技术领域，具体为一种带加权的安时积分的SOC估算方法。
背景技术
随着经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，传统汽车已经成为人类出行的主要交通工具之一，传统汽车的数量不断增加。随着传统汽车数量的增加，石油能源的紧缺问题越来越重，还有汽车尾气污染和噪声污染等环境问题也愈演愈烈。人类迫切解决因传统汽车数量的增加而带来的能源问题和环境污染问题，从而促使新能源汽车的快速发展。
新能源汽车的动力主要由锂离子动力电池系统提供，整个锂离子动力电池系统主要由电芯模组、BMS、箱体、高压盒、线束等部件组成。BMS是锂离子动力电池系统的核心，它最核心的功能是采集动力电池系统的电压、温度、电流、绝缘电阻等状态数据，然后分析实时采集的数据和电池的使用环境对电池系统的充放电过程进行监测和控制，从而在保证电池安全的前提下最大限地利用动力电池系统储存的能量。锂离子电池系统作为新能源汽车的储能元件，其可用剩余能量的精确估算就在新能源汽车的发展是一个非常关键的问题。动力电池系统的荷电状态(SOC)的估算是表征锂离子动力电池系统状态的重要参数之一，也是新能源汽车用来估算续航里程的关键参数。
随着研究的不断深入，锂离子电池作为新能源汽车的动力已经逐渐成熟，但目前锂离子动力电池系统的使用仍有许多问题没有解决，制约着锂离子动力电池的继续发展。SOC估算的精度问题是制约锂离子动力电池系统继续发展的问题之一，现目前BMS的典型SOC估算方法有开路电压法(OCV法)和安时积分法(Ah法)。使用开路电压法来估算电池SOC，应用方便，估算精度可以接受；但是它只适应静态下或工作比较稳定的电池，对于在线检测误差较大。安时积分法是通过电池系统的SOC初始状态和实时采集的充放电电流与时间的积分来估算SOC。安时积分法中，SOC初始状态是影响SOC估算精度的关键因素。为了缩小使用安时积分方法的估算误差，提高SOC估算精度，而设计了一种带加权的安时积分的SOC估算方法。一种带加权的安时积分的SOC估算方法，与OCV法和Ah法相比，估算精度较高，算法易于实现，并且可以避免因初始SOC状态等关键因素而影响SOC整体估算误差较大的现象，同时适用于电池系统在动态充放电状态下的SOC估算。SOC估算精度的提高，可以有效地防止电池过充过放，延长电池系统的使用寿命，提高电池能量的利用率，也给整车估算续航里程提供准确的数据输入，给用户提供了准确的续航里程信息。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带加权的安时积分的SOC估算方法，该带加权的安时积分的SOC估算方法具体步骤如下：
第一步：使用电芯在不同温度下的开路电压值进行查表计算，得到初始状态SOC0；
第二步：以第一步骤估算得到的初始状态SOC0为初值，使用Kalman滤波法使SOC向真值收敛，在Kalman滤波法结束时得到初始状态SOC0，BMS每次重启后执行此步骤时，本身就解决了电池的自放电对SOC的影响；
第三步：以第二步骤得到的初始状态SOC0为初值，再用安时积分法估算在后续时刻t时的SOC。
优选的，在第二步骤和第三步骤过程中，需要使用电芯在不同温度和电流下的额定容量曲线和电芯在不同循环次数的额定容量曲线对电池的额定容量G进行修正。
优选的，在电池管理系统BMS每次重启时，BMS需要执行第一步骤：使用开路电压法修正初始S0C；在执行第二步骤：使用Kalman滤波法使SOC向真值收敛；从而得到更准确的初始SOC状态，即SOC0的值，每次BMS重启，BMS都根据电芯在不同温度和电流下的额定容量曲线和电芯在不同循环次数的额定容量曲线，以及自放电率等电芯参数对电池的初始状态SOC0进行修正。
优选的，安时积分法原理的计算公式：SOC＝SOC0-∫It dt/G，其中SOC0为初始SOC；It为t时刻的电流，公式中的电流方向：放电时为正、充电时为负，G为电池的额定容量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、估算精度高；一种带加权的安时积分的SOC估算方法，是在安时积分法的基础上融入了开路电压法和Kalman滤波法以及电芯的特性试验参数对安时积分的初始SOC的值进行修正，从而缩小安时积分法因初始SOC不准确引起的误差。所以，相对开路电压法和安时积分法来说，使用带加权的安时积分的SOC估算方法，估算出的SOC值的精度会更高。
2、适用性强；一种带加权的安时积分的SOC估算方法，可以适用在静态或工作相对稳定的电池的SOC估算；也适用于动态充放电的电池的SOC估算。
3、算法易于实现；一种带加权的安时积分的SOC估算方法的步骤，先使用电芯的OCV对初始SOC进行修正；在使用Kalman滤波法使初始SOC向真值收敛，并且使用不同情况下的额定容量曲线对初始SOC修正，同时也修正了电池的自放电问题；最后使用安时积分法估算后续时刻的SOC。相对人工网络法和电化学模型的SOC估算法来说，本发明的算法相对简单，并易于实现。
4、投入成本低；
5、可移植性；可以完整地移植到不同的硬件平台和不同电芯参数的电池管理系统(BMS)中使用。电池管理系统(BMS)的运行平台只要满足算法运行条件，修改输入参数后就可以直接移植运行，一种带加权的安时积分的SOC估算方法的移植性好。
附图说明
图1为本发明提供的一种带加权的安时积分的SOC估算方法的流程框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明的目的就是提供一种带加权的安时积分的SOC估算方法，其适用性强、算法易于实现、SOC估算精度高，可以防止电池过充过放，延长电池使用的寿命，提高电池能量的利用率，同时也给汽车估算续航里程提供准确的输入，在电池系统安全、优化控制电池系统充放电能量和整车续航里程估算方面都具有重大的实际意义。
安时积分法原理的计算公式：SOC＝SOC0-∫It dt/G。其中，SOC0为初始SOC；It为t时刻的电流，公式中的电流方向：放电时为正、充电时为负，G为电池的额定容量。
根据上面的安时积法原理的计算公式可知，电池系统的初始SOC状态SOC0、实时采集的t时刻的电流It和电池的额定容量G是影响SOC估算精度的三个因素。
t时刻电流It的采集误差主要是由电流传感器和电流采集电路引起的误差，只需选择高精度的电流传感器和改善电流采集电路，并且采集电流处理算法上进行修正，从而减小实时采集的电流误差。
初始状态SOC0和电池额定容量G两个参数都与温度、电压、充放电电流、循环次数、自放电，开路电压等因素有关，它们的误差最终会影响着电池的SOC估算精度，使SOC整体估算误差增大。
一种带加权的安时积分的SOC估算方法，就是在安时积分法(Ah法)的基础上，利用电芯在不同温度下的开路电压、电芯在不同温度、电流和循环次数下的额定容量曲线和自放电率等电芯参数对初始状态SOC0和额定容量G进行修正，从而缩小SOC估算误差的方法。
一种带加权的安时积分的SOC估算方法，该带加权的安时积分的SOC估算方法具体步骤如下：
第一步：使用电芯在不同温度下的开路电压值进行查表计算，得到初始状态SOC0；
第二步：以第一步骤估算得到的初始状态SOC0为初值，使用Kalman滤波法使SOC向真值收敛，在Kalman滤波法结束时得到初始状态SOC0，BMS每次重启后执行此步骤时，本身就解决了电池的自放电对SOC的影响；
第三步：以第二步骤得到的初始状态SOC0为初值，再用安时积分法估算在后续时刻t时的SOC。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种带加权的安时积分的SOC估算方法，其特征在于：该带加权的安时积分的SOC估算方法具体步骤如下：
第一步：使用电芯在不同温度下的开路电压值进行查表计算，得到初始状态SOC0；
第二步：以第一步骤估算得到的初始状态SOC0为初值，使用Kalman滤波法使SOC向真值收敛，在Kalman滤波法结束时得到初始状态SOC0，BMS每次重启后执行此步骤时，解决了电池的自放电对SOC的影响；
第三步：以第二步骤得到的初始状态SOC0为初值，再用安时积分法估算在后续时刻t时的SOC。
2.根据权利要求1所述的一种带加权的安时积分的SOC估算方法，其特征在于：在第二步骤和第三步骤过程中，需要使用电芯在不同温度和电流下的额定容量曲线和电芯在不同循环次数的额定容量曲线对电池的额定容量G进行修正。
3.根据权利要求1所述的一种带加权的安时积分的SOC估算方法，其特征在于：在电池管理系统BMS每次重启时，BMS需要执行第一步骤：使用开路电压法修正初始S0C；在执行第二步骤：使用Kalman滤波法使SOC向真值收敛；从而得到更准确的初始SOC状态，即SOC0的值，每次BMS重启，BMS都根据电芯在不同温度和电流下的额定容量曲线和电芯在不同循环次数的额定容量曲线，以及自放电率电芯参数对电池的初始状态SOC0进行修正。
4.根据权利要求1所述的一种带加权的安时积分的SOC估算方法，其特征在于：安时积分法原理的计算公式：SOC＝SOC0-∫It dt/G，其中SOC0为初始SOC；It为t时刻的电流，公式中的电流方向：放电时为正、充电时为负，G为电池的额定容量。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111864282A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-10-30 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 剩余电量修正方法、动力汽车及可读存储介质 |
| CN112034366A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-04 | 惠州市蓝微电子有限公司 | 一种soc动态补偿方法及电子系统 |
| CN112485680A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-12 | 浙江零跑科技有限公司 | 一种电池soc估算方法 |
| CN112800579A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-14 | 上海卫星工程研究所 | 基于互补滤波器的卫星蓄电池电量估算方法及系统 |
| CN112910033A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-04 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 列车蓄电池剩余电能的监测方法、系统、设备及存储介质 |
| CN113075558A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-07-06 | 天津市松正电动科技有限公司 | 一种电池soc估算方法、装置及系统 |
| CN113466727A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-10-01 | 广州鹏辉能源科技股份有限公司 | 电池自放电筛选方法、装置、终端设备和可读存储介质 |
| CN116224087A (zh) * | 2023-05-10 | 2023-06-06 | 江苏阿诗特能源科技有限公司 | 一种电池储能系统及其soc估算方法和装置 |
| CN116908706A (zh) * | 2023-09-13 | 2023-10-20 | 绿进新能源科技(常熟)有限公司 | 与放电路径解耦合的soc估算方法、设备及存储介质 |
| CN112485680B (zh) * | 2020-11-27 | 2024-04-23 | 浙江零跑科技股份有限公司 | 一种电池soc估算方法 |
-
2020
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111864282B (zh) * | 2020-07-28 | 2021-10-22 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 剩余电量修正方法、动力汽车及可读存储介质 |
| CN111864282A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-10-30 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 剩余电量修正方法、动力汽车及可读存储介质 |
| CN112034366A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-04 | 惠州市蓝微电子有限公司 | 一种soc动态补偿方法及电子系统 |
| CN112485680A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-12 | 浙江零跑科技有限公司 | 一种电池soc估算方法 |
| CN112485680B (zh) * | 2020-11-27 | 2024-04-23 | 浙江零跑科技股份有限公司 | 一种电池soc估算方法 |
| CN112800579A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-14 | 上海卫星工程研究所 | 基于互补滤波器的卫星蓄电池电量估算方法及系统 |
| CN112800579B (zh) * | 2020-12-29 | 2023-08-22 | 上海卫星工程研究所 | 基于互补滤波器的卫星蓄电池电量估算方法及系统 |
| CN112910033A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-04 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 列车蓄电池剩余电能的监测方法、系统、设备及存储介质 |
| CN113075558B (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-10 | 天津市松正电动科技有限公司 | 一种电池soc估算方法、装置及系统 |
| CN113075558A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-07-06 | 天津市松正电动科技有限公司 | 一种电池soc估算方法、装置及系统 |
| CN113466727A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-10-01 | 广州鹏辉能源科技股份有限公司 | 电池自放电筛选方法、装置、终端设备和可读存储介质 |
| CN116224087A (zh) * | 2023-05-10 | 2023-06-06 | 江苏阿诗特能源科技有限公司 | 一种电池储能系统及其soc估算方法和装置 |
| CN116224087B (zh) * | 2023-05-10 | 2023-08-08 | 江苏阿诗特能源科技有限公司 | 一种电池储能系统及其soc估算方法和装置 |
| CN116908706A (zh) * | 2023-09-13 | 2023-10-20 | 绿进新能源科技(常熟)有限公司 | 与放电路径解耦合的soc估算方法、设备及存储介质 |
| CN116908706B (zh) * | 2023-09-13 | 2023-12-12 | 绿进新能源科技(常熟)有限公司 | 与放电路径解耦合的soc估算方法、设备及存储介质 |
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