CN117110903A - 一种动力电池的soc的合理性判断方法 - Google Patents

一种动力电池的soc的合理性判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于汽车动力电池技术领域，具体涉及一种动力电池的SOC的合理性判断方法；包括：检测单元根据接收到来自BMS电池管理系统的静置工况信息、充电工况信息或放电工况信息判断工作模式，并根据判定的工作模式进入静置模式、充电模式或放电模式；检测单元再根据接收到来自BMS电池管理系统的动力电池的剩余电量信息和动力电池的端电压信息，以及存储在检测单元内的动力电池的OCV‑SOC曲线信息，执行进入的工作模式的功能，以判断动力电池的SOC是否合理；本发明所提供的动力电池的SOC的合理性判断方法能够在动力电池的各种工况下对动力电池的SOC进行针对性的合理性判断，对动力电池的SOC的合理性的判断更加全面，能够更加准确的反应动力电池的SOC的合理性。

Description

一种动力电池的SOC的合理性判断方法
技术领域
本发明属于汽车动力电池技术领域，具体涉及一种动力电池的SOC的合理性判断方法。
背景技术
SOC（State of Charge）是动力电池的一个关键参数，它是电池剩余能量的衡量指标，是防止电池过充、过放以及整车能量控制的重要参考依据。SOC不是动力电池的外特性参数，需要BMS电池管理系统对动力电池的SOC进行估算，因此需要对估算出的动力电池的SOC的合理性进行判断。
目前，现有的动力电池的SOC的合理性判断方法的技术方案基本上采用的是只判断SOC数值的区间的上下限阈值合理性，当BMS电池管理系统对动力电池的SOC的估算值低于0或者高于100%即判断该动力电池的SOC不合理（动力电池SOC数值的正常区间为0~100%）。
但是，上述技术方案仅在动力电池的SOC数值区间的上下限边界做了合理性判断，并未在动力电池的各种工况下对动力电池的SOC进行针对性的合理性判断，使得现有的动力电池的SOC的合理性判断方法通常都存在判断局限性大，对动力电池的SOC的合理性的判断不够全面，无法准确反应动力电池的SOC的合理性的技术问题。
发明内容
本发明通过提供一种动力电池的SOC的合理性判断方法，解决现有的动力电池的SOC的合理性判断方法通常都存在判断局限性大，对动力电池的SOC的合理性的判断不够全面，无法准确反应动力电池的SOC的合理性的技术问题。
本发明采用的技术方案是：一种动力电池的SOC的合理性判断方法，包括以下步骤：
步骤1：检测单元根据接收到来自BMS电池管理系统的静置工况信息、充电工况信息或放电工况信息判断工作模式，并根据判定的工作模式进入静置模式、充电模式或放电模式；
步骤2：所述检测单元根据接收到来自所述BMS电池管理系统的动力电池的剩余电量信息和所述动力电池的端电压信息，以及存储在所述检测单元内的所述动力电池的OCV-SOC曲线信息，执行进入的工作模式的功能，以判断所述动力电池的SOC是否合理。
通过设置所述检测单元，并使所述检测单元根据所述动力电池的工作状态（静置状态、充电状态或放电状态）进入对应的工作模式（静置模式、充电模式或放电模式），所述检测单元根据接收到来自所述BMS电池管理系统的动力电池的剩余电量信息和所述动力电池的端电压信息，以及存储在所述检测单元内的所述动力电池的OCV-SOC曲线信息，执行进入的工作模式的功能，以判断所述动力电池的SOC是否合理；使得本发明所提供的动力电池的SOC的合理性判断方法能够在动力电池的各种工况下对动力电池的SOC进行针对性的合理性判断，对动力电池的SOC的合理性的判断更加全面，能够更加准确的反应动力电池的SOC的合理性，解决了现有的动力电池的SOC的合理性判断方法通常都存在判断局限性大，对动力电池的SOC的合理性的判断不够全面，无法准确反应动力电池的SOC的合理性的技术问题。
进一步的，在所述步骤2中，所述检测单元执行所述静置模式的方法包括：
所述检测单元检测是否接收到所述充电工况信息或所述放电工况信息，若接收到所述充电工况信息，则所述检测单元进入所述充电模式，若接收到所述放电工况信息，则所述检测单元进入所述放电模式；若所述检测单元在预设时长内未接收到所述充电工况信息和所述放电工况信息，则所述检测单元根据所述OCV-SOC曲线信息，以及接收到的所述剩余电量信息和所述端电压信息进行检测，以判断所述动力电池在静置状态时的SOC是否合理。
通过设置所述预设时长，即可保证所述检测单元根据所述OCV-SOC曲线信息，以及接收到的所述剩余电量信息和所述端电压信息进行检测时，所述动力电池已经得到充分的静置时长，以确保此时所述端电压信息能够准确反馈所述动力电池的开路电压，进而确保合理性判断的准确性。
进一步的，判断所述动力电池在静置状态时的SOC是否合理的方法包括：
所述检测单元根据所述剩余电量信息获取所述BMS电池管理系统对所述动力电池的估算剩余电量，并根据所述端电压信息获取此时所述动力电池的开路电压值；再根据所述开路电压值和所述OCV-SOC曲线信息得到所述动力电池的计算剩余电量；
所述检测单元根据所述估算剩余电量和所述计算剩余电量进行判断，若所述估算剩余电量与所述计算剩余电量之间的误差在允许误差范围内时，则判定所述动力电池的SOC合理，否则判定所述动力电池的SOC不合理。
进一步的，所述允许误差范围为所述动力电池的额定电量的-5%至5%。
进一步的，在所述步骤2中，所述检测单元执行所述充电模式的方法包括：
所述检测单元根据接收到的所述剩余电量信息和所述端电压信息，得到所述动力电池在充电过程中的估算充入电量值和所述动力电池在充电结束时第一端电压值；
所述检测单元根据所述第一端电压值，得到所述动力电池的最大允许充电电流值；
所述检测单元再根据所述最大允许充电电流值，得到所述动力电池在充电过程中的最大充入电量值；
所述检测单元根据所述估算充入电量值和所述最大充入电量值进行判断，若所述估算充入电量值大于所述最大充入电量值，则判定所述动力电池的SOC不合理，否则判定所述动力电池的SOC合理。
通过获取所述动力电池在充电过程中的所述估算充入电量值以及所述动力电池在充电过程中理论上能充入的所述最大充入电量值；在所述估算充入电量值大于所述最大充入电量值时，判定所述动力电池的SOC不合理，即可实现在所述动力电池的充电工况下对动力电池的SOC进行针对性的合理性判断。
进一步的，所述最大允许充电电流值采用如下算式进行计算：
其中，IC为所述最大允许充电电流值；VH为所述动力电池的充电上限电压；VC为所述第一端电压值；RC为所述动力电池的充电内阻。
进一步的，所述最大充入电量值采用如下算式进行计算：
其中，ΔSOC充为所述最大充入电量值；IC为所述最大允许充电电流值；TC为所述动力电池的充电时长，CN为所述动力电池的额定容量。
进一步的，在所述步骤2中，所述检测单元执行所述放电模式的方法包括：
所述检测单元根据接收到的所述剩余电量信息和所述端电压信息，得到所述动力电池在放电过程中的估算放出电量值和所述动力电池在放电结束时第二端电压值；
所述检测单元根据所述第二端电压值，得到所述动力电池的最大允许放电电流值；
所述检测单元再根据所述最大允许放电电流值，得到所述动力电池在放电过程中的最大放出电量值；
所述检测单元根据所述估算放出电量值和所述最大放出电量值进行判断，若所述估算放出电量值大于所述最大放出电量值，则判定所述动力电池的SOC不合理，否则判定所述动力电池的SOC合理。
通过获取所述动力电池在放电过程中的所述估算放出电量值以及所述动力电池在放电过程中理论上能放出的所述最大放出电量值；在所述估算放出电量值大于所述最大放出电量值时，判定所述动力电池的SOC不合理，即可实现在所述动力电池的放电工况下对动力电池的SOC进行针对性的合理性判断。
进一步的，所述最大允许放电电流值采用如下算式进行计算：
其中，ID为所述最大允许放电电流值；VD为所述第二端电压值；VL为所述动力电池的放电下限电压；RD为所述动力电池的放电内阻。
进一步的，所述最大放出电量值采用如下算式进行计算：
其中，ΔSOC放为所述最大放出电量值；ID为所述最大允许放电电流值；TD为所述动力电池的放电时长，CN为所述动力电池的额定容量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例中动力电池的SOC的合理性判断方法的流程图；
图2为实施例中检测单元执行静置模式的流程图；
图3为实施例中检测单元执行充电模式的流程图；
图4为实施例中检测单元执行放电模式的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1至图4所示，本实施例提供了一种动力电池的SOC的合理性判断方法，包括以下步骤：
步骤1：检测单元根据接收到来自BMS电池管理系统的静置工况信息、充电工况信息或放电工况信息判断工作模式，并根据判定的工作模式进入静置模式、充电模式或放电模式；
步骤2：检测单元根据接收到来自BMS电池管理系统的动力电池的剩余电量信息和动力电池的端电压信息，以及存储在检测单元内的动力电池的OCV-SOC曲线信息，执行进入的工作模式的功能，以判断动力电池的SOC是否合理。
通过设置检测单元，并使检测单元根据动力电池的工作状态（静置状态、充电状态或放电状态）进入对应的工作模式（静置模式、充电模式或放电模式），检测单元根据接收到来自BMS电池管理系统的动力电池的剩余电量信息和动力电池的端电压信息，以及存储在检测单元内的动力电池的OCV-SOC曲线信息，执行进入的工作模式的功能，以判断动力电池的SOC是否合理；使得本发明所提供的动力电池的SOC的合理性判断方法能够在动力电池的各种工况下对动力电池的SOC进行针对性的合理性判断，对动力电池的SOC的合理性的判断更加全面，能够更加准确的反应动力电池的SOC的合理性，解决了现有的动力电池的SOC的合理性判断方法通常都存在判断局限性大，对动力电池的SOC的合理性的判断不够全面，无法准确反应动力电池的SOC的合理性的技术问题。
其中，如图2所示，在步骤2中，检测单元执行静置模式的方法包括：
检测单元检测是否接收到充电工况信息或放电工况信息，若接收到充电工况信息，则检测单元进入充电模式，若接收到放电工况信息，则检测单元进入放电模式；若检测单元在预设时长内未接收到充电工况信息和放电工况信息，则检测单元根据OCV-SOC曲线信息，以及接收到的剩余电量信息和端电压信息进行检测，以判断动力电池在静置状态时的SOC是否合理。
通过设置预设时长，即可保证检测单元根据OCV-SOC曲线信息，以及接收到的剩余电量信息和端电压信息进行检测时，动力电池已经得到充分的静置时长，以确保此时端电压信息能够准确反馈动力电池的开路电压，进而确保合理性判断的准确性。
具体的，在本实施例中，预设时长的取值范围为一小时至五小时。
进一步的，如图2所示，判断动力电池在静置状态时的SOC是否合理的方法包括：
检测单元根据剩余电量信息获取BMS电池管理系统对动力电池的估算剩余电量，并根据端电压信息获取此时动力电池的开路电压值；再根据开路电压值和OCV-SOC曲线信息得到动力电池的计算剩余电量；
检测单元根据估算剩余电量和计算剩余电量进行判断，若估算剩余电量与计算剩余电量之间的误差在允许误差范围内时，则判定动力电池的SOC合理，否则判定动力电池的SOC不合理。
进一步的，在本实施例中，允许误差范围为动力电池的额定电量的-5%至5%。
其中，如图3所示，在步骤2中，检测单元执行充电模式的方法包括：
检测单元根据接收到的剩余电量信息和端电压信息，得到动力电池在充电过程中的估算充入电量值和动力电池在充电结束时第一端电压值；
检测单元根据第一端电压值，得到动力电池的最大允许充电电流值；
检测单元再根据最大允许充电电流值，得到动力电池在充电过程中的最大充入电量值；
检测单元根据估算充入电量值和最大充入电量值进行判断，若估算充入电量值大于最大充入电量值，则判定动力电池的SOC不合理，否则判定动力电池的SOC合理。
通过获取动力电池在充电过程中的估算充入电量值以及动力电池在充电过程中理论上能充入的最大充入电量值；在估算充入电量值大于最大充入电量值时，判定动力电池的SOC不合理，即可实现在动力电池的充电工况下对动力电池的SOC进行针对性的合理性判断。
进一步的，在本实施例中，最大允许充电电流值采用如下算式进行计算：
其中，IC为最大允许充电电流值；VH为动力电池的充电上限电压；VC为第一端电压值；RC为动力电池的充电内阻。
在本实施例中，优选的，当动力电池为磷酸铁锂体系电池时，VH的取值为3.65V；当动力电池为三元体系电池时，VH的取值为4.2V。
进一步的，在本实施例中，最大充入电量值采用如下算式进行计算：
其中，ΔSOC充为最大充入电量值；IC为最大允许充电电流值；TC为动力电池的充电时长，CN为动力电池的额定容量。
其中，如图4所示，在步骤2中，检测单元执行放电模式的方法包括：
检测单元根据接收到的剩余电量信息和端电压信息，得到动力电池在放电过程中的估算放出电量值和动力电池在放电结束时第二端电压值；
检测单元根据第二端电压值，得到动力电池的最大允许放电电流值；
检测单元再根据最大允许放电电流值，得到动力电池在放电过程中的最大放出电量值；
检测单元根据估算放出电量值和最大放出电量值进行判断，若估算放出电量值大于最大放出电量值，则判定动力电池的SOC不合理，否则判定动力电池的SOC合理。
通过获取动力电池在放电过程中的估算放出电量值以及动力电池在放电过程中理论上能放出的最大放出电量值；在估算放出电量值大于最大放出电量值时，判定动力电池的SOC不合理，即可实现在动力电池的放电工况下对动力电池的SOC进行针对性的合理性判断。
进一步的，在本实施例中，最大允许放电电流值采用如下算式进行计算：
其中，ID为最大允许放电电流值；VD为第二端电压值；VL为动力电池的放电下限电压；RD为动力电池的放电内阻。
在本实施例中，优选的，当动力电池为磷酸铁锂体系电池时，VL的取值为2.5V；当动力电池为三元体系电池时，VL的取值为2.8V。
进一步的，在本实施例中，最大放出电量值采用如下算式进行计算：
其中，ΔSOC放为最大放出电量值；ID为最大允许放电电流值；TD为动力电池的放电时长，CN为动力电池的额定容量。
通过本发明所提供的一种动力电池的SOC的合理性判断方法，至少具有如下技术效果或优点：
1、通过设置检测单元，并使检测单元根据动力电池的工作状态（静置状态、充电状态或放电状态）进入对应的工作模式（静置模式、充电模式或放电模式），检测单元根据接收到来自BMS电池管理系统的动力电池的剩余电量信息和动力电池的端电压信息，以及存储在检测单元内的动力电池的OCV-SOC曲线信息，执行进入的工作模式的功能，以判断动力电池的SOC是否合理；使得本发明所提供的动力电池的SOC的合理性判断方法能够在动力电池的各种工况下对动力电池的SOC进行针对性的合理性判断，对动力电池的SOC的合理性的判断更加全面，能够更加准确的反应动力电池的SOC的合理性，解决了现有的动力电池的SOC的合理性判断方法通常都存在判断局限性大，对动力电池的SOC的合理性的判断不够全面，无法准确反应动力电池的SOC的合理性的技术问题。
2、通过设置预设时长，即可保证检测单元根据OCV-SOC曲线信息，以及接收到的剩余电量信息和端电压信息进行检测时，动力电池已经得到充分的静置时长，以确保此时端电压信息能够准确反馈动力电池的开路电压，进而确保合理性判断的准确性。
3、通过获取动力电池在充电过程中的估算充入电量值以及动力电池在充电过程中理论上能充入的最大充入电量值；在估算充入电量值大于最大充入电量值时，判定动力电池的SOC不合理，即可实现在动力电池的充电工况下对动力电池的SOC进行针对性的合理性判断。
4、通过获取动力电池在放电过程中的估算放出电量值以及动力电池在放电过程中理论上能放出的最大放出电量值；在估算放出电量值大于最大放出电量值时，判定动力电池的SOC不合理，即可实现在动力电池的放电工况下对动力电池的SOC进行针对性的合理性判断。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制，凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池的SOC的合理性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：检测单元根据接收到来自BMS电池管理系统的静置工况信息、充电工况信息或放电工况信息判断工作模式，并根据判定的工作模式进入静置模式、充电模式或放电模式；
步骤2：所述检测单元根据接收到来自所述BMS电池管理系统的动力电池的剩余电量信息和所述动力电池的端电压信息，以及存储在所述检测单元内的所述动力电池的OCV-SOC曲线信息，执行进入的工作模式的功能，以判断所述动力电池的SOC是否合理。
2.根据权利要求1所述的动力电池的SOC的合理性判断方法，其特征在于：在所述步骤2中，所述检测单元执行所述静置模式的方法包括：
所述检测单元检测是否接收到所述充电工况信息或所述放电工况信息，若接收到所述充电工况信息，则所述检测单元进入所述充电模式，若接收到所述放电工况信息，则所述检测单元进入所述放电模式；若所述检测单元在预设时长内未接收到所述充电工况信息和所述放电工况信息，则所述检测单元根据所述OCV-SOC曲线信息，以及接收到的所述剩余电量信息和所述端电压信息进行检测，以判断所述动力电池在静置状态时的SOC是否合理。
3.根据权利要求2所述的动力电池的SOC的合理性判断方法，其特征在于：判断所述动力电池在静置状态时的SOC是否合理的方法包括：
所述检测单元根据所述剩余电量信息获取所述BMS电池管理系统对所述动力电池的估算剩余电量，并根据所述端电压信息获取此时所述动力电池的开路电压值；再根据所述开路电压值和所述OCV-SOC曲线信息得到所述动力电池的计算剩余电量；
所述检测单元根据所述估算剩余电量和所述计算剩余电量进行判断，若所述估算剩余电量与所述计算剩余电量之间的误差在允许误差范围内时，则判定所述动力电池的SOC合理，否则判定所述动力电池的SOC不合理。
4.根据权利要求3所述的动力电池的SOC的合理性判断方法，其特征在于：所述允许误差范围为所述动力电池的额定电量的-5%至5%。
5.根据权利要求1所述的动力电池的SOC的合理性判断方法，其特征在于：在所述步骤2中，所述检测单元执行所述充电模式的方法包括：
所述检测单元根据接收到的所述剩余电量信息和所述端电压信息，得到所述动力电池在充电过程中的估算充入电量值和所述动力电池在充电结束时第一端电压值；
所述检测单元根据所述第一端电压值，得到所述动力电池的最大允许充电电流值；
所述检测单元再根据所述最大允许充电电流值，得到所述动力电池在充电过程中的最大充入电量值；
所述检测单元根据所述估算充入电量值和所述最大充入电量值进行判断，若所述估算充入电量值大于所述最大充入电量值，则判定所述动力电池的SOC不合理，否则判定所述动力电池的SOC合理。
6.根据权利要求5所述的动力电池的SOC的合理性判断方法，其特征在于：所述最大允许充电电流值采用如下算式进行计算：
其中，IC为所述最大允许充电电流值；VH为所述动力电池的充电上限电压；VC为所述第一端电压值；RC为所述动力电池的充电内阻。
7.根据权利要求5所述的动力电池的SOC的合理性判断方法，其特征在于：所述最大充入电量值采用如下算式进行计算：
其中，ΔSOC充为所述最大充入电量值；IC为所述最大允许充电电流值；TC为所述动力电池的充电时长，CN为所述动力电池的额定容量。
8.根据权利要求1所述的动力电池的SOC的合理性判断方法，其特征在于：在所述步骤2中，所述检测单元执行所述放电模式的方法包括：
所述检测单元根据接收到的所述剩余电量信息和所述端电压信息，得到所述动力电池在放电过程中的估算放出电量值和所述动力电池在放电结束时第二端电压值；
所述检测单元根据所述第二端电压值，得到所述动力电池的最大允许放电电流值；
所述检测单元再根据所述最大允许放电电流值，得到所述动力电池在放电过程中的最大放出电量值；
所述检测单元根据所述估算放出电量值和所述最大放出电量值进行判断，若所述估算放出电量值大于所述最大放出电量值，则判定所述动力电池的SOC不合理，否则判定所述动力电池的SOC合理。
9.根据权利要求8所述的动力电池的SOC的合理性判断方法，其特征在于：所述最大允许放电电流值采用如下算式进行计算：
其中，ID为所述最大允许放电电流值；VD为所述第二端电压值；VL为所述动力电池的放电下限电压；RD为所述动力电池的放电内阻。
10.根据权利要求8所述的动力电池的SOC的合理性判断方法，其特征在于：所述最大放出电量值采用如下算式进行计算：
其中，ΔSOC放为所述最大放出电量值；ID为所述最大允许放电电流值；TD为所述动力电池的放电时长，CN为所述动力电池的额定容量。
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