專利名稱：蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法及 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動(dòng)汽車將是實(shí)現(xiàn)該趨勢的最 佳途徑。由上可知，提高電動(dòng)汽車的能源系統(tǒng)——車載電池的性能及加強(qiáng)電池管理系統(tǒng)開 發(fā)顯得尤為重要。電池S0C(State of Charge，荷電狀態(tài))參數(shù)是電動(dòng)汽車車載電池系統(tǒng)的 重要參數(shù)，是防止電池過充和過放的主要依據(jù)。
只有準(zhǔn)確估算電池組的SOC才能保證電池的正常使用，有效提高電池的利用效 率，保證電池組的使用壽命。SOC的準(zhǔn)確辨識(shí)不僅有利于充分發(fā)揮電池的性能，提高整車的 性能并優(yōu)化駕駛，而且能夠降低對(duì)動(dòng)力蓄電池的要求，提高系統(tǒng)的可靠性，也大大降低后期 的維護(hù)成本。
在車輛運(yùn)行過程中，電池端電壓，電池工作電流，電池的溫度是可以通過傳感器直 接測量得到的。電池當(dāng)前的SOC狀態(tài)、最大可充放電功率等物理量都是不可直接通過傳感 器測量得到的，因此電池管理系統(tǒng)的首要任務(wù)之一就是估計(jì)當(dāng)前的SOC值。但是由于電池 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電池的荷電狀態(tài)受放電電流、電池內(nèi)部溫度、自放電、老化等因素的影響，SOC的 估算顯得極為困難。電池溫度、開路電壓、電池內(nèi)部的電解液密度、電池內(nèi)阻、電池反應(yīng)的激 活狀態(tài)、電池老化程度等參數(shù)都直接影響著SOC狀態(tài)，因此可以通過計(jì)算這些參數(shù)的值來 估計(jì)S0C。由于在線測量電解液密度或量化電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的劇烈程度都是不可實(shí)現(xiàn)的， 因此不直接采用量化方法來估算這些參數(shù)對(duì)SOC的影響。
傳統(tǒng)的SOC預(yù)測方法包括放電實(shí)驗(yàn)法、電流積分估計(jì)方法、電池內(nèi)阻估計(jì)方法、負(fù) 載電壓法、利用電池電動(dòng)勢與荷電狀態(tài)的關(guān)系模型即開路電壓估計(jì)方法來估算SOC的方 法，以及通過測量電池端電壓和端電流的估計(jì)方法等。但是，傳統(tǒng)的估算方法存在不少缺 陷。例如內(nèi)阻法和開路電壓法都是利用電池內(nèi)阻或開路電壓與電池的電量存在的一定的 函數(shù)關(guān)系來判定電池的S0C，判斷誤差較大而且是離線估計(jì)的方法，估算精度不高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一。
為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法。該方 法可以在線估算蓄電池的荷電狀態(tài)，并且具有較高的估算精度。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例在于提供一種蓄電池荷電狀態(tài)的在 線估算方法，包括如下步驟
對(duì)蓄電池進(jìn)行測試以建立在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫包括 第一至第四類參數(shù)，其中，第一類參數(shù)包括靜態(tài)修正量、第二類參數(shù)包括所述第一類參數(shù)和電池容量修正量、第三類參數(shù)包括所述第二類參數(shù)和自恢復(fù)修正量、第四類參數(shù)包括充放 電修正量；
采集所述蓄電池的電流值和電壓值，并根據(jù)所述電流值和所述電壓值判斷所述蓄 電池的當(dāng)前狀態(tài)；
如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，則調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的所 述第二類參數(shù)，并根據(jù)所述第二類參數(shù)獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)；
如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)，則調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的所 述第三類參數(shù)，并根據(jù)所述第三類參數(shù)獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)；
如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)，則調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的 所述第三類參數(shù)和所述第四類參數(shù)，并根據(jù)所述第三類參數(shù)和所述第四類參數(shù)獲取所述蓄 電池的荷電狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法，根據(jù)蓄電池所處的不同狀 態(tài)，選取不同的SOC估算策略，減少了 SOC估算誤差。并且綜合考慮電動(dòng)車運(yùn)行過程中影響 SOC狀態(tài)的各種因素，具有較強(qiáng)的通用性，提高了電池管理系統(tǒng)的開發(fā)效率，減少開發(fā)成本。 此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法在線估算蓄電池的荷電狀態(tài)， 可以有效地避免電池使用中的累計(jì)誤差，具有較高的估算精度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在檢測所述蓄電池的電流值和電壓值的同時(shí)，進(jìn)一步 包括檢測所述蓄電池的溫度值。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述蓄電池進(jìn)行測試，包括對(duì)所述蓄電池進(jìn)行能量 和容量測試、內(nèi)阻和功率測試、充放電狀態(tài)-開路電壓測試、自放電測試、能量效率測試、冷 /熱啟動(dòng)測試、功率測試、模擬工況測試、使用壽命測試。
由此，通過上述性能測試可以綜合考慮電池工作過程中可能遇到的各種因素，為 計(jì)算蓄電池的荷電狀態(tài)值提供修正系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述靜態(tài)修正量包括溫度補(bǔ)償系數(shù)和自放電補(bǔ)償系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述電池容量修正量包括荷電狀態(tài)系數(shù)和壽命補(bǔ)償系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述自恢復(fù)修正量包括端電壓修正系數(shù)、極化內(nèi)阻效 應(yīng)系數(shù)和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述充放電修正量包括所述蓄電池的容量差異值、充 放電效率、充放電電流差異和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)，包括如下步驟當(dāng)所 述蓄電池的所述電流值為0，所述蓄電池的所述電壓值不變且為開路電壓時(shí)，則判斷所述蓄 電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，在所述靜止?fàn)顟B(tài)下，所述蓄電池停止工作；當(dāng)所述蓄電池的所 述電流值為0，所述蓄電池的所述電壓值變化時(shí)，則判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀 態(tài)，在所述恢復(fù)狀態(tài)下，所述蓄電池從荷電狀態(tài)向所述靜止?fàn)顟B(tài)過渡或所述蓄電池從放電 狀態(tài)向所述靜止?fàn)顟B(tài)過渡；當(dāng)所述蓄電池的所述電流值不為0，所述蓄電池的電壓值變化 時(shí)，則判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)，在所述充放電狀態(tài)下，所述蓄電池進(jìn)行充 電或放電。
通過對(duì)蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行分析，根據(jù)不同的狀態(tài)采用相應(yīng)的策略估算蓄電池 的荷電狀態(tài)，提高了估算的準(zhǔn)確度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，進(jìn)一步包括 如下步驟根據(jù)所述蓄電池的電壓值實(shí)時(shí)估算所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值，其中，所述蓄 電池的電壓值和所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值為一一對(duì)應(yīng)的，將所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀 態(tài)值存入所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫；利用所述第二類參數(shù)中的所述溫度補(bǔ)償系數(shù)、所述自 放電補(bǔ)償系數(shù)和所述壽命補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正；根據(jù)修正后 的兩個(gè)時(shí)刻的當(dāng)前荷電狀態(tài)值的差值以及所述蓄電池的容量差異值估算所述蓄電池的當(dāng) 前容量，實(shí)時(shí)獲取所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)。
采用上述方法計(jì)算靜止?fàn)顟B(tài)下的蓄電池的荷電狀態(tài)可以有效地避免電池使用中 的累計(jì)誤差，具有較高的估算精度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)時(shí)，進(jìn)一步包括 如下步驟根據(jù)所述蓄電池的電壓值、電流值和溫度值在所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫的第二 類參數(shù)中調(diào)用當(dāng)前荷電狀態(tài)值；利用所述第三類參數(shù)中的端電壓修正系數(shù)、極化內(nèi)阻效應(yīng) 系數(shù)和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正，并將修正后的所述蓄電池的當(dāng)前 荷電狀態(tài)值存入所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫；利用所述第二類參數(shù)中的所述溫度補(bǔ)償系數(shù)、 所述自放電補(bǔ)償系數(shù)和所述壽命補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述蓄電池的修正后的所述蓄電池的當(dāng)前荷 電狀態(tài)值再次進(jìn)行修正。
采用上述方法計(jì)算恢復(fù)狀態(tài)下的蓄電池的荷電狀態(tài)可以有效地避免電池使用中 的累計(jì)誤差，提聞了實(shí)時(shí)性，具有較聞的估算精度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)時(shí)，進(jìn)一步包 括如下步驟獲取所述蓄電池的初始荷電狀態(tài)值，其中所述蓄電池的初始荷電狀態(tài)值為所 述蓄電池在所述靜止?fàn)顟B(tài)或所述恢復(fù)狀態(tài)下估算的荷電狀態(tài)值；計(jì)算所述蓄電池的當(dāng)前電 流值在時(shí)間上的積分，以及所述蓄電池充電量或放電量，將所述述蓄電池充電量或放電量 與所述蓄電池的額定電量進(jìn)行比較，得到荷電狀態(tài)變化值；利用所述第四類參數(shù)中的所述 蓄電池的容量差異值、充放電效率、充放電電流差異和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述荷電狀 態(tài)變化值進(jìn)行修正；計(jì)算所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值為所述初始荷電狀態(tài)值與修正后的 荷電狀態(tài)修正值之和；根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)值估算所述蓄電池的容量，獲得所述蓄電池 的荷電狀態(tài)。
采用上述方法計(jì)算充放電狀態(tài)下的蓄電池的荷電狀態(tài)可以有效地避免電池使用 中的累計(jì)誤差，提高了實(shí)時(shí)性，具有較高的估算精度。
本發(fā)明第二方面的實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)，包括采集裝置，所 述采集裝置用于采集所述蓄電池的電流值和電壓值；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置與 所述采集裝置相連，用于存儲(chǔ)所述蓄電池的電流值和電壓值以及在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，其 中，所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫包括第一至第四類參數(shù)，其中，第一類參數(shù)包括靜態(tài)修正量、 第二類參數(shù)包括所述第一類參數(shù)和電池容量修正量、第三類參數(shù)包括所述第二類參數(shù)和自 恢復(fù)修正量、第四類參數(shù)包括充放電修正量；荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置，所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置與 所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相連，用于根據(jù)所述蓄電池的所述電流值和所述電壓值判斷所述蓄電池 的當(dāng)前狀態(tài)，如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，則所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的所述第二類參數(shù)，并根據(jù)所述第二類參數(shù) 獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)，如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)，則所述荷電狀態(tài)運(yùn) 算裝置從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的所述第三類參數(shù)，并根據(jù) 所述第三類參數(shù)獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)，如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)， 則所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的所述 第三類參數(shù)和所述第四類參數(shù)，并根據(jù)所述第三類參數(shù)和所述第四類參數(shù)獲取所述蓄電池 的荷電狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)，根據(jù)蓄電池所處的不同狀 態(tài)，選取不同的SOC估算策略，減少了 SOC估算誤差。并且綜合考慮電動(dòng)車運(yùn)行過程中影響 SOC狀態(tài)的各種因素，具有較強(qiáng)的通用性，提高了電池管理系統(tǒng)的開發(fā)效率，減少開發(fā)成本。 此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法在線估算蓄電池的荷電狀態(tài)， 可以有效地避免電池使用中的累計(jì)誤差，具有較高的估算精度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述采集裝置包括電壓采集模塊，所述電壓采集模塊 分別與所述蓄電池和所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相連，用于采集所述蓄電池的電壓值；電流采集模 塊，所述電流采集模塊分別與所述蓄電池和所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置相連，用于采集所述蓄 電池的電流值。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述采集裝置還包括溫度采集模塊，所述溫度采集模 塊分別與所述蓄電池和所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相連，用于采集所述蓄電池的溫度值，并將所述 溫度值發(fā)送給所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置包括Flash存儲(chǔ)單元，所述Flash 存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述蓄電池的固定參數(shù)；EEPR0M存儲(chǔ)單元，所述EEPROM存儲(chǔ)單元用于存 儲(chǔ)所述采集模塊采集到的所述蓄電池的電壓值、電流值、溫度值和所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù) 庫；RAM存儲(chǔ)單元，所述RAM存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述蓄電池的荷電狀態(tài)值。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)庫建 立裝置，所述數(shù)據(jù)庫建立裝置與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相連，用于對(duì)所述蓄電池進(jìn)行測試，采集 測試過程中的測試參數(shù)，建立所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，并將所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫存 儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)庫建立裝置對(duì)所述蓄電池進(jìn)行測試，包括對(duì) 所述蓄電池進(jìn)行能量和容量測試、內(nèi)阻和功率測試、充放電狀態(tài)-開路電壓測試、自放電測 試、能量效率測試、冷/熱啟動(dòng)測試、功率測試、模擬工況測試、使用壽命測試。
由此，通過上述性能測試可以綜合考慮電池工作過程中可能遇到的各種因素，為 計(jì)算蓄電池的荷電狀態(tài)值提供修正系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述靜態(tài)修正量包括溫度補(bǔ)償系數(shù)和自放電補(bǔ)償系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述電池容量修正量包括荷電狀態(tài)系數(shù)和壽命補(bǔ)償系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述自恢復(fù)修正量包括端電壓修正系數(shù)、極化內(nèi)阻效 應(yīng)系數(shù)和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述充放電修正量包括所述蓄電池的容量差異值、充放電效率、充放電電流差異和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述蓄電池的所述電流值為0，所述蓄電池的所述 電壓值不變且為開路電壓時(shí)，則所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止 狀態(tài)，在所述靜止?fàn)顟B(tài)下，所述蓄電池停止工作；當(dāng)所述蓄電池的所述電流值為0，所述蓄 電池的所述電壓值變化時(shí)，則所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀 態(tài)，在所述恢復(fù)狀態(tài)下，所述蓄電池從荷電狀態(tài)向所述靜止?fàn)顟B(tài)過渡或所述蓄電池從放電 狀態(tài)向所述靜止?fàn)顟B(tài)過渡；當(dāng)所述蓄電池的所述電流值不為0，所述蓄電池的電壓值變化 時(shí)，則所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)，在所述充放電狀 態(tài)下，所述蓄電池進(jìn)行充電或放電。
荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置通過對(duì)蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行分析，根據(jù)不同的狀態(tài)采用相應(yīng) 的策略估算蓄電池的荷電狀態(tài)，提高了估算的準(zhǔn)確度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，所述荷電狀 態(tài)運(yùn)算裝置根據(jù)所述蓄電池的電壓值實(shí)時(shí)估算所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值，其中，所述 蓄電池的電壓值和所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值為一一對(duì)應(yīng)的，將所述蓄電池的當(dāng)前荷電 狀態(tài)值存入所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，利用所述第二類參數(shù)中的所述溫度補(bǔ)償系數(shù)、所述 自放電補(bǔ)償系數(shù)和所述壽命補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正，根據(jù)修正 后的兩個(gè)時(shí)刻的當(dāng)前荷電狀態(tài)值的差值以及所述蓄電池的容量差異值估算所述蓄電池的 當(dāng)前容量，實(shí)時(shí)獲取所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)。
荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置通過上述方式計(jì)算靜止?fàn)顟B(tài)下的蓄電池的荷電狀態(tài)可以有效 地避免電池使用中的累計(jì)誤差，具有較高的估算精度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)時(shí)，所述荷電狀 態(tài)運(yùn)算裝置根據(jù)所述蓄電池的電壓值、電流值和溫度值在所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫的第二 類參數(shù)中調(diào)用當(dāng)前荷電狀態(tài)值，利用所述第三類參數(shù)中的端電壓修正系數(shù)、極化內(nèi)阻效應(yīng) 系數(shù)和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正，并將修正后的所述蓄電池的當(dāng)前 荷電狀態(tài)值存入所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，利用所述第二類參數(shù)中的所述溫度補(bǔ)償系數(shù)、 所述自放電補(bǔ)償系數(shù)和所述壽命補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述蓄電池的修正后的所述蓄電池的當(dāng)前荷 電狀態(tài)值再次進(jìn)行修正。
荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置通過上述方式計(jì)算恢復(fù)狀態(tài)下的蓄電池的荷電狀態(tài)可以有效 地避免電池使用中的累計(jì)誤差，提高了實(shí)時(shí)性，具有較高的估算精度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)時(shí)，所述荷電 狀態(tài)運(yùn)算裝置獲取所述蓄電池的初始荷電狀態(tài)值，其中所述蓄電池的初始荷電狀態(tài)值為所 述蓄電池在所述靜止?fàn)顟B(tài)或所述恢復(fù)狀態(tài)下估算的荷電狀態(tài)值，計(jì)算所述蓄電池的當(dāng)前電 流值在時(shí)間上的積分，以及所述蓄電池充電量或放電量，將所述述蓄電池充電量或放電量 與所述蓄電池的額定電量進(jìn)行比較，得到荷電狀態(tài)變化值，利用所述第四類參數(shù)中的所述 蓄電池的容量差異值、充放電效率、充放電電流差異和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述荷電狀 態(tài)變化值進(jìn)行修正，計(jì)算所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值為所述初始荷電狀態(tài)值與修正后的 荷電狀態(tài)修正值之和，根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)值估算所述蓄電池的容量，獲得所述蓄電池 的荷電狀態(tài)。
荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置通過上述方式計(jì)算充放電狀態(tài)下的蓄電池的荷電狀態(tài)可以有效地避免電池使用中的累計(jì)誤差，提高了實(shí)時(shí)性，具有較高的估算精度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)進(jìn)一步包括通信裝 置，所述通信裝置與所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置相連，所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置通過所述通信裝 置與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述通信裝置設(shè)置有CAN接口、USB接口、LAN接口和 RS232 接口。
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中
圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法的流程框圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法的流程圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)蓄電池進(jìn)行多項(xiàng)性能測試的流程圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的更新在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫的示意圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；和
圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
下面參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施提供的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法，包括如下步驟
SlOl :對(duì)蓄電池進(jìn)行測試以建立在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫。
通過對(duì)蓄電池進(jìn)行多項(xiàng)性能測試，根據(jù)測試得到的電池的各項(xiàng)參數(shù)建立在線參數(shù) 補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫。
在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫包括
第一類參數(shù)靜態(tài)修正量；
第二類參數(shù)第一類參數(shù)和電池容量修正量；
第三類參數(shù)第二類參數(shù)和自恢復(fù)修正量；
第四類參數(shù)充放電修正量。
S102 :采集蓄電池的電流值和電壓值，并根據(jù)蓄電池的電流值和電壓值判斷蓄電 池的當(dāng)前狀態(tài)。
電動(dòng)汽車在行駛過程中主要經(jīng)歷以下三個(gè)階段
(I)停駛階段電動(dòng)汽車停駛，此時(shí)電動(dòng)汽車內(nèi)的蓄電池處于靜止?fàn)顟B(tài)；
(2)運(yùn)行階段電動(dòng)汽車正常行駛，此時(shí)電動(dòng)汽車內(nèi)的蓄電池處于充放電狀態(tài)；
(3)過渡階段介于停駛階段和運(yùn)行階段之間，例如電動(dòng)汽車遇紅燈停車或剛剛結(jié)束行駛，此時(shí)電動(dòng)汽車內(nèi)的蓄電池處于恢復(fù)狀態(tài)。
根據(jù)蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)的不同，分別采用相應(yīng)的荷電狀態(tài)估算策略進(jìn)行估算。
如果蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，則執(zhí)行步驟S1031，調(diào)取在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫 中的第二類參數(shù)，并根據(jù)第二類參數(shù)獲取蓄電池的荷電狀態(tài)。
如果蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)，則執(zhí)行步驟S1032，調(diào)取在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫 中的第三類參數(shù)，并根據(jù)第三類參數(shù)獲取蓄電池的荷電狀態(tài)。
如果蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)，則執(zhí)行步驟S1033，調(diào)取在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù) 據(jù)庫中的第三類參數(shù)和第四類參數(shù)，并根據(jù)第三類參數(shù)和第四類參數(shù)獲取蓄電池的荷電狀 態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法，根據(jù)蓄電池所處的不同狀 態(tài)，選取不同的SOC估算策略，減少了 SOC估算誤差。并且綜合考慮電動(dòng)車運(yùn)行過程中影響 SOC狀態(tài)的各種因素，具有較強(qiáng)的通用性，提高了電池管理系統(tǒng)的開發(fā)效率，減少開發(fā)成本。 此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法在線估算蓄電池的荷電狀態(tài)， 可以有效地避免電池使用中的累計(jì)誤差，具有較高的估算精度。
下面結(jié)合圖2至圖4對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法的流 程進(jìn)行詳細(xì)描述。
首先，執(zhí)行步驟S101，對(duì)蓄電池進(jìn)行多項(xiàng)性能測試以建立在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫。具 體而言，為了滿足電動(dòng)車動(dòng)力電池應(yīng)用的要求，需要對(duì)電池進(jìn)行相應(yīng)的測試以獲得相關(guān)電 池的狀態(tài)信息和參數(shù)指標(biāo)。圖3示出了對(duì)電池進(jìn)行測試的詳細(xì)流程。如圖3所示，對(duì)蓄電 池按照以下測試順序進(jìn)行測試
(I)電池基本電性能測試
Al :標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)、A2 :對(duì)蓄電池進(jìn)行能量和容量標(biāo)定、A3 :內(nèi)阻和功率測試、A4 :充放 電狀態(tài)(SOC)-開路電壓(OCV)測試、A5 :自放電測試。
(2)電池特性試驗(yàn)
A6 :使用壽命測試、A7 :能量效率測試、A8 :冷/熱啟動(dòng)測試、A9 :功率性能試驗(yàn)，包 括峰值功率測試和爬起功率測試等、AlO :模擬工況測試。
(3)可靠性試驗(yàn)和環(huán)境測試
All :機(jī)械濫用測試、A12 :環(huán)境可靠性試驗(yàn)、A13 :化學(xué)環(huán)境測試、A14 電氣濫用測 試、A15 :電磁兼容測試。
其中，環(huán)境可靠性試驗(yàn)包括高低溫測試、高低溫沖擊測試等。機(jī)械濫用測試包括振 動(dòng)測試、沖擊測試和跌落測試等。電氣濫用測試包括短路測試、過充電測試和過放電測試。 化學(xué)環(huán)境測試包括鹽霧測試、防塵試驗(yàn)、防水試驗(yàn)等。
上述設(shè)置的對(duì)蓄電池的測試流程完備地模擬了電池在整車上使用的各種情 況，符合蓄電池管理系統(tǒng)的要求及 IS012405、USABC(United States Advanced Battery Consortium,美國先進(jìn)電池聯(lián)盟)、SAE (Society of Automotive Engineers)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
通過上述測試流程對(duì)蓄電池進(jìn)行測試，將測試得到的相關(guān)參數(shù)及信息建立在線參 數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫。具體而言，將測試得到的相關(guān)參數(shù)及信息中的一部分參數(shù)直接用于電池管 理的程序，并以列表的形式存儲(chǔ)在電池管理系統(tǒng)的控制芯片設(shè)定的存儲(chǔ)區(qū)中。
對(duì)于不同的電池對(duì)象，電池管理系統(tǒng)只需按照電池的標(biāo)識(shí)符在在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中找到對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)參數(shù)進(jìn)行更新。當(dāng)參數(shù)需要更新時(shí)，只需在線將列表重新下載到存儲(chǔ)的位置。
在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫包括第一至第四類參數(shù)。如圖2所示，第一類參數(shù)包括靜態(tài)修正量，其中，靜態(tài)修正量包括溫度補(bǔ)償系數(shù)a和自放電補(bǔ)償系數(shù)b。靜態(tài)修正量不會(huì)隨電池的狀態(tài)不同而發(fā)生變化，因此不需要在線反饋。但是在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫需要存儲(chǔ)靜態(tài)修正量與電池狀態(tài)的關(guān)系以便使得在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫更加完善。第二類參數(shù)包括上述第一類參數(shù)和電池容量修正量，其中，電池容量修正量包括荷電狀態(tài)系數(shù)η和壽命補(bǔ)償系數(shù) Co第三類參數(shù)包括上述第二類參數(shù)和自恢復(fù)修正量,其中，自恢復(fù)修正量包括端電壓修正系數(shù)d、極化內(nèi)阻效應(yīng)系數(shù)e和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)f。第四類參數(shù)包括充放電修正量，其中，充放電修正量包括蓄電池的容量差異值j、充放電效率g、充放電電流差異h和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)m。
在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的系數(shù)的在線更新通過以CAN (Controller Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)定程序CCP (CAN Calibration Protocol，CCP協(xié)議)來實(shí)現(xiàn)。CCP協(xié)議定義了模塊標(biāo)定、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)讀取、運(yùn)行和寫入 RAM、ROM和FLASH等存儲(chǔ)單元的方法。除了使用CCP進(jìn)行電池參數(shù)列表的在線更新之外， BMS (Battery Management System,電池管理系統(tǒng))中還用CCP來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線測試、各傳感器檢測和標(biāo)定、報(bào)警或出錯(cuò)閾值的調(diào)整和程序的下載。圖4示出了的在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中參數(shù)更新的示意圖。由采集系統(tǒng)采集得到的數(shù)據(jù)通過測試標(biāo)定系統(tǒng)傳送至在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，從而實(shí)現(xiàn)在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)更新。此外，蓄電池的荷電狀態(tài)在線估算過程中，通過測試標(biāo)定系統(tǒng)調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的補(bǔ)償系數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的荷電狀態(tài)的估算。
在建立完成在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫之后，執(zhí)行步驟S102，采集蓄電池的電流值I和電壓值U，并根據(jù)采集到的電流值I和電壓值U判斷蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)。具體而言，采集蓄電池的電壓值U包括分別采集蓄電池的各路電池單體的電壓值和模塊電壓的電壓值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例中，利用AD數(shù)據(jù)采集卡采集蓄電池的電壓值，其中AD數(shù)據(jù)采集卡的采集精度為12位，采集時(shí)間為13毫秒，即在13毫秒內(nèi)完成對(duì)蓄電池的電壓采集。采用霍爾傳感器采集蓄電池的電流值I。具體而言，在回路中串聯(lián)霍爾傳感器作為電流傳感器，測量蓄電池的電流值I。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，為了精確獲知蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)，除了采集蓄電池的電流值I和電壓值U外，還采集蓄電池的溫度值。具體而言，采用熱電偶在蓄電池的極耳附近的點(diǎn)進(jìn)行溫度采集，這是由于蓄電池的極耳附近點(diǎn)的溫度最能反映蓄電池的狀態(tài)。
根據(jù)上述采集得到的蓄電池的電流值I和電壓值U可以分析蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)。 具體而言，當(dāng)蓄電池的電流值I為0，電壓值U不變時(shí)，則判斷蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)。在靜止?fàn)顟B(tài)下，蓄電池停止工作。換言之，攜帶蓄電池的電動(dòng)車長時(shí)間停駛。
當(dāng)蓄電池的電流值I為0，電壓值U變化時(shí)，則判斷蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)。 蓄電池從運(yùn)行至靜止之間的狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)。例如，蓄電池從荷電狀態(tài)轉(zhuǎn)至靜止?fàn)顟B(tài)或從放電狀態(tài)轉(zhuǎn)至靜止?fàn)顟B(tài)。
當(dāng)蓄電池的電流值I不為0，電壓值變化時(shí)，則判斷蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)。在充放電狀態(tài)下，蓄電池進(jìn)行充電或放電，換言之，攜帶蓄電池的電動(dòng)車正在運(yùn)行過程中。
根據(jù)蓄電池的不同狀態(tài)采用相應(yīng)的荷電狀態(tài)估算策略獲取蓄電池的荷電狀態(tài)，并且綜合補(bǔ)償蓄電池處于不同狀態(tài)時(shí)的各種因素對(duì)荷電狀態(tài)的影響。
下面分別對(duì)蓄電池在不同狀態(tài)下的荷電狀態(tài)估算方法進(jìn)行描述。
(I)靜止?fàn)顟B(tài)
當(dāng)蓄電池處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，采用步驟S1031中提供的荷電狀態(tài)估算策略。
蓄電池處于靜止?fàn)顟B(tài)是指電池停止工作后，完全“恢復(fù)”后的狀態(tài)，即蓄電池從荷電狀態(tài)或放電狀態(tài)完全過渡到靜止?fàn)顟B(tài)。在靜止?fàn)顟B(tài)下，蓄電池的回路電流為零，電池內(nèi)部相對(duì)平靜，無極化現(xiàn)象，從而使得蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)(SOC)值與開路電壓是一一對(duì)應(yīng)的，可以利用開路電壓直接估算蓄電池的SOC值。在一定的溫度范圍內(nèi)，通過測量蓄電池的開路電壓可以實(shí)時(shí)獲得蓄電池的SOC狀態(tài)進(jìn)而對(duì)電池的剩余能量進(jìn)行估算。具體而言，在靜止?fàn)顟B(tài)下，蓄電池的端電壓近似于開路電壓，等于蓄電池的電動(dòng)勢。開路電壓值可以直接測量得到。蓄電池的開路電壓與荷電狀態(tài)值的關(guān)系曲線在不同溫度下的對(duì)應(yīng)曲線已經(jīng)通過圖3中進(jìn)行的基本電性能測試及特性測試中得到，通過調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫即可獲取。由于建立在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫時(shí)，已考慮到由電池自放電引起的電量損失的影響，因此通過開路電壓與荷電狀態(tài)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系估算得到的荷電狀態(tài)值，可以準(zhǔn)確的反映蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)。將每次估算得到的蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值存儲(chǔ)到在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中，從而記錄在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)與電池狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以建立更為完善的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
由于電池性能受到所處環(huán)境的影響較大，需要根據(jù)電池的溫度實(shí)時(shí)對(duì)估算得到的當(dāng)前荷電狀態(tài)值 進(jìn)行修正。蓄電池在靜止?fàn)顟B(tài)下，電池的溫度主要受整車當(dāng)前所環(huán)境的溫度決定?？梢岳迷诰€參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的第一類參數(shù)的溫度補(bǔ)償系數(shù)a對(duì)蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正。
此外，在靜止?fàn)顟B(tài)下，蓄電池的容量除了收到電池溫度的影響外，還會(huì)受到自放電現(xiàn)象和電池壽命等因素的影響，因此需要調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的第一類參數(shù)的自放電補(bǔ)償系數(shù)b和第二類參數(shù)的壽命補(bǔ)償系數(shù)c對(duì)蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正。
綜上，利用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的溫度補(bǔ)償系數(shù)a、自放電補(bǔ)償系數(shù)b和第二類參數(shù)的壽命補(bǔ)償系數(shù)c對(duì)當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正。
根據(jù)修正后的蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值對(duì)蓄電池的容量進(jìn)行估計(jì)。由于蓄電池的容量在運(yùn)行的不同時(shí)期和狀態(tài)是不同的，即隨著電池的不斷使用而變化，并且這種變化沒有規(guī)律可以獲知。但是，處于靜止?fàn)顟B(tài)的電池處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，可以通過電池在靜止?fàn)顟B(tài)下的兩次荷電狀態(tài)值來估算當(dāng)前電池的放電容量。
具體而言，根據(jù)修正后的兩個(gè)不同靜止時(shí)刻的荷電狀態(tài)值和蓄電池的容量差異值估算蓄電池的當(dāng)前容量，獲取蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)，這樣可以很大程度地減少累計(jì)誤差。
CA(t，T) = Δ Cai/ (SOC1-SOC0)
其中，Ca(t, T)為蓄電池在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)的放電容量，Δ Cai為電池在上一次處于 “靜止”狀態(tài)時(shí)的兩次采樣的容量差值，SOC1, SOCtl分別為兩個(gè)不同靜止時(shí)刻估算出的SOC 值。采用上述方法估算電池容量可以有效地避免電池使用中的累計(jì)誤差，提高了估算精度。
需要說明的是，由于蓄電池的容量在運(yùn)行的不同時(shí)期和狀態(tài)下是不同的，需要實(shí) 時(shí)估算蓄電池的容量，再根據(jù)蓄電池的當(dāng)前容量實(shí)時(shí)獲取蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)。
當(dāng)蓄電池由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入充放電狀態(tài)時(shí)，靜止?fàn)顟B(tài)下估算到的最終荷電狀態(tài)值值 作為充放電狀態(tài)下的荷電狀態(tài)值的初始值，并且此時(shí)計(jì)算出的電池容量被存儲(chǔ)到系統(tǒng)存儲(chǔ) 模塊中，以備下一次的充放電狀態(tài)時(shí)估算荷電狀態(tài)值。
(2)恢復(fù)狀態(tài)
當(dāng)蓄電池處于恢復(fù)狀態(tài)時(shí)，采用步驟S1032中提供的荷電狀態(tài)估算策略。
蓄電池處于恢復(fù)狀態(tài)是指蓄電池從荷電狀態(tài)或放電狀態(tài)轉(zhuǎn)至靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的過渡 階段。在恢復(fù)狀態(tài)下，可以采用直接調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)修正電池參數(shù)結(jié)合的 方法來在線估算蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值。具體而言，根據(jù)上述采集到的蓄電池的電壓值、 電流值和溫度值在在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫的第二類參數(shù)中直接調(diào)用當(dāng)前荷電狀態(tài)值，然后根 據(jù)蓄電池的狀態(tài)的改變不斷修正在線參數(shù)補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)參數(shù)。
在恢復(fù)狀態(tài)下，影響蓄電池的容量改變的主要因素包括自恢復(fù)效應(yīng)和端電壓。由 于內(nèi)阻和極化現(xiàn)象導(dǎo)致電池容量的改變，部分電量沒有用于實(shí)際的充放電中而是慢慢累積 起來。當(dāng)蓄電池停止工作后極化現(xiàn)象會(huì)慢慢消失，累積的電量也會(huì)恢復(fù)，導(dǎo)致端電壓呈無規(guī) 律的變化。在估算荷電狀態(tài)值時(shí)，需要考慮上述自恢復(fù)效應(yīng)補(bǔ)償和端電壓補(bǔ)償。利用第三 類參數(shù)中的端電壓修正系數(shù)d、極化內(nèi)阻效應(yīng)系數(shù)e和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)f對(duì)當(dāng)前荷電狀態(tài)值 進(jìn)行修正，并將修正后的蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值存入在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù) 庫中參數(shù)的實(shí)時(shí)更新。
具體而言，首先對(duì)采集得到的蓄電池的電壓值利用第三類參數(shù)中的端電壓修正系 數(shù)d、極化內(nèi)阻效應(yīng)系數(shù)e和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)f對(duì)電壓值進(jìn)行修正。
Ut = focv_soc (SOC) -1r (t) +Up (t，I，SOC (t0))
其中，Lf(SOC)為從在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的soc-ocv對(duì)應(yīng)曲線中讀出的電池 電壓值，r(t)為電池內(nèi)阻，電池內(nèi)阻包括歐姆電阻和極化內(nèi)阻，Up(t, I, SOC(t0))為極化電 壓。電池內(nèi)阻和極化電壓均是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制算法實(shí)現(xiàn)。
下面對(duì)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估算極化電壓的過程進(jìn)行描述。
I)通過實(shí)驗(yàn)獲得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
2)根據(jù)獲得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；
3)將訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于充電張?zhí)旃浪阒袑?shí)時(shí)估算。
采用上述方法可以對(duì)在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)實(shí)現(xiàn)不斷更新，提高了實(shí)時(shí) 性，避免了累積誤差。
在恢復(fù)狀態(tài)下，除了考慮由電池自恢復(fù)和極化導(dǎo)致的自恢復(fù)修正外，還需要根據(jù) 蓄電池的當(dāng)前溫度調(diào)至溫度修正系數(shù)和必要的自放電修正和壽命因素修正。具體而言，調(diào) 用第二類參數(shù)中的溫度補(bǔ)償系數(shù)a、自放電補(bǔ)償系數(shù)b和壽命補(bǔ)償系數(shù)c對(duì)蓄電池的上述步 驟中修正后的當(dāng)前荷電狀態(tài)值再次進(jìn)行修正。
在恢復(fù)狀態(tài)下估算得到的荷電狀態(tài)最終值可以作為充放電狀態(tài)下的荷電狀態(tài)值 估算的初始值。
(3)充放電狀態(tài)
當(dāng)蓄電池處于充放電狀態(tài)時(shí)，采用步驟S1033中提供的荷電狀態(tài)估算策略。
充放電狀態(tài)下的蓄電池的荷電狀態(tài)值的估算方法采用改進(jìn)的安時(shí)計(jì)量法。具體而言，通過計(jì)算電池組電流與時(shí)間的積分，計(jì)算電池組充入或放出的電流，即蓄電池的充電量或放電量，再與電池的額定電流進(jìn)行比較可以得到電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)變化值。
在電池的充放電狀態(tài)下的荷電狀態(tài)值估算過程中，考慮極化電阻效應(yīng)、自放電效應(yīng)、老化效應(yīng)和溫度補(bǔ)償?shù)纫蛩?，通過調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行修正。此外，還需要考慮充放電電流大小的差異、充放電倍率影響及由庫侖效率表征的電池充放電效率及其動(dòng)態(tài)恢復(fù)電量對(duì)荷電狀態(tài)值的影響，通過調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的第四類參數(shù)對(duì)荷電狀態(tài)變化值進(jìn)行修正。具體而言，調(diào)用第四類參數(shù)的容量差異值j、充放電效率g、充放電電流差異h和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)對(duì)荷電狀態(tài)變化值進(jìn)行修正。
然后，計(jì)算蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值為初始荷電狀態(tài)值與修正后的荷電狀態(tài)修正值之和。具體而言，充放電狀態(tài)下的荷電狀態(tài)值的初始值可以采用靜止?fàn)顟B(tài)下估算到荷電狀態(tài)最終值或恢復(fù)狀態(tài)下估算得到的荷電狀態(tài)最終值。由于電池的充放電過程對(duì)電池壽命影響最大，每次檢測到電池處于充電或放電狀態(tài)時(shí)，SOC在線估算系統(tǒng)內(nèi)設(shè)的計(jì)數(shù)器的值i 自動(dòng)加I，i值是電池壽命的一個(gè)表征，它影響電池處于任何狀態(tài)下的壽命補(bǔ)償參數(shù)。為了避免持續(xù)記錄i值，SOC在線估算系統(tǒng)的芯片上設(shè)有斷電保護(hù)記錄功能單元和絕對(duì)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器。
SOCt = SOCto +[: η·Ι(τ，ε, A)dr
其中，％ 。為從靜止?fàn)顟B(tài)或恢復(fù)狀態(tài)中的估算的電池荷電狀態(tài)最終值，即充放電狀態(tài)的SOC初始值，Ca(t，T)為電池在上一次處于靜止?fàn)顣r(shí)實(shí)時(shí)算出的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)的放電容量，H為充放電效率，1(τ，ε , Δ)為與充放電倍率、電流大小、電流差異值相關(guān)的充放電電流值。上述參數(shù)均由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制算法實(shí)現(xiàn)不斷地更新。
在充放電狀態(tài)下，采用電流安時(shí)計(jì)量法和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫參數(shù)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄔ诰€估算電池的荷電狀態(tài)值，進(jìn)而估算蓄電池的容量，從而獲得蓄電池的荷電狀態(tài)。利用電池上一次處于“靜止”狀態(tài)時(shí)的容量值估算電池的當(dāng)前容量，有效地避免了累積誤差，進(jìn)一步提高了估算系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法，根據(jù)蓄電池所處的不同狀態(tài)，選取不同的SOC估算策略，減少了 SOC估算誤差。并且綜合考慮電動(dòng)車運(yùn)行過程中影響 SOC狀態(tài)的各種因素，具有較強(qiáng)的通用性，提高了電池管理系統(tǒng)的開發(fā)效率，減少開發(fā)成本。 此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法在線估算蓄電池的荷電狀態(tài)， 可以有效地避免電池使用中的累計(jì)誤差，具有較高的估算精度。
下面參考圖5和圖6描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng) 500。
如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)500包括采集裝置510、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置520和荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530。其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置520與采集裝置510相連，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置520相連。
采集裝置510采集蓄電池的電流值和電壓值。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置520存儲(chǔ)由采集裝置 510采集到的蓄電池的電流值和電壓值以及在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫。其中，在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫包括
第一類參數(shù)靜態(tài)修正量；
第二類參數(shù)第一類參數(shù)和電池容量修正量；
第三類參數(shù)第二類參數(shù)和自恢復(fù)修正量；
第四類參數(shù)充放電修正量。
電動(dòng)汽車在行駛過程中主要經(jīng)歷以下三個(gè)階段
(I)停駛階段電動(dòng)汽車停駛，此時(shí)電動(dòng)汽車內(nèi)的蓄電池處于靜止?fàn)顟B(tài)；
(2)運(yùn)行階段電動(dòng)汽車正常行駛，此時(shí)電動(dòng)汽車內(nèi)的蓄電池處于充放電狀態(tài)；
(3)過渡階段介于停駛階段和運(yùn)行階段之間，例如電動(dòng)汽車遇紅燈停車或剛剛 結(jié)束行駛，此時(shí)電動(dòng)汽車內(nèi)的蓄電池處于恢復(fù)狀態(tài)。
荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530根據(jù)采集裝置510采集到的蓄電池的電流值和電壓值判斷 蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)，根據(jù)蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)的不同，分別采用相應(yīng)的荷電狀態(tài)估算策略進(jìn) 行估算。
如果蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，則荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置 520中調(diào)取在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的第二類參數(shù)，并根據(jù)第二類參數(shù)獲取蓄電池的荷電狀 態(tài)。
如果蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)，則荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中 調(diào)取在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的第三類參數(shù)，并根據(jù)第三類參數(shù)獲取蓄電池的荷電狀態(tài)。
如果蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)，則荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置 中調(diào)取在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的第三類參數(shù)和第四類參數(shù)，并根據(jù)第三類參數(shù)和第四類參 數(shù)獲取蓄電池的荷電狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)，根據(jù)蓄電池所處的不同狀 態(tài)，選取不同的SOC估算策略，減少了 SOC估算誤差。并且綜合考慮電動(dòng)車運(yùn)行過程中影響 SOC狀態(tài)的各種因素，具有較強(qiáng)的通用性，提高了電池管理系統(tǒng)的開發(fā)效率，減少開發(fā)成本。 此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法在線估算蓄電池的荷電狀態(tài)， 可以有效地避免電池使用中的累計(jì)誤差，具有較高的估算精度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)500還包括數(shù)據(jù)庫建 立裝置。數(shù)據(jù)庫建立裝置與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置520相連，用于對(duì)蓄電池進(jìn)行測試，采集測試過程 中的測試參數(shù)，建立在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，并將在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置 520中。具體而言，數(shù)據(jù)庫建立裝置對(duì)蓄電池進(jìn)行多項(xiàng)性能測試以建立在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù) 庫。具體而言，為了滿足電動(dòng)車動(dòng)力電池應(yīng)用的要求，需要對(duì)電池進(jìn)行相應(yīng)的測試以獲得相 關(guān)電池的狀態(tài)信息和參數(shù)指標(biāo)。對(duì)蓄電池按照以下測試順序進(jìn)行測試
(I)電池基本電性能測試
Al :標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)、A2 :對(duì)蓄電池進(jìn)行能量和容量標(biāo)定、A3 :內(nèi)阻和功率測試、A4 :充放 電狀態(tài)(SOC)-開路電壓(OCV)測試、A5 :自放電測試。
(2)電池特性試驗(yàn)
A6 :使用壽命測試、A7 :能量效率測試、A8 :冷/熱啟動(dòng)測試、A9 :功率性能試驗(yàn)，包 括峰值功率測試和爬起功率測試等、AlO :模擬工況測試。
(3)可靠性試驗(yàn)和環(huán)境測試
All :機(jī)械濫用測試、A12 :環(huán)境可靠性試驗(yàn)、A13 :化學(xué)環(huán)境測試、A14 電氣濫用測試、A15 :電磁兼容測試。
其中，環(huán)境可靠性試驗(yàn)包括高低溫測試、高低溫沖擊測試等。機(jī)械濫用測試包括振動(dòng)測試、沖擊測試和跌落測試等。電氣濫用測試包括短路測試、過充電測試和過放電測試。 化學(xué)環(huán)境測試包括鹽霧測試、防塵試驗(yàn)、防水試驗(yàn)等。
上述設(shè)置的對(duì)蓄電池的測試流程完備地模擬了電池在整車上使用的各種情況，符合蓄電池管理系統(tǒng)的要求及 IS012405、USABC(United States Advanced Battery Consortium,美國先進(jìn)電池聯(lián)盟)、SAE (Society of Automotive Engineers)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
數(shù)據(jù)庫建立裝置通過上述測試流程對(duì)蓄電池進(jìn)行測試，將測試得到的相關(guān)參數(shù)及信息建立在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫。具體而言，將測試得到的相關(guān)參數(shù)及信息中的一部分參數(shù)直接用于電池管理的程序，并以列表的形式存儲(chǔ)在電池管理系統(tǒng)的控制芯片設(shè)定的存儲(chǔ)區(qū)中。
對(duì)于不同的電池對(duì)象，電池管理系統(tǒng)只需按照電池的標(biāo)識(shí)符在在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中找到對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)參數(shù)進(jìn)行更新。當(dāng)參數(shù)需要更新時(shí)，只需在線將列表重新下載到存儲(chǔ)的位置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置520包括
Flash (閃存)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)程序代碼和蓄電池的固定參數(shù)；
EEPROM(ElectricalIy Erasable Programmable Read-Only Memory ,電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)采集模塊510采集到的蓄電池的電壓值、電流值、溫度值和在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫；
RAM (Random Access Memory,隨機(jī)存儲(chǔ)器)存儲(chǔ)單元,RAM存儲(chǔ)單元具有較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，可以存儲(chǔ)蓄電池的荷電狀態(tài)值，記錄并保存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)裝置520的EEPROM存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫包括第一至第四類參數(shù)。第一類參數(shù)包括靜態(tài)修正量，其中，靜態(tài)修正量包括溫度補(bǔ)償系數(shù)a和自放電補(bǔ)償系數(shù)b。靜態(tài)修正量不會(huì)隨電池的狀態(tài)不同而發(fā)生變化，因此不需要在線反饋。但是在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫需要存儲(chǔ)靜態(tài)修正量與電池狀態(tài)的關(guān)系以便使得在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫更加完善。第二類參數(shù)包括上述第一類參數(shù)和電池容量修正量，其中，電池容量修正量包括荷電狀態(tài)系數(shù)η和壽命補(bǔ)償系數(shù)c。第三類參數(shù)包括上述第二類參數(shù)和自恢復(fù)修正量，其中，自恢復(fù)修正量包括端電壓修正系數(shù)d、極化內(nèi)阻效應(yīng)系數(shù)e和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)f。第四類參數(shù)包括充放電修正量，其中，充放電修正量包括蓄電池的容量差異值j、充放電效率g、 充放電電流差異h和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)m。
在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的系數(shù)的在線更新通過以CAN(Controller Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)定程序CCP (CAN Calibration Protocol,CCP協(xié)議)來實(shí)現(xiàn)。CCP協(xié)議定義了模塊標(biāo)定、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)讀取、運(yùn)行和寫入 RAM、ROM和FLASH等存儲(chǔ)單元的方法。除了使用CCP進(jìn)行電池參數(shù)列表的在線更新之外， BMS (Battery Management System,電池管理系統(tǒng))中還用CCP來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線測試、各傳感器檢測和標(biāo)定、報(bào)警或出錯(cuò)閾值的調(diào)整和程序的下載。由采集系統(tǒng)采集得到的數(shù)據(jù)通過測試標(biāo)定系統(tǒng)傳送至在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，從而實(shí)現(xiàn)在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)更新。此外，蓄電池的荷電狀態(tài)在線估算過程中，通過測試標(biāo)定系統(tǒng)調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的補(bǔ)償系數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的荷電狀態(tài)的估算。
采集裝置510采集蓄電池的電流值I和電壓值U，并根據(jù)采集到的電流值I和電壓 值U判斷蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采集裝置510包括電壓采集模塊 5111和電流采集模塊5112，其中電壓采集模塊5111分別與蓄電池和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置520相 連，電流采集模塊5112分別與蓄電池和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置520相連。
電壓采集模塊5111采集蓄電池的電壓值U包括分別采集蓄電池的各路電池單體 的電壓值和模塊電壓的電壓值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電壓米集模塊5111利用AD數(shù) 據(jù)采集卡采集蓄電池的電壓值，其中AD數(shù)據(jù)采集卡的采集精度為12位，采集時(shí)間為13毫 秒，即在13毫秒內(nèi)完成對(duì)蓄電池的電壓采集。
電流采集模塊5112采用霍爾傳感器采集蓄電池的電流值I。具體而言，在回路中 串聯(lián)霍爾傳感器作為電流傳感器，測量蓄電池的電流值I。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采集裝置510還包括溫度采集模塊5113，分別與蓄電 池和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置520相連。為了精確獲知蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)，除了采集蓄電池的電流值I 和電壓值U外，還采集蓄電池的溫度值。具體而言，溫度采集模塊5113采用熱電偶在蓄電 池的極耳附近的點(diǎn)進(jìn)行溫度采集，這是由于蓄電池的極耳附近點(diǎn)的溫度最能反映蓄電池的 狀態(tài)。
采集裝置510采集到的蓄電池的電流值、電壓值和溫度值均存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置 520的EEPROM存儲(chǔ)單元中。
荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置520中的電流值I和電壓值U，分析蓄電 池的當(dāng)前狀態(tài)。具體而言，當(dāng)蓄電池的電流值I為0，電壓值U不變時(shí)，則荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置 530判斷蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)。在靜止?fàn)顟B(tài)下，蓄電池停止工作。換言之，攜帶蓄 電池的電動(dòng)車長時(shí)間停駛。
當(dāng)蓄電池的電流值I為0，電壓值U變化時(shí)，則荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530判斷蓄電池 的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)。蓄電池從運(yùn)行至靜止之間的狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)。例如，蓄電池從荷 電狀態(tài)轉(zhuǎn)至靜止?fàn)顟B(tài)或從放電狀態(tài)轉(zhuǎn)至靜止?fàn)顟B(tài)。
當(dāng)蓄電池的電流值I不為0，電壓值變化時(shí)，則荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530判斷蓄電池 的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)。在充放電狀態(tài)下，蓄電池進(jìn)行充電或放電，換言之，攜帶蓄電池 的電動(dòng)車正在運(yùn)行過程中。
荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530根據(jù)蓄電池的不同狀態(tài)采用相應(yīng)的荷電狀態(tài)估算策略獲 取蓄電池的荷電狀態(tài)，并且綜合補(bǔ)償蓄電池處于不同狀態(tài)時(shí)的各種因素對(duì)荷電狀態(tài)的影 響。
(I)靜止?fàn)顟B(tài)
蓄電池處于靜止?fàn)顟B(tài)是指電池停止工作后，完全“恢復(fù)”后的狀態(tài)，即蓄電池從荷 電狀態(tài)或放電狀態(tài)完全過渡到靜止?fàn)顟B(tài)。在靜止?fàn)顟B(tài)下，蓄電池的回路電流為零，電池內(nèi)部 相對(duì)平靜，無極化現(xiàn)象，從而使得蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)(SOC)值與開路電壓是一一對(duì)應(yīng) 的，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530可以利用開路電壓直接估算蓄電池的SOC值。在一定的溫度范 圍內(nèi)，通過測量蓄電池的開路電壓可以實(shí)時(shí)獲得蓄電池的SOC狀態(tài)進(jìn)而對(duì)電池的剩余能量 進(jìn)行估算。具體而言，在靜止?fàn)顟B(tài)下，蓄電池的端電壓近似于開路電壓，等于蓄電池的電動(dòng) 勢。開路電壓值可以直接測量得到。蓄電池的開路電壓與荷電狀態(tài)值的關(guān)系曲線在不同溫度下的對(duì)應(yīng)曲線已經(jīng)通過上述進(jìn)行的測試中得到，通過調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫即可獲取。由于建立在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫時(shí)，已考慮到由電池自放電引起的電量損失的影響，因此荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530通過開路電壓與荷電狀態(tài)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系估算得到的荷電狀態(tài)值，可以準(zhǔn)確的反映蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)。荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530將每次估算得到的蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值存儲(chǔ)到在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中，從而記錄在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)與電池狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以建立更為完善的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
由于電池性能受到所處環(huán)境的影響較大，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530需要根據(jù)電池的溫度實(shí)時(shí)對(duì)估算得到的當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正。蓄電池在靜止?fàn)顟B(tài)下，電池的溫度主要受整車當(dāng)前所在環(huán)境的溫度決定。荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530可以利用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的第一類參數(shù)的溫度補(bǔ)償系數(shù)a對(duì)蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正。
此外，在靜止?fàn)顟B(tài)下，蓄電池的容量除了收到電池溫度的影響外，還會(huì)受到自放電現(xiàn)象和電池壽命等因素的影響，因此需要荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的第一類參數(shù)的自放電補(bǔ)償系數(shù)b和第二類參數(shù)的壽命補(bǔ)償系數(shù)c對(duì)蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正。
綜上，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530利用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的溫度補(bǔ)償系數(shù)a、自放電補(bǔ)償系數(shù)b和第二類參數(shù)的壽命補(bǔ)償系數(shù)c對(duì)當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正。
荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530根據(jù)修正后的蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值對(duì)蓄電池的容量進(jìn)行估計(jì)。由于蓄電池的容量在運(yùn)行的不同時(shí)期和狀態(tài)是不同的，即隨著電池的不斷使用而變化，并且這種變化沒有規(guī)律可以獲知。但是，處于靜止?fàn)顟B(tài)的電池處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，可以通過電池在靜止?fàn)顟B(tài)下的兩次荷電狀態(tài)值來估算當(dāng)前電池的放電容量。
具體而言，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530根據(jù)修正后的兩個(gè)不同靜止時(shí)刻的荷電狀態(tài)值和蓄電池的容量差異值估算蓄電池的當(dāng)前容量，獲取蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)，這樣可以很大程度地減少累計(jì)誤差。
CA(t，T) = Δ Cai/ (SOC1-SOC0)
其中，Ca(t，T)為蓄電池在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)的放電容量，ACai為電池在上一次處于 “靜止”狀態(tài)時(shí)的兩次采樣的容量差值，SOC1, SOCtl分別為兩個(gè)不同靜止時(shí)刻估算出的SOC 值。采用上述方法估算電池容量可以有效地避免電池使用中的累計(jì)誤差，提高了估算精度。
需要說明的是，由于蓄電池的容量在運(yùn)行的不同時(shí)期和狀態(tài)下是不同的，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530需要實(shí)時(shí)估算蓄電池的容量，再根據(jù)蓄電池的當(dāng)前容量實(shí)時(shí)獲取蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)。
當(dāng)蓄電池由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入充放電狀態(tài)時(shí)，靜止?fàn)顟B(tài)下估算到的最終荷電狀態(tài)值值作為充放電狀態(tài)下的荷電狀態(tài)值的初始值，并且此時(shí)計(jì)算出的電池容量被存儲(chǔ)到系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊中，以備下一次的充放電狀態(tài)時(shí) 估算荷電狀態(tài)值。
(2)恢復(fù)狀態(tài)
蓄電池處于恢復(fù)狀態(tài)是指蓄電池從荷電狀態(tài)或放電狀態(tài)轉(zhuǎn)至靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的過渡階段。在恢復(fù)狀態(tài)下，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530可以采用采用直接調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)修正電池參數(shù)結(jié)合的方法來在線估算蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值。具體而言，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530根據(jù)上述采集到的蓄電池的電壓值、電流值和溫度值在在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫的第二類參數(shù)中直接調(diào)用當(dāng)前荷電狀態(tài)值，然后根據(jù)蓄電池的狀態(tài)的改變不斷修正在線參數(shù)補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)參數(shù)。
在恢復(fù)狀態(tài)下，影響蓄電池的容量改變的主要因素包括自恢復(fù)效應(yīng)和端電壓。由 于內(nèi)阻和極化現(xiàn)象導(dǎo)致電池容量的改變，部分電量沒有用于實(shí)際的充放電中而是慢慢累積 起來。當(dāng)蓄電池停止工作后極化現(xiàn)象會(huì)慢慢消失，累積的電量也會(huì)恢復(fù)，導(dǎo)致端電壓呈無規(guī) 律的變化。在估算荷電狀態(tài)值時(shí)，需要考慮上述自恢復(fù)效應(yīng)補(bǔ)償和端電壓補(bǔ)償。荷電狀態(tài) 運(yùn)算裝置530利用第三類參數(shù)中的端電壓修正系數(shù)d、極化內(nèi)阻效應(yīng)系數(shù)e和自恢復(fù)效應(yīng)系 數(shù)f對(duì)當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正，并將修正后的蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值存入在線參數(shù)補(bǔ) 償數(shù)據(jù)庫以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫中參數(shù)的實(shí)時(shí)更新。
具體而言，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530首先對(duì)采集得到的蓄電池的電壓值利用第三類 參數(shù)中的端電壓修正系數(shù)d、極化內(nèi)阻效應(yīng)系數(shù)e和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)f對(duì)電壓值進(jìn)行修正。
Ut = focv_soc (SOC) -1r (t) +Up (t，I，SOC (t0))
其中，Lf(SOC)為從在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的SOC-OCV對(duì)應(yīng)曲線中讀出的電池 電壓值，r(t)為電池內(nèi)阻，電池內(nèi)阻包括歐姆電阻和極化內(nèi)阻，Up(t, I, SOC(t0))為極化電 壓。電池內(nèi)阻和極化電壓均是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制算法實(shí)現(xiàn)。
下面對(duì)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估算極化電壓的過程進(jìn)行描述。
I)通過實(shí)驗(yàn)獲得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
2)根據(jù)獲得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；
3)將訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于充電張?zhí)旃浪阒袑?shí)時(shí)估算。
采用上述方法可以對(duì)數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)實(shí)現(xiàn)不斷更新，提高了實(shí)時(shí)性，避免了累積 誤差。
在恢復(fù)狀態(tài)下，除了考慮由電池自恢復(fù)和極化導(dǎo)致的自恢復(fù)修正外，還需要根據(jù) 蓄電池的當(dāng)前溫度調(diào)至溫度修正系數(shù)和必要的自放電修正和壽命因素修正。具體而言，荷 電狀態(tài)運(yùn)算裝置530調(diào)用第二類參數(shù)中的溫度補(bǔ)償系數(shù)a、自放電補(bǔ)償系數(shù)b和壽命補(bǔ)償系 數(shù)c對(duì)前次修正后的蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值再次進(jìn)行修正。
在恢復(fù)狀態(tài)下估算得到的荷電狀態(tài)最終值可以作為充放電狀態(tài)下的荷電狀態(tài)值 估算的初始值。
(3)充放電狀態(tài)
充放電狀態(tài)下的蓄電池的荷電狀態(tài)值的估算方法采用改進(jìn)的安時(shí)計(jì)量法。具體而 言，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530通過計(jì)算電池組電流與時(shí)間的積分，計(jì)算電池組充入或放出的 電流，即蓄電池的充電量或放電量，再與電池的額定電流進(jìn)行比較可以得到電池系統(tǒng)的荷 電狀態(tài)變化值。
在電池的充放電狀態(tài)下的荷電狀態(tài)值估算過程中，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530考慮極 化電阻效應(yīng)、自放電效應(yīng)、老化效應(yīng)和溫度補(bǔ)償?shù)纫蛩兀ㄟ^調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的 相關(guān)補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行修正。此外，還需要考慮充放電電流大小的差異、充放電倍率影響及由庫 侖效率表征的電池充放電效率及其動(dòng)態(tài)恢復(fù)電量對(duì)荷電狀態(tài)值的影響，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置 530通過調(diào)用在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的第四類參數(shù)對(duì)荷電狀態(tài)變化值進(jìn)行修正。具體而言， 荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530調(diào)用第四類參數(shù)的容量差異值j、充放電效率g、充放電電流差異h 和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)對(duì)荷電狀態(tài)變化值進(jìn)行修正。
然后，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530計(jì)算蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值為初始荷電狀態(tài)值與修正后的荷電狀態(tài)修正值之和。具體而言，充放電狀態(tài)下的荷電狀態(tài)值的初始值可以采用靜止?fàn)顟B(tài)下估算到荷電狀態(tài)最終值或恢復(fù)狀態(tài)下估算得到的荷電狀態(tài)最終值。由于電池的充放電過程對(duì)電池壽命影響最大，每次檢測到電池處于充電或放電狀態(tài)時(shí)，SOC在線估算系統(tǒng)內(nèi)設(shè)的計(jì)數(shù)器的值i自動(dòng)加1，i值是電池壽命的一個(gè)表征，它影響電池處于任何狀態(tài)下的壽命補(bǔ)償參數(shù)。為了避免持續(xù)記錄i值，SOC在線估算系統(tǒng)的芯片上設(shè)有斷電保護(hù)記錄功能單元和絕對(duì)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器。
SOCt = SOCto + 1 f: η·Ι(τ, ε, A)drJ、’) 0
其中，為從靜止?fàn)顟B(tài)或恢復(fù)狀態(tài)中的估算的電池荷電狀態(tài)最終值，即充放電狀態(tài)的SOC初始值，Ca(t，T)為電池在上一次處于靜止?fàn)顣r(shí)實(shí)時(shí)算出的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)的放電容量，H為充放電效率，Ι(τ，ε , Δ)為與充放電倍率、電流大小、電流差異值相關(guān)的充放電電流值。上述參數(shù)均由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制算法實(shí)現(xiàn)不斷地更新。
在充放電狀態(tài)下，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530采用電流安時(shí)計(jì)量法和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫參數(shù)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄔ诰€估算電池的荷電狀態(tài)值，進(jìn)而估算蓄電池的容量，從而獲得蓄電池的荷電狀態(tài)。利用電池上一次處于“靜止”狀態(tài)時(shí)的容量值估算電池的當(dāng)前容量，有效地避免了累積誤差，進(jìn)一步提高了估算系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)500還包括通信裝置 540和電壓裝置550，其中，通信裝置540與荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530相連，電源裝置550與荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530相連。
通信裝置540與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或上一級(jí)管理模塊通訊，進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新與維護(hù)。蓄電池的電流、電壓等數(shù)據(jù)通過CAN通信方式與車載電池管理系統(tǒng)通信，相關(guān)的補(bǔ)償系數(shù)、數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口進(jìn)行導(dǎo)入導(dǎo)出，并通過網(wǎng)口進(jìn)行監(jiān)控。由此，荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置530通過通信裝置540可以與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
在本發(fā)明的一個(gè)示例中，通信裝置設(shè)置有CAN接口、USB(Universal Serial BUS, 通用串行總線)接口、LAN (Local Area Network，局域網(wǎng))接口和RS232接口。
蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)500由電源裝置550供電。當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失。為此，本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)500還包括掉電保護(hù)裝置560，用于保證蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)500在掉電時(shí)，數(shù)據(jù)仍被保存而不會(huì)丟失。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)，根據(jù)蓄電池所處的不同狀態(tài)，選取不同的SOC估算策略，減少了 SOC估算誤差。并且綜合考慮電動(dòng)車運(yùn)行過程中影響 SOC狀態(tài)的各種因素，具有較強(qiáng)的通用性，提高了電池管理系統(tǒng)的開發(fā)效率，減少開發(fā)成本。 此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法在線估算蓄電池的荷電狀態(tài)， 可以有效地避免電池使用中的累計(jì)誤差，具有較高的估算精度。
在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換 和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法，其特征在于，包括如下步驟 對(duì)蓄電池進(jìn)行測試以建立在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫包括第一至第四類參數(shù)，其中，第一類參數(shù)包括靜態(tài)修正量、第二類參數(shù)包括所述第一類參數(shù)和電池容量修正量、第三類參數(shù)包括所述第二類參數(shù)和自恢復(fù)修正量、第四類參數(shù)包括充放電修正量； 采集所述蓄電池的電流值和電壓值，并根據(jù)所述電流值和所述電壓值判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)； 如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，則調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的所述第二類參數(shù)，并根據(jù)所述第二類參數(shù)獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)； 如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)，則調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的所述第三類參數(shù)，并根據(jù)所述第三類參數(shù)獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)； 如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)，則調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的所述第三類參數(shù)和所述第四類參數(shù)，并根據(jù)所述第三類參數(shù)和所述第四類參數(shù)獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的在線估算方法，其特征在于，在檢測所述蓄電池的電流值和電壓值的同時(shí)，還包括檢測所述蓄電池的溫度值。
3.如權(quán)利要求1所述的在線估算方法，其特征在于，對(duì)所述蓄電池進(jìn)行測試，包括對(duì)所述蓄電池進(jìn)行能量和容量測試、內(nèi)阻和功率測試、充放電狀態(tài)-開路電壓測試、自放電測試、能量效率測試、冷/熱啟動(dòng)測試、功率測試、模擬工況測試、使用壽命測試。
4.如權(quán)利要求1所述的在線估算方法，其特征在于，所述靜態(tài)修正量包括溫度補(bǔ)償系數(shù)和自放電補(bǔ)償系數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的在線估算方法，其特征在于，所述電池容量修正量包括荷電狀態(tài)系數(shù)和壽命補(bǔ)償系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的在線估算方法，其特征在于，所述自恢復(fù)修正量包括端電壓修正系數(shù)、極化內(nèi)阻效應(yīng)系數(shù)和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的在線估算方法，其特征在于，所述充放電修正量包括所述蓄電池的容量差異值、充放電效率、充放電電流差異和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)。
8.如權(quán)利要求2所述的在線估算方法，其特征在于，所述判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)，包括如下步驟 當(dāng)所述蓄電池的所述電流值為O，所述蓄電池的所述電壓值不變且為開路電壓時(shí)，則判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，在所述靜止?fàn)顟B(tài)下，所述蓄電池停止工作； 當(dāng)所述蓄電池的所述電流值為O，所述蓄電池的所述電壓值變化時(shí)，則判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)，在所述恢復(fù)狀態(tài)下，所述蓄電池從荷電狀態(tài)向所述靜止?fàn)顟B(tài)過渡或所述蓄電池從放電狀態(tài)向所述靜止?fàn)顟B(tài)過渡； 當(dāng)所述蓄電池的所述電流值不為O，所述蓄電池的電壓值變化時(shí)，則判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)，在所述充放電狀態(tài)下，所述蓄電池進(jìn)行充電或放電。
9.如權(quán)利要求8所述的在線估算方法，其特征在于，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，進(jìn)一步包括如下步驟 根據(jù)所述蓄電池的電壓值實(shí)時(shí)估算所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值，其中，所述蓄電池的電壓值和所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值為一一對(duì)應(yīng)的，同時(shí)利用所述第二類參數(shù)中的所述溫度補(bǔ)償系數(shù)、所述自放電補(bǔ)償系數(shù)和所述壽命補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正；將所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值存入所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫； 靜止?fàn)顟B(tài)下，根據(jù)修正后的兩個(gè)時(shí)刻的當(dāng)前荷電狀態(tài)值的差值以及所述蓄電池的容量差異值估算所述蓄電池的當(dāng)前容量，實(shí)時(shí)獲取所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求8所述的在線估算方法，其特征在于，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)時(shí)，進(jìn)一步包括如下步驟 根據(jù)所述蓄電池的電壓值、電流值和溫度值在所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫的第二類參數(shù)中調(diào)用當(dāng)前荷電狀態(tài)值； 利用所述第三類參數(shù)中的端電壓修正系數(shù)、極化內(nèi)阻效應(yīng)系數(shù)和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正，并將修正后的所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值存入所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫； 利用所述第二類參數(shù)中的所述溫度補(bǔ)償系數(shù)、所述自放電補(bǔ)償系數(shù)和所述壽命補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述蓄電池的修正后的所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值再次進(jìn)行修正
11.如權(quán)利要求8所述的在線估算方法，其特征在于，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)時(shí)，進(jìn)一步包括如下步驟 獲取所述蓄電池的初始荷電狀態(tài)值，其中所述蓄電池的初始荷電狀態(tài)值為所述蓄電池在所述靜止?fàn)顟B(tài)或所述恢復(fù)狀態(tài)下估算的荷電狀態(tài)值； 計(jì)算所述蓄電池的當(dāng)前電流值在時(shí)間上的積分，以及所述蓄電池充電量或放電量，將所述述蓄電池充電量或放電量與所述蓄電池的額定電量進(jìn)行比較，得到荷電狀態(tài)變化值；利用所述第四類參數(shù)中的所述蓄電池的容量差異值、充放電效率、充放電電流差異和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述荷電狀態(tài)變化值進(jìn)行修正； 計(jì)算所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值為所述初始荷電狀態(tài)值與修正后的荷電狀態(tài)修正值之和； 根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)值估算所述蓄電池的容量，獲得所述蓄電池的荷電狀態(tài)。
12.一種蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，包括 采集裝置，所述采集裝置用于采集所述蓄電池的電流值和電壓值； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置與所述采集裝置相連，用于存儲(chǔ)述采集裝置實(shí)時(shí)采集的所述蓄電池的電流值和電壓值以及在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，其中，所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫包括第一至第四類參數(shù)，其中，第一類參數(shù)包括靜態(tài)修正量、第二類參數(shù)包括所述第一類參數(shù)和電池容量修正量、第三類參數(shù)包括所述第二類參數(shù)和自恢復(fù)修正量、第四類參數(shù)包括充放電修正量； 荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置，所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相連，用于根據(jù)所述蓄電池的所述電流值和所述電壓值判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)， 如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，則所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的所述第二類參數(shù)，并根據(jù)所述第二類參數(shù)獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)， 如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)，則所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的所述第三類參數(shù)，并根據(jù)所述第三類參數(shù)獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)， 如果所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)，則所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中調(diào)取所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫中的所述第三類參數(shù)和所述第四類參數(shù)，并根據(jù)所述第三類參數(shù)和所述第四類參數(shù)獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求12所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，所述采集裝置包括 電壓采集模塊，所述電壓采集模塊分別與所述蓄電池和所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相連，用于采集所述蓄電池的電壓值； 電流采集模塊，所述電流采集模塊分別與所述蓄電池和所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相連，用于采集所述蓄電池的電流值。
14.如權(quán)利要求13所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，所述采集裝置還包括溫度采集模塊，所述溫度采集模塊分別與所述蓄電池和所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相連，用于采集所述蓄電池的溫度值，并將所述溫度值發(fā)送給所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置包括 Flash存儲(chǔ)單元,所述Flash存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述蓄電池的固定參數(shù)； EEPROM存儲(chǔ)單元，所述EEPROM存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述采集模塊采集到的所述蓄電池的電壓值、電流值、溫度值和所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫jPRAM存儲(chǔ)單元，所述RAM存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述蓄電池的荷電狀態(tài)值。
16.如權(quán)利要求12所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)庫建立裝置，所述數(shù)據(jù)庫建立裝置與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相連，用于對(duì)所述蓄電池進(jìn)行測試，采集測試過程中的測試參數(shù)，建立所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，并將所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中。
17.如權(quán)利要求16所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)庫建立裝置對(duì)所述蓄電池進(jìn)行測試，包括對(duì)所述蓄電池進(jìn)行能量和容量測試、內(nèi)阻和功率測試、充放電狀態(tài)-開路電壓測試、自放電測試、能量效率測試、冷/熱啟動(dòng)測試、功率測試、模擬工況測試、使用壽命測試。
18.如權(quán)利要求12所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，所述靜態(tài)修正量包括溫度補(bǔ)償系數(shù)和自放電補(bǔ)償系數(shù)。
19.如權(quán)利要求12所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，所述電池容量修正量包括荷電狀態(tài)系數(shù)和壽命補(bǔ)償系數(shù)。
20.如權(quán)利要求12所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，所述自恢復(fù)修正量包括端電壓修正系數(shù)、極化內(nèi)阻效應(yīng)系數(shù)和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)。
21.如權(quán)利要求12所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，所述充放電修正量包括所述蓄電池的容量差異值、充放電效率、充放電電流差異和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)。
22.如權(quán)利要求12所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)所述蓄電池的所述電流值為0，所述蓄電池的所述電壓值不變且為開路電壓時(shí)，則所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，在所述靜止?fàn)顟B(tài)下，所述蓄電池停止工作； 當(dāng)所述蓄電池的所述電流值為O，所述蓄電池的所述電壓值變化時(shí)，則所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)，在所述恢復(fù)狀態(tài)下，所述蓄電池從荷電狀態(tài)向所述靜止?fàn)顟B(tài)過渡或所述蓄電池從放電狀態(tài)向所述靜止?fàn)顟B(tài)過渡； 當(dāng)所述蓄電池的所述電流值不為O，所述蓄電池的電壓值變化時(shí)，則所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置判斷所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)，在所述充放電狀態(tài)下，所述蓄電池進(jìn)行充電或放電。
23.如權(quán)利要求22所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置根據(jù)所述蓄電池的電壓值實(shí)時(shí)估算所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值，其中，所述蓄電池的電壓值和所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，，將所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值存入所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，利用所述第二類參數(shù)中的所述溫度補(bǔ)償系數(shù)、所述自放電補(bǔ)償系數(shù)和所述壽命補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正，根據(jù)修正后的兩個(gè)時(shí)刻的當(dāng)前荷電狀態(tài)值的差值以及所述蓄電池的容量差異值估算所述蓄電池的當(dāng)前容量，實(shí)時(shí)獲取所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)。
24.如權(quán)利要求22所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)時(shí)，所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置根據(jù)所述蓄電池的電壓值、電流值和溫度值在所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫的第二類參數(shù)中調(diào)用當(dāng)前荷電狀態(tài)值，利用所述第三類參數(shù)中的端電壓修正系數(shù)、極化內(nèi)阻效應(yīng)系數(shù)和自恢復(fù)效應(yīng)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正，并將修正后的所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值存入所述在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，利用所述第二類參數(shù)中的所述溫度補(bǔ)償系數(shù)、所述自放電補(bǔ)償系數(shù)和所述壽命補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述蓄電池的修正后的所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值再次進(jìn)行修正。
25.如權(quán)利要求22所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)時(shí)，所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置獲取所述蓄電池的初始荷電狀態(tài)值，其中所述蓄電池的初始荷電狀態(tài)值為所述蓄電池在所述靜止?fàn)顟B(tài)或所述恢復(fù)狀態(tài)下估算的荷電狀態(tài)值，計(jì)算所述蓄電池的當(dāng)前電流值在時(shí)間上的積分，以及所述蓄電池充電量或放電量，將所述述蓄電池充電量或放電量與所述蓄電池的額定電量進(jìn)行比較，得到荷電狀態(tài)變化值，利用所述第四類參數(shù)中的所述蓄電池的容量差異值、充放電效率、充放電電流差異和充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述荷電狀態(tài)變化值進(jìn)行修正，計(jì)算所述蓄電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)值為所述初始荷電狀態(tài)值與修正后的荷電狀態(tài)修正值之和，根據(jù)所述當(dāng)前荷電狀態(tài)值估算所述蓄電池的容量，獲得所述蓄電池的荷電狀態(tài)。
26.如權(quán)利要求12所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括 通信裝置，所述通信裝置與所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置相連，所述荷電狀態(tài)運(yùn)算裝置通過所述通信裝置與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
27.如權(quán)利要求26所述的在線估算系統(tǒng)，其特征在于，所述通信裝置設(shè)置有CAN接口、USB 接口、LAN 接口和 RS232 接口。
全文摘要
本發(fā)明提出一種蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算方法，包括如下步驟對(duì)蓄電池進(jìn)行測試以建立在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫，在線參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫包括第一至第四類參數(shù)；采集蓄電池的電流值和電壓值，并判斷蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)；如果蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，則調(diào)取第二類參數(shù)，獲取蓄電池的荷電狀態(tài)；如果蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)，則調(diào)取第三類參數(shù)，獲取蓄電池的荷電狀態(tài)；如果蓄電池的當(dāng)前狀態(tài)為充放電狀態(tài)，則調(diào)取第三類參數(shù)和第四類參數(shù)獲取蓄電池的荷電狀態(tài)。本發(fā)明還公開了一種蓄電池荷電狀態(tài)的在線估算系統(tǒng)。本發(fā)明可以在線估算蓄電池的荷電狀態(tài)，并且具有較高的估算精度。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102998623SQ20111027066
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者葉彩紅, 卜永平, 楊重科, 李峰, 李瀟, 潘垂宇, 李秀維, 吳志杰 申請(qǐng)人:北汽福田汽車股份有限公司