專利名稱：一種汽車電池soc的估算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種汽車電池SOC的估算方法。
背景技術(shù)：
電池是新能源汽車中最常用的儲(chǔ)能元件，電池的性能對(duì)整車的性能起著決定性的作用，其中電池管理系統(tǒng)的好壞直接影響到電池壽命與整車性能。SOC是電池管理系統(tǒng)最重要的參數(shù)之一，合理利用電池、提高電池使用壽命、提高電能利用率、延長車輛續(xù)駛里程，必須將SOC控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。因此SOC估算的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，目前對(duì)于國內(nèi)外而言SOC的估算是一個(gè)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的汽車電池SOC估算不準(zhǔn)確的問題，而提出了一種提高估算準(zhǔn)確性的電池SOC估算方法。本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種汽車電池SOC的估算方法，其特征在于，該估算方法包括如下步驟a、開始；b、判斷電池?cái)R置時(shí)間的長短，若擱置時(shí)間小于設(shè)定時(shí)間T0，則進(jìn)入步驟c ；反之， 則進(jìn)入步驟d ；C、直接利用上次電池停止使用時(shí)的SOC作為此時(shí)的S0C，并進(jìn)入步驟e ；d、利用開路電壓法得到S0C，并進(jìn)入步驟g ；e、判斷電池是否處于動(dòng)態(tài)，若電池為動(dòng)態(tài)，則進(jìn)入步驟f;反之，返回步驟b ；f、采用Ah積分法估算S0C，并進(jìn)入步驟g ；g、對(duì)估算得到的SOC進(jìn)行校正；h、結(jié)束。進(jìn)行估算時(shí)，首先進(jìn)行一次靜態(tài)估算，一方面作為啟動(dòng)時(shí)數(shù)據(jù)參數(shù)，另一方面供給電池處于動(dòng)態(tài)需要進(jìn)行SOC估算時(shí)使用。在上述的一種汽車電池SOC的估算方法中，所述的校正方法為基于Peukert經(jīng)驗(yàn)得出的庫倫效率查表模式來對(duì)不同電流下的SOC進(jìn)行修正。充放電效率由于電池內(nèi)阻而存在。電池的任何充電、放電過程都有電量損失并且損失明顯，在估計(jì)電池SOC時(shí)，必需考慮充放電時(shí)的效率，也即庫侖效率。電池在不同放電倍率(即放電電流)下放電時(shí)，放出的電
量是不一樣的。在上述的一種汽車電池SOC的估算方法中，所述的校正方法為利用實(shí)際溫度系數(shù)進(jìn)行修正。溫度是影響電池工作的一個(gè)重要因素。環(huán)境溫度對(duì)電池的工作性能和使用壽命有極大的影響作用。因此在SOC預(yù)測時(shí)，必須進(jìn)行溫度的補(bǔ)償。一般情況下，實(shí)際溫度系數(shù)不是一個(gè)常數(shù)，在不同溫度范圍內(nèi)，溫度與容量呈現(xiàn)非線性，而且受到電池新舊程度的影響。對(duì)電池溫度系數(shù)，需采集大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)先獲得。
在上述的一種汽車電池SOC的估算方法中，所述的校正方法為設(shè)置電池差異性的多個(gè)點(diǎn)，根據(jù)不同的差異點(diǎn)來對(duì)SOC進(jìn)行修正。電池的一致性情況也會(huì)影響放電容量，一致性差異越大，電池的實(shí)際放電容量會(huì)越小。電池的差異性影響需要根據(jù)大量的數(shù)據(jù)建立MAP 表獲取，或者搭建復(fù)雜的電池系統(tǒng)仿真模型通過離線仿真得到。在上述的一種汽車電池SOC的估算方法中，所述的校正方法為通過數(shù)據(jù)查表的方法對(duì)自放電情況下的SOC進(jìn)行校正。電池的自放電會(huì)導(dǎo)致電池在存儲(chǔ)期間容量下降。自放電的大小與蓄電池的使用時(shí)間、環(huán)境溫度以及存放時(shí)間等多種因素有關(guān)，精確計(jì)算較為困難，但可以通過大量實(shí)驗(yàn)方法預(yù)先估算蓄電池的自放電情況。在上述的一種汽車電池SOC的估算方法中，所述的校正方法為對(duì)得到的SOC進(jìn)行老化補(bǔ)償，老化補(bǔ)償?shù)墓綖镾OCage= (SOC-Af)/(I-Af)，式中，SOC為沒有進(jìn)行老化補(bǔ)償?shù)玫降腟OC值，SOCage為老化補(bǔ)償后的SOC值，Af為衰老因子。衰老因子的計(jì)算為Af = (Ahref-Ah。y。)/AhMf，式中，Ahref是參考電池容量，它一般為在電池整個(gè)使用過程中的最大容量，Ahcyc為某一衰老點(diǎn)的電池容量，它由電池衰老過程中電池的端電壓與電池容量關(guān)系曲線決定。在上述的一種汽車電池SOC的估算方法中，可在電池充滿電后對(duì)SOC進(jìn)行校正。 當(dāng)電池管理系統(tǒng)監(jiān)測到充電機(jī)接入時(shí)，并且對(duì)電池已充滿電，此時(shí)可直接置SOC數(shù)值為 100%，進(jìn)一步提高SOC估算的準(zhǔn)確性。在上述的一種汽車電池SOC的估算方法中，所述的步驟d中，當(dāng)電池環(huán)境溫度在超過電池工作極限溫度時(shí)，此時(shí)SOC為0，并切斷充放電回路，禁止對(duì)電池進(jìn)行充放電以保護(hù)電池。根據(jù)電池環(huán)境溫度的不同，開路電壓法查詢的MAP表也不同。在上述的一種汽車電池SOC的估算方法中，所述的步驟f中，Ah積分法公式為
1 t
S0C = SOCo -7 fMr式中，SOC0為電池靜態(tài)過程時(shí)得到的SOC，Cn為電池額定容量，I為
^N 0，
電池電流。首先根據(jù)測得的電池內(nèi)部溫度以及電池輸出電壓、電流，通過建立的電池化學(xué)模型，得到電池內(nèi)部實(shí)際的消耗電流，根據(jù)該電流進(jìn)行Ah積分法的計(jì)算得到S0C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本汽車電池SOC的估算方法采用具備自學(xué)習(xí)功能的以Ah積分法為基礎(chǔ)，結(jié)合開路電壓法，考慮多種狀態(tài)補(bǔ)償?shù)腟OC估算算法，盡可能多的考慮影響SOC的各類因素對(duì)SOC進(jìn)行校正，具有實(shí)用性，可提高SOC的準(zhǔn)確度與計(jì)算精度。


圖1是本汽車電池SOC的估算方法的流程圖。圖2是本汽車電池SOC的估算方法的計(jì)算原理圖。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述， 但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。如圖1所示，本汽車電池SOC的估算方法，包括如下步驟a、開始；b、判斷電池?cái)R置時(shí)間的長短，若擱置時(shí)間小于設(shè)定時(shí)間T0，則進(jìn)入步驟c ；反之，則進(jìn)入步驟d ；C、直接利用上次電池停止使用時(shí)的SOC作為此時(shí)的S0C，并進(jìn)入步驟e ；d、利用開路電壓法得到S0C，并進(jìn)入步驟g ；該步驟中，當(dāng)電池環(huán)境溫度在超過電池工作極限溫度時(shí)，此時(shí)SOC為0，并切斷充放電回路，禁止對(duì)電池進(jìn)行充放電以保護(hù)電池。 根據(jù)電池環(huán)境溫度的不同，開路電壓法查詢的MAP表也不同。e、判斷電池是否處于動(dòng)態(tài)，若電池為動(dòng)態(tài)，則進(jìn)入步驟f;反之，返回步驟b ；f、采用Ah積分法估算S0C，并進(jìn)入步驟g ;Ah積分法公式為
1 ‘
S0C = SOCo -7 fWT式中，SOC0為電池靜態(tài)過程時(shí)得到的SOC，Cn為電池額定容量，I為
^N 0，
電池電流。首先根據(jù)測得的電池內(nèi)部溫度以及電池輸出電壓、電流，通過建立的電池化學(xué)模型，得到電池內(nèi)部實(shí)際的消耗電流，根據(jù)該電流進(jìn)行Ah積分法的計(jì)算得到S0C。g、對(duì)估算得到的SOC進(jìn)行校正；h、結(jié)束。電池處于充放電狀態(tài)時(shí)為動(dòng)態(tài)，反之則稱為靜態(tài)。由于電池受庫侖效率、溫度、老化、電池一致性和自放電等因素的影響，通過a f 步驟所得到的SOC值并不準(zhǔn)確，還需要通過步驟g對(duì)其進(jìn)行校正。充放電效率由于電池內(nèi)阻而存在。電池的任何充電、放電過程都有電量損失并且損失明顯，在估計(jì)電池SOC時(shí)，必需考慮充放電時(shí)的效率，也即庫侖效率。電池在不同放電倍率(即放電電流)下放電時(shí)，放出的電量是不一樣的。針對(duì)這一點(diǎn)，我們可以通過Peukert 經(jīng)驗(yàn)得出的庫倫效率查表模式來對(duì)不同電流下的SOC進(jìn)行修正。溫度是影響電池工作的一個(gè)重要因素。環(huán)境溫度對(duì)電池的工作性能和使用壽命有極大的影響作用。因此在SOC預(yù)測時(shí)，必須進(jìn)行溫度的補(bǔ)償。一般情況下，實(shí)際溫度系數(shù)不是一個(gè)常數(shù)，在不同溫度范圍內(nèi)，溫度與容量呈現(xiàn)非線性，而且受到電池新舊程度的影響。 對(duì)電池溫度系數(shù)，需采集大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)先獲得。因而，我們可以利用實(shí)際溫度系數(shù)進(jìn)行修正。電池的一致性情況也會(huì)影響放電容量，一致性差異越大，電池的實(shí)際放電容量會(huì)越小。校正時(shí)，可設(shè)置電池差異性的多個(gè)點(diǎn)，根據(jù)不同的差異點(diǎn)來對(duì)SOC進(jìn)行修正。電池的自放電會(huì)導(dǎo)致電池在存儲(chǔ)期間容量下降。自放電的大小與蓄電池的使用時(shí)間、環(huán)境溫度以及存放時(shí)間等多種因素有關(guān)，精確計(jì)算較為困難，但可以通過大量實(shí)驗(yàn)方法預(yù)先估算蓄電池的自放電情況。對(duì)于自放電情況我們可以通過數(shù)據(jù)查表的方法進(jìn)行校正。老化補(bǔ)償?shù)墓綖镾0Cage = (SOC-Af)/(I-Af)，式中，SOC為沒有進(jìn)行老化補(bǔ)償?shù)玫降腟OC值，SOCage為老化補(bǔ)償后的SOC值，Af為衰老因子。衰老因子的計(jì)算為Af = (Ahref-Ah。y。)/AhMf，式中，Ahref是參考電池容量，它一般為在電池整個(gè)使用過程中的最大容量，Ahcyc為某一衰老點(diǎn)的電池容量，它由電池衰老過程中電池的端電壓與電池容量關(guān)系曲線決定。上述各種校正方法只要條件滿足即可進(jìn)行。當(dāng)電池管理系統(tǒng)監(jiān)測到充電機(jī)接入時(shí)，并且對(duì)電池已充滿電，此時(shí)可直接置SOC 數(shù)值為100%，進(jìn)一步提高SOC估算的準(zhǔn)確性。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種汽車電池SOC的估算方法，其特征在于，該估算方法包括如下步驟a、開始；b、判斷電池?cái)R置時(shí)間的長短，若擱置時(shí)間小于設(shè)定時(shí)間T0，則進(jìn)入步驟c；反之，則進(jìn)入步驟d ；C、直接利用上次電池停止使用時(shí)的SOC作為此時(shí)的S0C，并進(jìn)入步驟e ；d、利用開路電壓法得到S0C，并進(jìn)入步驟g；e、判斷電池是否處于動(dòng)態(tài)，若電池為動(dòng)態(tài)，則進(jìn)入步驟f；反之，返回步驟b ；f、采用Ah積分法估算S0C，并進(jìn)入步驟g；g、對(duì)估算得到的SOC進(jìn)行校正；h、結(jié)束ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車電池SOC的估算方法，其特征在于，所述的校正方法為基于Peukert經(jīng)驗(yàn)得出的庫倫效率查表模式來對(duì)不同電流下的SOC進(jìn)行修正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車電池SOC的估算方法，其特征在于，所述的校正方法為利用實(shí)際溫度系數(shù)進(jìn)行修正。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車電池SOC的估算方法，其特征在于，所述的校正方法為設(shè)置電池差異性的多個(gè)點(diǎn)，根據(jù)不同的差異點(diǎn)來對(duì)SOC進(jìn)行修正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車電池SOC的估算方法，其特征在于，所述的校正方法為通過數(shù)據(jù)查表的方法對(duì)自放電情況下的SOC進(jìn)行校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車電池SOC的估算方法，其特征在于，所述的校正方法為對(duì)得到的SOC進(jìn)行老化補(bǔ)償，老化補(bǔ)償?shù)墓綖镾0Cage = (SOC-Af) / (I-Af)，式中，SOC為沒有進(jìn)行老化補(bǔ)償?shù)玫降腟OC值，SOCage為老化補(bǔ)償后的SOC值，Af為衰老因子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任意一項(xiàng)所述的一種汽車電池SOC的估算方法，其特征在于，可在電池充滿電后對(duì)SOC進(jìn)行校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車電池SOC的估算方法，其特征在于，所述的步驟d 中，當(dāng)電池環(huán)境溫度在超過電池工作極限溫度時(shí)，此時(shí)SOC為0，并切斷充放電回路，禁止對(duì)電池進(jìn)行充放電以保護(hù)電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車電池SOC的估算方法，其特征在于，所述的步驟f 中，Ah積分法公式為JGCz^X^-ffA/T式中，SOCtl為電池靜態(tài)過程時(shí)得到的SOC，Cn ，為電池額定容量，I為電池電流。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種汽車電池SOC的估算方法，屬于汽車動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的汽車電池SOC估算不準(zhǔn)確的等問題。本一種汽車電池SOC的估算方法，其特征在于，該估算方法包括如下步驟a、開始；b、判斷電池?cái)R置時(shí)間的長短，若擱置時(shí)間小于設(shè)定時(shí)間T0，則進(jìn)入步驟c；反之，則進(jìn)入步驟d；c、直接利用上次電池停止使用時(shí)的SOC作為此時(shí)的SOC；d、利用開路電壓法得到SOC；e、判斷電池是否處于動(dòng)態(tài)，若電池為動(dòng)態(tài)，則進(jìn)入步驟f；反之，返回步驟b；f、采用Ah積分法估算SOC；g、對(duì)估算得到的SOC進(jìn)行校正；h、結(jié)束。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于盡可能多的考慮影響SOC的各類因素對(duì)SOC進(jìn)行校正，可提高SOC的準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102162836SQ20111006745
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者丁勇, 孫文凱, 由毅, 趙福全, 金啟前, 陳華明 申請(qǐng)人:浙江吉利控股集團(tuán)有限公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司