本發(fā)明屬于新能源汽車行業(yè)電池系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋰離子電池系統(tǒng)SOC估算方法。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及能源環(huán)保問題日益突出，汽車產(chǎn)業(yè)向節(jié)約能源的綠色汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，電動汽車以零排放和噪聲低等優(yōu)點成為節(jié)能環(huán)保汽車發(fā)展的主要方向之一。電池管理系統(tǒng)(BMS)是電動汽車的核心組成部分之一,而剩余荷電狀態(tài)(SOC)估算是BMS的重點難點所在。SOC估算準(zhǔn)確度直接影響到電動汽車?yán)m(xù)航里程、電池系統(tǒng)壽命、電池系統(tǒng)安全性以及電池系統(tǒng)控制策略。
現(xiàn)階段新能源行業(yè)發(fā)展迅猛，電動汽車市場保有量大幅增加，電池管理系統(tǒng)(BMS)生產(chǎn)研發(fā)廠家較多，各廠家技術(shù)狀態(tài)存在一定的差異，SOC算法也存在不同，導(dǎo)致市面上的車輛SOC估算精度也存在著差異。現(xiàn)階段BMS廠家針對SOC算法主要有：放電試驗法、安時積分法，卡爾曼濾波法、SOC-OCV修正法，線性模型法、內(nèi)阻法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。這些估算方法計算方法不夠準(zhǔn)確，以及考慮環(huán)境對電池放電容量造成影響因素不夠全面。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種鋰離子電池系統(tǒng)SOC估算方法，通過導(dǎo)入單體數(shù)據(jù)庫模型大大提升了系統(tǒng)SOC估算精度。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
一種鋰離子電池系統(tǒng)SOC估算方法，包括如下步驟，
(1)建立電池單體數(shù)據(jù)庫模型，包括單體電芯的容量數(shù)據(jù)、自放電數(shù)據(jù)、容量衰減數(shù)據(jù)、不同溫度不同倍率充放電容量數(shù)據(jù)、不同溫度下SOC-OCV數(shù)據(jù)、不同溫度下充電對電池總?cè)萘康年P(guān)系系數(shù)、循環(huán)次數(shù)對電池總?cè)萘康年P(guān)系系數(shù)；
(2)電池系統(tǒng)在充放電過程中，通過安時積分法計算當(dāng)前的SOC值，通過溫度傳感器采集電池系統(tǒng)的溫度變化數(shù)值，調(diào)用單體數(shù)據(jù)庫模型中不同溫度充放電容量對安時積分法中的結(jié)果進(jìn)行修正。
進(jìn)一步的，所述步驟(2)具體包括
通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫中不同溫度下充電對電池總?cè)萘康年P(guān)系系數(shù)k，以及循環(huán)次數(shù)對電池總?cè)萘康年P(guān)系系數(shù)m，更為準(zhǔn)確的估算出系統(tǒng)當(dāng)前SOC數(shù)值。具體計算公式如下：
CN＝C1*m*k
其中，SOC0為初始時刻的荷電狀態(tài),C1為初始額定容量，CN為不同溫度下的可充電容量，η為不同溫度下充電效率，SOC為當(dāng)前時刻荷電狀態(tài)。
進(jìn)一步的，所述步驟(2)中還包括電池系統(tǒng)在充放電后期通過實時計算上來的單串SOC數(shù)值對單串進(jìn)行被動均衡。
進(jìn)一步的，所述步驟(2)中還包括充電末端采用單體電壓保護(hù)，總電壓和總電流數(shù)值同時達(dá)到規(guī)定條件時對SOC進(jìn)行末端修正。
進(jìn)一步的，所述步驟(2)中還包括放電末端采用單體電壓保護(hù)，單串SOC以及放電電流數(shù)值最低值對SOC進(jìn)行末端修正。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種鋰離子電池系統(tǒng)SOC估算方法具有以下優(yōu)勢：本發(fā)明在于可獨(dú)立估算電池系統(tǒng)中任充一單串SOC，通過導(dǎo)入單體數(shù)據(jù)庫模型大大提升了系統(tǒng)SOC估算精度，通過放電末端多條件共同參與修正SOC數(shù)值，有效降低了末端誤修正或修正不準(zhǔn)的現(xiàn)象發(fā)生。
附圖說明
構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
圖1為本發(fā)明實施例所述一種鋰離子電池系統(tǒng)SOC估算方法的流程圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
如圖1所示，本估算方法包含靜態(tài)SOC-OCV修正，電池系統(tǒng)在上電后會根據(jù)上次上電時間以及靜態(tài)電流數(shù)值判定是否需要進(jìn)行SOC-OCV修正，當(dāng)前后兩次上電時間間隔大于4h且靜態(tài)電流為0A時會調(diào)用系統(tǒng)中已經(jīng)添加好的單體數(shù)據(jù)庫模型進(jìn)行SOC修正。電池管理系統(tǒng)具備充放電次數(shù)記錄功能，在SOC修正時會根據(jù)系統(tǒng)充放電次數(shù)調(diào)用電芯數(shù)據(jù)庫模型中的數(shù)據(jù)。
單體數(shù)據(jù)庫模型包括：包括單體電芯的容量數(shù)據(jù)、自放電數(shù)據(jù)、容量衰減數(shù)據(jù)、不同溫度不同倍率充放電容量數(shù)據(jù)、不同溫度下SOC-OCV數(shù)據(jù)、不同溫度下充電對電池總?cè)萘康年P(guān)系系數(shù)、循環(huán)次數(shù)對電池總?cè)萘康年P(guān)系系數(shù)。
電池系統(tǒng)在充放電過程中主要應(yīng)用到安時積分法，安時積分法通過充放電電流積分計算與電池容量進(jìn)行比值從而計算出SOC數(shù)值，安時積分法在電流測試準(zhǔn)確且增加主動修正方法的情況下計算準(zhǔn)確度較高，本系統(tǒng)采用安時積分法為主要估算方法，同時通過采集到的電池的溫度為依據(jù)結(jié)合單體數(shù)據(jù)庫模型較為準(zhǔn)確的估測SOC數(shù)值，并且在充放電末端通過單體電壓，系統(tǒng)總電壓和系統(tǒng)電流以及單串SOC最高數(shù)值參與SOC末端修正，充放電過程進(jìn)行均衡，保證系統(tǒng)一致性。
具體步驟為通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫中不同溫度下充電對電池總?cè)萘康年P(guān)系系數(shù)k，以及循環(huán)次數(shù)對電池總?cè)萘康年P(guān)系系數(shù)m，更為準(zhǔn)確的估算出系統(tǒng)當(dāng)前SOC數(shù)值。具體計算公式如下：
CN＝C1*m*k
其中，SOC0為初始時刻的荷電狀態(tài),C1為初始額定容量，CN為不同溫度下的可充電容量，η為不同溫度下充電效率，SOC為當(dāng)前時刻荷電狀態(tài)。
由于電池充電容量收環(huán)境溫度影響較大，高溫下充電容量相對較高，溫度逐漸降低充電容量也會降低，實時修正的目的在于準(zhǔn)確的估算電池系統(tǒng)剩余SOC，如不修正電池容量并非為電池在該溫度下的可用容量；在每次充放電開始前BMS參照充放電次數(shù)和系統(tǒng)溫度，并結(jié)合單體數(shù)據(jù)庫模型將電池衰減因素考慮到SOC估算中(鋰電池可用容量受到循環(huán)次數(shù)的影響，SOC估算方法中默認(rèn)的電池可用容量為初始程序?qū)懭霑r的電池系統(tǒng)額定容量，在經(jīng)過多次循環(huán)后電池可用容量會降低，將電池衰減因素考慮到SOC估算中可有效提高SOC估算精度)。
電池系統(tǒng)在充電后期還通過實時計算上來的單串SOC數(shù)值對單串進(jìn)行被動均衡，提高系統(tǒng)一致性；通過在充電后期采集到所有單體SOC數(shù)值進(jìn)行分析確定被動均衡開啟的位置及均衡電流大小進(jìn)行被動均衡，可提高電池單體一致性，避免因個別單體電壓過高影響充電容量及充電效率，提高SOC估算精度。
為了規(guī)避單體一致性差引起的末端SOC錯誤修正，在充電末端采用單體電壓保護(hù)，總電壓和總電流數(shù)值同時達(dá)到規(guī)定條件時對SOC進(jìn)行末端修正；充電末端采用單體電壓保護(hù)，總電壓和總電流數(shù)值同時達(dá)到規(guī)定條件后才進(jìn)行末端SOC修正，主要是為了避免因單體SOC差異較大，個別單體SOC異常會造成提前終止充電下SOC錯誤的修正，增加總電壓及總電流限制可避免此現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)充電電流小于0.05CN時，結(jié)合總電壓數(shù)值進(jìn)行滿電SOC修正，總電壓數(shù)值以具體電池系統(tǒng)規(guī)定充電截止電壓為準(zhǔn)；
放電末端采用單體電壓保護(hù)的目的是防止單體過放，放電末端SOC修正需要結(jié)合最低單串SOC數(shù)值和總數(shù)值，在放電末端總電流為0A時，以最低單串SOC數(shù)值對系統(tǒng)SOC進(jìn)行修正,此方法可較為準(zhǔn)確估算電池系統(tǒng)剩余SOC。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。