WO2010003361A1

WO2010003361A1 - 一种电池荷电预测方法及装置

Info

Publication number: WO2010003361A1
Application number: PCT/CN2009/072652
Authority: WO
Inventors: 李燕
Original assignee: 奇瑞汽车股份有限公司
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2010-01-14
Also published as: CN101324656A; CN101324656B

Description

一种电池荷电预测方法及装置技术领域

本发明涉及一种汽车电池荷电预测方法及装置。背景技术

电池作为一种化学电源，其与物理电源有本质上的区别。由于化学电源不可重复性的工作特点，因此需要考虑多方的因素，如：外部环境（如环境温度）、操作参数（充放电电流，充放电时间）、本身特性（各种类型电池的特性）才能对电池荷电状态进行一个较准确的预测。

目前，化学电源在手机、笔记本电脑、各种电动工具的领域中的使用已经很普遍，对其荷电状态预测的研究和应用也较为简单和成熟，在各种文献中也都有记录，如文献号为 CN200510007491.3的专利文献介绍了一种手机电池电压余量显示方法及装置，文献号为 CN00136839.7 的专利文献介绍了一种笔记本电脑电池容量的测控装置及测控方法。

近年来，由于汽车主机厂对各种电动汽车的竞相开发，给电动汽车上所用电池的荷电状态预测方法也提出了很大的挑战。以往的电池荷电状态预测多通过余量计运算实现。在一定简单的使用环境下，如：充放电电流变化不大，环境温度较稳定时，这种方法可获得较好的结果。若电池用在电动车上，尤其用在混合动力车中，充放电电流值在一个很大的范围内变化，而且使用温度也变化较大，如果仍使用上述简易的方法，根本达不到预期的精度值，不仅不能优化整车的性能，而且有可能最终导致电池损伤严重甚至报废。发明内容

本发明的发明目的在于提供一种电池荷电预测方法及装置，能够有效对汽车电池荷电状态进行预测。

本发明基于同一发明构思具有两个技术方案：

一种技术方案是，提供了一种电池荷电预测方法，包括：高压电池与整车部分的逆变器之间通过高压线进行充放电，主控制器根据充放电电流信号、电池温度信号和电池电压信号计算获得当前荷电状态。另一种技术方案是，提供了一种实现前述方法的电池荷电预测装置，包括电池电流传感器、电池温度传感器，电池电流传感器、电池温度传感器分别接电流检测回路和温度检测回路，同时还设有电池电压检测回路，温度检测回路、电流检测回路和电压检测回路的信号输出端接 A/D转换器， A/D转换器信号输出端接主控制器。

本发明具有的有益效果：

本发明能够准确有效地对混合动力车用电池的荷电状态进行预测，不仅能较好满足整车的需求，而且还可以使电池处于最佳条件，延长电池使用寿命。附图说明

图 1为本发明电气构成原理图；

图 2为电池自放电曲线图；

图 3为充电时电池开路电压随 SOC、 T变化的曲线图；

图 4为放电时电池开路电压随 SOC、 T变化的曲线图；

图 5为某温度下电池充电时的效率值 n变化曲线图；

图 6为某温度下电池放电时的效率值 n变化曲线图；

图 7为电池老化系数 β随充放电循环次数的变化曲线图。具体实施方式

如图 1所示，设有电池电流传感器 3、电池温度传感器，电流传感器、温度传感器分别接电流检测回路 U3和温度检测回路 U2，同时还设有电池电压检测回路 Ul，温度检测回路、电流检测回路和电压检测回路的信号输出端经数据采集单元电路 U4 接 A/D转换器 U5， A/D转换器信号输出端接主控制器 U6，主控器接整车的仪表板 U7。

高压电池 1与整车部分的逆变器 2之间通过高压线 4进行充放电，主控制器根据充放电电流信号、电池温度信号和电池电压信号计算获得当前荷电状态。当前荷电状态的计算公式为一安时积分方程： SOC=SOC_Q+ J ，其中 SOC 为当前荷电值， SOCo为上电前的荷电值， Cn为电池的额定容量， n为充放电效率， β为电池老化系数。

1、上电前荷电值 SOCo的获得

在上次停机前，储存当前电池荷电状态值 SOC1 和电流方向 I_d„，根据上次停机和本次起动之间的时间间隔 tl，如图 2所示，根据电池自放电曲线图获得自放电率 Θ，将 SOC1减去自放电率 θ，记得到修正的 socr;

同时读出本次上电的开路电压值和温度值，并对上述的 I_d„进行判断，当 I_d 为正数时，如图 3所示，根据充电时电池开路电压随 SOC、 T变化的曲线图，获得修正值 SOC2'，当 Idir为负数时，如图 4所示，根据放电时电池开路电压随 SOC、 T变化的曲线图获得修正值 SOC2";

最终得出上电前的荷电值 SOCQ=a*SOCl '+b*SOC2' 或者 SOC_Q=a*SOCr+b*SOC2"，其中 a、 b为可标定变量，通过上次停机和本次起动之间的时间间隔 tl获得，时间间隔 11与 &、 b之间关系见下表：

(h代表小时、 d代表天）

2、充放电效率 n的获得

根据上电前的荷电值 soc_Q、当前电池电流值、温度值、 i_d„方向，结合某温度下电池充电时的效率值 n变化曲线图，如图 5所示；或者结合某温度下电池放电时的效率值 n变化曲线图，如图 6所示，获得充放电效率 1 。

3、电池老化系数 β的获得

电池老化系数 β可根据多次充放电循环后所测的电池实际容量与额定容量 Cn的商得到。

如图 7所示，电池老化系数 β与充放电循环次数的变化曲线，其中纵坐标为循环 m次后所测的实际容量与额定容量 Cn的商即为 β。

整个过程以 Τ为周期循环，从某 t时刻开始，若此时 I_d 〉0，并上一周期（t-T时亥 lj ) I_d <0，表明从 t时刻电池开始充电，记录此时对应的 SOC_t，在以后的运行中，时刻判断 Ifc的正负，一旦某时刻（t+ηΤ) I_dir<0, 表明此次充电运行结束，同时记录此时对应的 SOC_{t+nT ;}

若从某 t时刻开始， I_d„<0，并上一周期（t-T时刻） I_d„〉0，表明从 t时刻电池开始放电，记录此时对应的 soc_t，后续的判断思路与开始充电程序相同；这样的判断是为了计算单次充电运行或放电运行过程中，电池的 SOC 变化情况，一旦 |SOC_t+nT-SOCt | ^ 5%, 则循环次数 m加 1，否则 m保持不变；然后由图 7查得老化系数 β。

前述的各曲线变化图为现有技术，提前植入到主控器中，主控制器按照方程式

SOC=SOC_Q+ i^，选定一个积分周期，对所采集到的电流值按积分周期进行积分，方程式中充电电流为正，放电电流为负，将所得到的当前电池荷电状态值（SOC ) 定时更新，并显示到仪表板上。最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

权利要求书

1、一种电池荷电预测方法，其特征在于：包括如下步骤：

高压电池与整车部分的逆变器之间通过高压线进行充放电；

主控制器根据充放电电流信号、电池温度信号和电池电压信号计算获得当前荷电状态。

2、根据权利要求 1 所述的电池荷电预测方法，其特征在于：当前荷电状态的计算公式为： SOC=SOC_Q+ J ^ ，其中 SOC为当前荷电值， SOC_Q为上电前的荷电值， Cn为电池的额定容量， n为充放电效率， β为电池老化系数。

3、根据权利要求 2所述的电池荷电预测方法，其特征在于：

上电前的荷电值 SOC。可以通过以下步骤获得：

在上次停机前，储存当前电池荷电状态值 SOC1和电流方向 I_d„，根据上次停机和本次起动之间的时间间隔 tl，获得自放电率 Θ，将 SOC1减去自放电率 θ，记得到修正的 SOC1 ';

同时读出本次上电的开路电压值和温度值，并对上述的电流方向 I_d„进行判断，当电流方向 Ito为正数时，获得修正值 SOC2'，当电流方向 I_d 为负数时，获得修正值 SOC2";

最终得出上电前的荷电值 SOC。=a * SOCl '+b*SOC2' 或者

SOC2" , 其中 a、 b为可标定变量，通过上次停机和本次起动之间的时间间隔 tl获得。

4、根据权利要求 2或 3所述的电池荷电预测方法，其特征在于：充放电效率 n 可根据上电前的荷电值 SOC_Q、当前电池电流值、温度值获得。

5、根据权利要求 2或 3所述的电池荷电预测方法，其特征在于：电池老化系数 β可根据多次充放电循环后所测的电池实际容量与额定容量 Cn的商得到。

6、一种实现权利要求 1 所述方法的电池荷电预测装置，其特征在于：设有电池电流传感器、电池温度传感器，电流传感器、温度传感器分别接电流检测回路和温度检测回路，同时还设有电池电压检测回路，温度检测回路、电流检测回路和电压检测回路的信号输出端经数据采集单元电路接 A/D转换器， A/D转换器信号输出端接主控制器。

7、根据权利要求 6 所述的电池荷电预测装置，其特征在于：主控器接整车的仪表板。