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能元件，電池的性能對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，目前對于國內(nèi)外而言SOC的估算是一個難點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(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、判斷電池擱置時間的長短，若擱置時間小于設(shè)定時間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的SOC作為此時的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態(tài)，若電池為動態(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、對估算得到的SOC進(jìn)行校正；h、結(jié)束。進(jìn)行估算時，首先進(jìn)行一次靜態(tài)估算，一方面作為啟動時數(shù)據(jù)參數(shù)，另一方面供給電池處于動態(tài)需要進(jìn)行SOC估算時使用。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)驗得出的庫倫效率查表模式來對不同電流下的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，在估計電池SOC時，必需考慮充放電時的效率，也即庫侖效率。電池在不同放電倍率(即放電電流)下放電時，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際溫度系數(shù)進(jìn)行修正。溫度是影響電池工作的一個重要因素。環(huán)境溫度對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，必須進(jìn)行溫度的補償。一般情況下，實際溫度系數(shù)不是一個常數(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。對電池溫度系數(shù)，需采集大量的實驗數(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點，根據(jù)不同的差異點來對SOC進(jìn)行修正。電池的一致性情況也會影響放電容量，一致性差異越大，電池的實際放電容量會越小。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)查表的方法對自放電情況下的SOC進(jìn)行校正。電池的自放電會導(dǎo)致電池在存儲期間容量下降。自放電的大小與蓄電池的使用時間、環(huán)境溫度以及存放時間等多種因素有關(guān)，精確計算較為困難，但可以通過大量實驗方法預(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得到的SOC進(jìn)行老化補償，老化補償?shù)墓綖镾OCage= (SOC-Af)/(I-Af)，式中，SOC為沒有進(jìn)行老化補償?shù)玫降腟OC值，SOCage為老化補償后的SOC值，Af為衰老因子。衰老因子的計算為Af = (Ahref-Ah。y。)/AhMf，式中，Ahref是參考電池容量，它一般為在電池整個使用過程中的最大容量，Ahcyc為某一衰老點的電池容量，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，并且對電池已充滿電，此時可直接置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，此時SOC為0，并切斷充放電回路，禁止對電池進(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)部實際的消耗電流，根據(jù)該電流進(jìn)行Ah積分法的計算得到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)補償?shù)腟OC估算算法，盡可能多的考慮影響SOC的各類因素對SOC進(jìn)行校正，具有實用性，可提高SOC的準(zhǔn)確度與計算精度。


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的估算方法的計算原理圖。
具體實施例方式以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(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、判斷電池擱置時間的長短，若擱置時間小于設(shè)定時間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的SOC作為此時的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，此時SOC為0，并切斷充放電回路，禁止對電池進(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態(tài)，若電池為動態(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
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S0C = SOCo -7 fWT式中，SOC0為電池靜態(tài)過程時得到的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)部實際的消耗電流，根據(jù)該電流進(jìn)行Ah積分法的計算得到S0C。g、對估算得到的SOC進(jìn)行校正；h、結(jié)束。電池處于充放電狀態(tài)時為動態(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，在估計電池SOC時，必需考慮充放電時的效率，也即庫侖效率。電池在不同放電倍率(即放電電流)下放電時，放出的電量是不一樣的。針對這一點，我們可以通過Peukert 經(jīng)驗得出的庫倫效率查表模式來對不同電流下的SOC進(jìn)行修正。溫度是影響電池工作的一個重要因素。環(huán)境溫度對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，必須進(jìn)行溫度的補償。一般情況下，實際溫度系數(shù)不是一個常數(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。 對電池溫度系數(shù)，需采集大量的實驗數(shù)據(jù)預(yù)先獲得。因而，我們可以利用實際溫度系數(shù)進(jìn)行修正。電池的一致性情況也會影響放電容量，一致性差異越大，電池的實際放電容量會越小。校正時，可設(shè)置電池差異性的多個點，根據(jù)不同的差異點來對SOC進(jìn)行修正。電池的自放電會導(dǎo)致電池在存儲期間容量下降。自放電的大小與蓄電池的使用時間、環(huán)境溫度以及存放時間等多種因素有關(guān)，精確計算較為困難，但可以通過大量實驗方法預(yù)先估算蓄電池的自放電情況。對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。老化補償?shù)墓綖镾0Cage = (SOC-Af)/(I-Af)，式中，SOC為沒有進(jìn)行老化補償?shù)玫降腟OC值，SOCage為老化補償后的SOC值，Af為衰老因子。衰老因子的計算為Af = (Ahref-Ah。y。)/AhMf，式中，Ahref是參考電池容量，它一般為在電池整個使用過程中的最大容量，Ahcyc為某一衰老點的電池容量，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，并且對電池已充滿電，此時可直接置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施例僅僅是對本發(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)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(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、判斷電池擱置時間的長短，若擱置時間小于設(shè)定時間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的SOC作為此時的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態(tài)，若電池為動態(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)驗得出的庫倫效率查表模式來對不同電流下的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點，根據(jù)不同的差異點來對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得到的SOC進(jìn)行老化補償，老化補償?shù)墓綖镾0Cage = (SOC-Af) / (I-Af)，式中，SOC為沒有進(jìn)行老化補償?shù)玫降腟OC值，SOCage為老化補償后的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，此時SOC為0，并切斷充放電回路，禁止對電池進(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、判斷電池擱置時間的長短，若擱置時間小于設(shè)定時間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的SOC作為此時的SOC；d、利用開路電壓法得到SOC；e、判斷電池是否處于動態(tài)，若電池為動態(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、對估算得到的SOC進(jìn)行校正；h、結(jié)束。本發(fā)明的優(yōu)點在于盡可能多的考慮影響SOC的各類因素對SOC進(jìn)行校正，可提高SOC的準(zhǔn)確度。
文檔編號G01R31/36GK102162836SQ20111006745
公開日2011年8月24日 申請日期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