CN112858927B - 一种电动汽车显示soc自适应校准方法 - Google Patents

一种电动汽车显示soc自适应校准方法 Download PDF

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Abstract

一种电动汽车显示SOC自适应校准方法，包括以下步骤：采用安时积分法估计电池当前时刻的真实SOC；判断当前电池是否符合充放电末端校准条件，若不符合条件，则继续采用安时积分法估计电池当前时刻的真实SOC；若符合条件，则对电池当前时刻的真实SOC进行校准；若校准前后真实SOC有变化，则判断电池系统处于充电末期还是放电末期；当电池系统处于充电末期，计算误差因子；当电池系统处于放电末期时，计算误差因子、功率因子和回馈因子；继续采用安时积分法估计电池下一时刻的真实SOC；计算电池下一时刻的显示SOC，并将显示SOC发送至整车仪表系统。本设计不仅提高了SOC校准效率，而且提高了用户驾驶体验感。

Description

一种电动汽车显示SOC自适应校准方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电动汽车显示SOC自适应校准方法，主要适用于在确保SOC校准效率的同时有效提高用户驾驶体验感。
背景技术
动力电池作为纯电动汽车的唯一动力来源，其电池荷电状态(SOC)估计是电池管理系统(BMS)最重要也是最基本的功能之一，其估计精度直接影响着电动汽车的经济性、安全性和寿命，同时影响着车辆的驾驶体验。
目前商业化的动力电池的SOC估算方法普遍采用安时积分法、开路电压法或安时积分法以直接或间接方式结合开路电压进行电池的SOC估算。安时积分法，原理简单，且可以实时计算，不受电池类型限制，但十分依赖SOC的初始值；如果初始SOC值不精确，会导致接下来的SOC估算产生误差且无法消除，同时，由于电流传感器的本身精度问题也会使SOC估算过程中存在累积误差，同样无法消除。开路电压法，主要利用电池本身的化学特性对电池SOC进行估算，通常认为电池开路电压(OCV)与电池SOC存在一一对应关系，即不同开路电压对应唯一电池SOC值；通过在实验室中对电池的SOC与开路电压的关系进行精确标定，行车过程中，获取电池当前的开路电压，进而获取电池当前的SOC。此外，还有内阻法、卡尔曼滤波法、神经网络法等。
目前市面上主流的动力电池主要包括三元锂电池和磷酸铁锂电池两大类，通过对比发现，磷酸铁锂电池在充放电中期的开路电压变化很不明显，且实际电池在充放电过程中开路电压存在滞回效应，因此目前商业化的磷酸铁锂电池SOC估计主要采用安时积分法配合充放电末期SOC校准(用来消除安时积分法带来的累积误差)。不同电池厂商充放电末期的SOC校准策略存在一定差异，但核心设计思路大多是基于磷酸铁锂电池充放电末期开路电压(OCV)变化较为明显的特点，根据电池充放电末期的电流、电压、温度等信息，对SOC值进行校准。经过校准后的SOC往往与校准前的SOC有一定差异，如果将校准后的SOC直接反馈给仪表系统，用户在驾驶过程中感觉到SOC存在跳变，严重影响用户的驾驶体验。因此SOC校准后，仪表显示SOC要经过适当处理后再反馈给仪表系统。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的SOC校准效率低、用户驾驶体验感差的缺陷与问题，提供一种SOC校准效率高、用户驾驶体验感好的电动汽车显示SOC自适应校准方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种电动汽车显示SOC自适应校准方法，该方法包括以下步骤：
S1、采用安时积分法估计电池当前时刻的真实SOC；
Figure BDA0002891660390000021
其中，SOCZt为电池当前时刻的真实SOC，SOCZt-1为电池上一时刻的真实SOC，η为电池充放电库伦效率，I为电池当前时刻的充放电电流，Δt为时间间隔，C为电池额定容量；
S2、判断当前电池是否符合充放电末端校准条件，若不符合条件，则继续采用安时积分法估计电池当前时刻的真实SOC；若符合条件，则对电池当前时刻的真实SOC进行校准；
S3、若校准前后真实SOC有变化，则判断电池系统处于充电末期还是放电末期；当电池系统处于充电末期，计算误差因子K1；
S4、继续采用安时积分法估计电池下一时刻的真实SOC；
S5、计算电池下一时刻的显示SOC，并将显示SOC发送至整车仪表系统；
电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1
其中，SOCXt+1为电池下一时刻的显示SOC，SOCXt为电池当前时刻的显示SOC，SOCZt+1为电池下一时刻的真实SOC，SOCZt为电池当前时刻的真实SOC。
步骤S2中，根据传感器采集到的电池电压、电流与温度来判断当前电池是否符合充放电末端校准条件。
步骤S3中，若校准前后真实SOC没有变化，则直接将校准后的真实SOC发送至整车仪表系统。
步骤S3中，当电池系统处于放电末期且当前电流方向为正时，计算误差因子K1和功率因子K2；
步骤S5中，电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1×K2。
步骤S3中，当电池系统处于放电末期且当前电流方向为负时，计算误差因子K1、功率因子K2和回馈因子K3；
步骤S5中，电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1×K2×K3。
步骤S3中，当电池系统处于充电末期且真实SOC低于98％时，误差因子K1为：
Figure BDA0002891660390000031
其中，SOCX为显示SOC，SOCZ为真实SOC。
步骤S3中，当电池系统处于放电末期且真实SOC高于8％时，误差因子K1为：
Figure BDA0002891660390000032
其中，SOCX为显示SOC，SOCZ为真实SOC。
步骤S3中，若K1≤1，则功率因子K2＝1；
若K1＞1，则功率因子K2为：
Figure BDA0002891660390000033
其中，IRMS为本次行驶过程中电池放电/回馈的RMS电流，I为当前电池放电/回馈电流。
步骤S3中，回馈因子K3＝0.5。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明一种电动汽车显示SOC自适应校准方法中，将传统方法中固定的变化速率K转化为两个具有自适应能力的误差因子K1、功率因子K2和一个降低制动回馈对SOC校准过程影响的回馈因子K3；其中误差因子K1的作用是根据当前显示SOC与真实SOC的差值，动态调整显示SOC向真实SOC趋近的速率；功率因子K2的作用是根据当前真实SOC变化速率，动态调整显示SOC向真实SOC趋近的速率，当真实SOC变化较快时，会适当减小显示SOC趋近于真实SOC的速率；当真实SOC变化较慢时，会适当增大显示SOC趋近真实SOC的速率；回馈因子K3的作用是，在放电末期真实SOC校准后，如果真实SOC小于显示SOC，此时K1＞1，K3可用于在不影响用户驾驶体验的前提下，提高显示SOC的校正效率，如果真实SOC大于显示SOC，此时K1＜1，K3可用于防止显示SOC下降过慢，改善用户的驾驶体验。因此，本发明在确保SOC校准效率的同时，有效提高了用户驾驶体验感。
附图说明
图1是本发明一种电动汽车显示SOC自适应校准方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，一种电动汽车显示SOC自适应校准方法，该方法包括以下步骤：
S1、采用安时积分法估计电池当前时刻的真实SOC；
Figure BDA0002891660390000041
其中，SOCZt为电池当前时刻的真实SOC，SOCZt-1为电池上一时刻的真实SOC，η为电池充放电库伦效率，I为电池当前时刻的充放电电流，Δt为时间间隔，C为电池额定容量；
S2、判断当前电池是否符合充放电末端校准条件，若不符合条件，则继续采用安时积分法估计电池当前时刻的真实SOC；若符合条件，则对电池当前时刻的真实SOC进行校准；
S3、若校准前后真实SOC有变化，则判断电池系统处于充电末期还是放电末期；当电池系统处于充电末期，计算误差因子K1；
S4、继续采用安时积分法估计电池下一时刻的真实SOC；
S5、计算电池下一时刻的显示SOC，并将显示SOC发送至整车仪表系统；
电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1
其中，SOCXt+1为电池下一时刻的显示SOC，SOCXt为电池当前时刻的显示SOC，SOCZt+1为电池下一时刻的真实SOC，SOCZt为电池当前时刻的真实SOC。
步骤S2中，根据传感器采集到的电池电压、电流与温度来判断当前电池是否符合充放电末端校准条件。
步骤S3中，若校准前后真实SOC没有变化，则直接将校准后的真实SOC发送至整车仪表系统。
步骤S3中，当电池系统处于放电末期且当前电流方向为正时，计算误差因子K1和功率因子K2；
步骤S5中，电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1×K2。
步骤S3中，当电池系统处于放电末期且当前电流方向为负时，计算误差因子K1、功率因子K2和回馈因子K3；
步骤S5中，电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1×K2×K3。
步骤S3中，当电池系统处于充电末期且真实SOC低于98％时，误差因子K1为：
Figure BDA0002891660390000051
其中，SOCX为显示SOC，SOCZ为真实SOC。
步骤S3中，当电池系统处于放电末期且真实SOC高于8％时，误差因子K1为：
Figure BDA0002891660390000052
其中，SOCX为显示SOC，SOCZ为真实SOC。
步骤S3中，若K1≤1，则功率因子K2＝1；
若K1＞1，则功率因子K2为：
Figure BDA0002891660390000053
其中，IRMS为本次行驶过程中电池放电/回馈的RMS电流，I为当前电池放电/回馈电流。
步骤S3中，回馈因子K3＝0.5。
本发明的原理说明如下：
真实SOC指的是当前SOC的估计值，显示SOC指的是仪表当前显示的SOC值。
在解决SOC自动校准过程中数值的跳变问题时，现有SOC显示策略往往通过将显示SOC以一个固定变化速率K趋近于真实SOC。若K选取过大，会造成显示SOC变化过快，严重影响用户驾驶体验，甚至造成里程恐慌；若K选取过小，可能造成显示SOC始终与真实SOC差距过大，造成用户对电量误判，可能导致车辆突然停止无法行驶的情况出现。
实施例：
参见图1，一种电动汽车显示SOC自适应校准方法，该方法包括以下步骤：
S1、采用安时积分法估计电池当前时刻的真实SOC；
Figure BDA0002891660390000061
其中，SOCZt为电池当前时刻的真实SOC，SOCZt-1为电池上一时刻的真实SOC，η为电池充放电库伦效率，I为电池当前时刻的充放电电流，Δt为时间间隔，C为电池额定容量；
S2、根据传感器采集到的电池电压、电流与温度来判断当前电池是否符合充放电末端校准条件，若不符合条件，则继续采用安时积分法估计电池当前时刻的真实SOC；若符合条件，则对电池当前时刻的真实SOC进行校准；
S3、若校准前后真实SOC没有变化，则直接将校准后的真实SOC发送至整车仪表系统；若校准前后真实SOC有变化，则判断电池系统处于充电末期还是放电末期；当电池系统处于充电末期，计算误差因子K1；当电池系统处于放电末期，计算误差因子K1、功率因子K2和回馈因子K3；
当电池系统处于充电末期且真实SOC低于98％时，误差因子K1为：
Figure BDA0002891660390000062
其中，SOCX为显示SOC，SOCZ为真实SOC；
当电池系统处于放电末期且真实SOC高于8％时，误差因子K1为：
Figure BDA0002891660390000063
其中，SOCX为显示SOC，SOCZ为真实SOC；
若K1≤1，则功率因子K2＝1；
若K1＞1，则功率因子K2为：
Figure BDA0002891660390000071
其中，IRMS为本次行驶过程中电池放电/回馈的RMS电流，I为当前电池放电/回馈电流；
回馈因子K3＝0.5；
S4、继续采用安时积分法估计电池下一时刻的真实SOC；
S5、计算电池下一时刻的显示SOC，并将显示SOC发送至整车仪表系统；
当电池系统处于充电末期时，电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1
其中，SOCXt+1为电池下一时刻的显示SOC，SOCXt为电池当前时刻的显示SOC，SOCZt+1为电池下一时刻的真实SOC，SOCZt为电池当前时刻的真实SOC；
当电池系统处于放电末期且当前电流方向为正(放电)时，电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1×K2；
当电池系统处于放电末期且当前电流方向为负(制动回馈)时，电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1×K2×K3。

Claims (3)

1.一种电动汽车显示SOC自适应校准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、采用安时积分法估计电池当前时刻的真实SOC；
Figure FDA0004157755540000011
其中，SOCZt为电池当前时刻的真实SOC，SOCZt-1为电池上一时刻的真实SOC，η为电池充放电库伦效率，I为电池当前时刻的充放电电流，Δt为时间间隔，C为电池额定容量；
S2、判断当前电池是否符合充放电末端校准条件，若不符合条件，则继续采用安时积分法估计电池当前时刻的真实SOC；若符合条件，则对电池当前时刻的真实SOC进行校准；
S3、若校准前后真实SOC有变化，则判断电池系统处于充电末期还是放电末期；当电池系统处于充电末期，计算误差因子K1；当电池系统处于放电末期且当前电流方向为正时，计算误差因子K1和功率因子K2；当电池系统处于放电末期且当前电流方向为负时，计算误差因子K1、功率因子K2和回馈因子K3；
当电池系统处于充电末期且真实SOC低于98％时，误差因子K1为：
Figure FDA0004157755540000012
其中，SOCX为显示SOC，SOCZ为真实SOC；
当电池系统处于放电末期且真实SOC高于8％时，误差因子K1为：
Figure FDA0004157755540000013
其中，SOCX为显示SOC，SOCZ为真实SOC；
若K1≤1，则功率因子K2＝1；
若K1＞1，则功率因子K2为：
Figure FDA0004157755540000014
其中，IRMS为本次行驶过程中电池放电/回馈的RMS电流，I为当前电池放电/回馈电流；
回馈因子K3＝0.5；
S4、继续采用安时积分法估计电池下一时刻的真实SOC；
S5、计算电池下一时刻的显示SOC，并将显示SOC发送至整车仪表系统；
当电池系统处于充电末期时，电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1
其中，SOCXt+1为电池下一时刻的显示SOC，SOCXt为电池当前时刻的显示SOC，SOCZt+1为电池下一时刻的真实SOC，SOCZt为电池当前时刻的真实SOC；
当电池系统处于放电末期且当前电流方向为正时，电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1×K2
当电池系统处于放电末期且当前电流方向为负时，电池下一时刻的显示SOC为：
SOCXt+1＝SOCXt+(SOCZt+1-SOCZt)×K1×K2×K3。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车显示SOC自适应校准方法，其特征在于：步骤S2中，根据传感器采集到的电池电压、电流与温度来判断当前电池是否符合充放电末端校准条件。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车显示SOC自适应校准方法，其特征在于：步骤S3中，若校准前后真实SOC没有变化，则直接将校准后的真实SOC发送至整车仪表系统。
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GR01 Patent grant
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