本發(fā)明涉及鋰電池領(lǐng)域，具體是一種低速電動車鋰電池SOC的估算方法。

背景技術(shù)：

低速電動車泛指行駛速度低、續(xù)駛里程短、安全技術(shù)性能尚達不到現(xiàn)行電動汽車標準的這一類車。低速電動車價格低廉，使用成本低，近年來在部分地區(qū)快速增長，規(guī)模持續(xù)擴大。隨著國家對低速電動車的管理逐步規(guī)范化，越來越多的低速車采用鋰電池作為動力，而鋰電池的SOC，作為鋰電池的一項關(guān)鍵指標，在低速電動車的使用過程中意義重大。

SOC全稱是State of Charge，荷電狀態(tài)，也叫剩余電量，代表的是電池使用一段時間或長期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值，常用百分數(shù)表示。其取值范圍為0~1，當SOC=0時表示電池放電完全，當SOC=1時表示電池完全充滿。

低速電動車用鋰電池SOC目前常用的估算分析方法如下：

1、放電實驗法

將電池作放電實驗，以放出電量的多少為電池容量，但實際行車情況剩余電量是用來行駛的，無法單純以放電結(jié)果作為電量預(yù)估標準。

2、安時積分法

通過初始與工況狀態(tài)下電流和時間積分的和來計算當前電量，當前SOC精度主要依賴初始和瞬時電流的精度，但是隨著時間延長，誤差累計嚴重，且無法單獨修正。

3、開路電壓法

根據(jù)不同材料體系、工藝的電池其靜止開路電壓與SOC的對應(yīng)關(guān)系來計算。工況狀態(tài)下測得的開路電壓只能作為參考，并不是真實開路電壓。

4、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

由電壓、電流、溫度、內(nèi)阻等各種瞬時數(shù)據(jù)形成輸入層，自動歸納成隱層，再通過系統(tǒng)模型的輸出層收斂和優(yōu)化形成瞬時SOC。各層信息互不通信、并無聯(lián)系，但目前達到商業(yè)標準的收斂、優(yōu)化、建模技術(shù)還沒有實際解決，成本高，穩(wěn)定性差特點，技術(shù)還在研究階段。

5、卡爾曼濾波法

匈牙利的R.E.Kalman 在 1960 年提出的基于最小均方差的數(shù)字濾波算法，用于最優(yōu)估算動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)。優(yōu)點是對初始誤差有很強的修正作用，缺點是需要較強的數(shù)據(jù)處理能力，準確度由電池模型決定。目前研究熱度很大。

低速電動汽車的工作環(huán)境處于一種經(jīng)常變化的狀態(tài)，既有高溫和低溫天氣，又有干燥和潮濕的天氣，對動力電池性能參數(shù)要求非常高。電池容量受溫度影響的成分也相對增加，這對SOC估計算法提出了更為嚴格的要求。傳統(tǒng)SOC估計方法根本無法實現(xiàn)低速電動汽車電池組SOC的在線實時精確估算。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種低速電動車鋰電池SOC的估算方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種低速電動車鋰電池SOC的估算方法，具體步驟如下：

（1）低速電動車上電的時候，鋰電池進行額定容量計算，確保鋰電池容量衰減之后，計算SOC的基準額定容量SOC準確，額定容量的估算公式如下：

Q_額定=Q_初始*K*SOH；

（2）SOC計算，包括SOC的估算在充電和放電的過程中，采用安時積分的方法，SOC估算公式如下：

SOCt=SOC_初始-（）/Q_額定。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述步驟（2）中充電過程的SOC估算：不斷根據(jù)安時積分法進行SOC累加，當最高單體超過電池最高額定電壓4.2V的時候，SOC設(shè)置為1；充電過程中，如果最高單體電壓未達到4.15 V，SOC已經(jīng)累加到了95%，此時SOC不進行累加，直到最高單體電壓達到4.15 V，才繼續(xù)進行累積SOC；鋰電池靜置1小時或者電動車下電超過1小時，SOC根據(jù)開路電壓和SOC的表格進行校正。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述步驟（2）中放電過程的SOC估算：不斷根據(jù)電流進行SOC計算，當放電電流<0.2C，而且持續(xù)20S，最高單體電壓≤3.45V，如果此時SOC≥5%，則SOC校正到5%；此時繼續(xù)根據(jù)安時積分進行SOC計算；如果放電過程中，產(chǎn)生最高單體電壓低于3V，也就是電池過放，需要設(shè)置SOC為0，此時重新根據(jù)安時積分累加SOC。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述低速電動車鋰電池SOC的估算方法所采用的鋰電池管理系統(tǒng)主要包括高壓電池檢測器、單片機和電壓檢測模塊，其中高壓電池檢測器和電壓檢測模塊與鋰電池均并聯(lián)設(shè)置，且高壓電池檢測器和電壓檢測模塊的信號輸出端連接單片機的信號輸入端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：在各種不同的情況下分別采用開路電壓法、安時積分法以及各種修正補償算法綜合起來，以滿足低速電動車在復(fù)雜多變的工作環(huán)境下對電池SOC估算精度的要求。本發(fā)明經(jīng)過實際驗證，精度可以達到5%，很好的滿足了低速電動車的行駛要求。

附圖說明

圖1為低速電動車鋰電池SOC的估算方法所采用的鋰電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為SOC計算流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例中，一種低速電動車鋰電池SOC的估算方法，具體操作步驟如下：

（1）低速電動車上電的時候，鋰電池進行額定容量計算，確保鋰電池容量衰減之后，計算SOC的基準額定容量SOC準確，額定容量的估算公式如下：

Q_額定=Q_初始*K*SOH

Q_額定：鋰電池的額定容量，也就是滿充容量

Q_初始：：鋰電池出廠時的標稱容量

K： 鋰電池在不同溫度下的衰減系數(shù)

SOH ：鋰電池的健康狀態(tài)

其中K系數(shù)需要根據(jù)鋰電池的溫度進行計算，范圍是0-1，電芯最高溫度Tmax≤55℃，電芯最低溫度滿足如下條件，分別得出不同的K系數(shù)：

SOH需要根據(jù)鋰電池的循環(huán)次數(shù)進行計算，其中：

（2）SOC計算，包括 SOC的估算在充電和放電的過程中，采用安時積分的方法，同時根據(jù)不同的條件進行相應(yīng)的調(diào)整，以保證SOC準確估算。

SOCt=SOC_初始-（）/Q_額定

其中：

SOCt：為t時刻鋰電池的SOC；SOC_初始：為鋰電池初始SOC值；i：為鋰電池的工作電流；Q 額定：為鋰電池的額定容量；

a、充電過程的SOC估算：

充電過程，不斷根據(jù)安時積分法進行SOC累加。當最高單體超過電池最高額定電壓4.2V的時候，SOC設(shè)置為1。

充電過程中，如果最高單體電壓未達到 4.15 V，SOC已經(jīng)累加到了95%，此時SOC不進行累加，直到最高單體電壓達到4.15 V，才繼續(xù)進行累積SOC。

鋰電池靜置1小時或者電動車下電超過1小時，SOC根據(jù)開路電壓和SOC的表格進行校正。

下表是某廠家的三元電池在不同溫度下，不同的電壓對應(yīng)的SOC的關(guān)系表：

b、放電過程的SOC估算

放電過程，不斷根據(jù)電流進行SOC計算。當放電電流<0.2C，而且持續(xù)20S,最高單體電壓≤3.45V，如果此時SOC≥5%，則SOC校正到5%。此時繼續(xù)根據(jù)安時積分進行SOC計算。

如果放電過程中，產(chǎn)生最高單體電壓低于3V，也就是電池過放，需要設(shè)置SOC為0，此時重新根據(jù)安時積分累加SOC。

請參閱圖1，所述低速電動車鋰電池SOC的估算方法所采用的鋰電池管理系統(tǒng)主要包括高壓電池檢測器、單片機和電壓檢測模塊，其中高壓電池檢測器和電壓檢測模塊與鋰電池均并聯(lián)設(shè)置，且高壓電池檢測器和電壓檢測模塊的信號輸出端連接單片機的信號輸入端，從而實現(xiàn)單片機的信息采集。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。