CN104360285B - 一种基于改进的安时积分法的电池容量修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于改进的安时积分法的电池容量修正方法，步骤如下：电池组车载运行；利用安时积分法计算SOC；判断电池电量是否过低；判断最低电池电压Vmin是否低于容量修正模式门槛电压Vmdy；进入容量修正模式；进行容量修正，然后退出容量修正模式；电池充电，计算SOC；判断电池组最高电压Vmax是否大于充电截止电压Vh；充电结束，保存此次充电过程累积的电池容量Q，并替代之前的电池容量Qn，同时修改当前的电池容量值为Q，修改SOC值。本发明在电池进行充电的末期，对电池的SOC值和存储的电量值进行校正，使得每次充电完成能得到准确的SOC初始值，同时电池放电末期可以选择进入电池容量校准模式，来校准当前电池的容量，从而消除电池老化带来的计算误差。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于改进的安时积分法的电池容量修正方法。
背景技术
电池剩余电量又称电池荷电状态(State of Charge，SOC)是表示电池当前可供用电设备使用的电量多少的参数之一，SOC可以为电动汽车整车的能量管理策略提供重要依据。准确估算电池剩余电量可以在电池使用时使SOC维持在合理的范围内，防止出现过充或者过放对电池造成损伤，为合理利用电池，延长电池使用寿命，降低电池使用成本提供了重要依据。准确估算SOC值是电池管理系统的重要任务之一。
目前国内外对电池SOC估算已做了大量研究。实际产品应用中由于电池管理系统硬件实现的限制，常用的方法是开路电压和安时积分相结合的方法，此外还有卡尔曼滤波法和神经网络法。
卡尔曼滤波，神经网络：运算量大，硬件受限，算法本身不成熟，未得到大量实际应用。
开路电压法：该方法需要对电池进行长时间的静置并且需要电池的ocv曲线有较大斜率，但是，磷酸铁锂电池具有较平坦的充放电曲线，所以该方法不适用于磷酸铁锂电池的soc估算。
安时积分法：该方法是对电流进行对时间的积分来计算输入和输出电池的能量，通过与额定容量的比值确定soc的值。该方法的缺点是，初始soc值的确定必须准确，否则会有很大的误差，随着时间的延长，会有较大的累积误差，并且当电池使用较长时间后会出现老化，安时积分法的计算精度也会下降。
中国发明专利(专利号：201410074003，专利名称：锂离子电池在充电过程中的SOC在线检测与修正方法)，该专利通过测试不同放电倍率下的SOC-V曲线以及电压差值，得到3rd-SOC关系，在计算soc时通过电池电压对SOC进行修正。但是这种方法的不当之处：
(1)锂电池，特别是磷酸铁锂电池的放电曲线，线性度很差，电池容量在90％到20％之间的电压差只有200mV，这样对电压采样精度有较高要求，且容易造成计算误差；
(2)各个厂家的电池性能不一致性较大，且同一电池在长时间使用后的性能也会发生较大变化，这样就造成适应不同厂家的电池时的需要大量的测试工作，并且不能解决电池老化后soc计算精度降低的问题。
中国发明专利(专利号：201110165914X，专利名称：蓄电池剩余容量及健康状况预测方法)，虽然也是纠正电池老化对电量预测的影响，但是该专利存在两处缺陷：
(1)计算老化电池容量的方法是该方法通过当前电池电压V1确定公式中的SOC值，当前电压V1不是经过静置之后的电压，不适用与开路电压发确定SOC，所以这种计算方法精度会收影响；
(2)专利中使用的开路电压法与安时积分发相结合的方法适用于电压线性度较好的铅酸电池，但是不适用与锂电池。
中国发明专利(专利号：2013107193759，专利名称：一种基于卡尔曼滤波的自校正电池SOC估算方法)，这个专利可以解决安时积分法在长时间运行之后会产生累积误差的问题，但是不能解决电池老化造成容量变化对SOC计算的影响。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于改进的安时积分法的电池容量修正方法，它具有针对安时积分法的缺点，本发明在电池进行充电的末期，对电池的SOC值和存储的电量值进行校正，使得每次充电完成能得到准确的SOC初始值，同时电池放电末期可以选择进入电池容量校准模式，来校准当前电池的容量，从而消除电池老化带来的计算误差的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于改进的安时积分法的电池容量修正方法，包括如下步骤：
步骤(1)：电池组车载运行；
步骤(2)：实时获取电池组的单体电池电压Vi、最高电池电压Vmax、最低电池电压Vmin、充放电电流I；利用安时积分法计算SOC；
步骤(3)：判断电池电量是否过低，如果是就进入步骤(4)；如果否就返回步骤(2)；
步骤(4)：判断最低电池电压Vmin是否低于容量修正模式门槛电压Vmdy，如果是就进入步骤(5)；如果否就进入步骤(6)；
步骤(5)：进入容量修正模式；进行容量修正，然后退出容量修正模式；进入步骤(7)；
步骤(6)：电池充电，计算SOC；进入步骤(7)；
步骤(7)：判断电池组最高电压Vmax是否大于充电截止电压Vh，如果大于就进入步骤(8)；否则返回步骤(6)；
步骤(8)：充电结束，保存此次充电过程累积的电池容量Q，并替代之前的电池容量Qn，同时修改当前的电池容量值为Q，修改SOC值。
所述步骤(5)的步骤包括：
步骤(5-1)：进入容量修正模式；清空电池容量计算变量；
步骤(5-2)：电池充电，进行SOC的积分计算；
步骤(5-3)：判断是否满足容量修正条件，如果是就进入步骤(5-4)；如果否就进入步骤(5-6)；
步骤(5-4)：判断电池组最高电压Vmax是否大于充电截止电压Vh，如果大于就进入步骤(5-5)；否则返回步骤(5-2)；
步骤(5-5)：电池充电结束，修改SOC值，修改电池容量Qn；进入步骤(1)；
步骤(5-6)：退出容量修正模式，进入步骤(7)。
所述容量修正模式是指通过手动进入或者自动捕捉到的一个状态，在这个状态内进行步骤(5)操作，出现放电状态或者Vmax>Vh时，自动退出该模式。
所述步骤(5-2)中进行SOC的积分计算的公式为：
其中，SOC的参数含义是当前电池SOC值，SOC0的参数含义是初始SOC值，t的参数含义是时间，累积电池容量临时变量Q。
本发明的有益效果：
1.本发明在电池进行充电的末期，对电池的SOC值和存储的电量值进行校正，使得每次充电完成能得到准确的SOC初始值，同时电池放电末期可以选择进入电池容量校准模式，来校准当前电池的容量，从而消除电池老化带来的计算误差的优点。
2本发明用于解决电动大巴车，在换电模式应用下，磷酸铁锂电池组SOC计算精度的提高；
3易于实现，充分利用换电模式电动大巴的运行特点进行安时积分法的校准和修正，来提高SOC估算的精度；
4每个电池充放电循环进行初始SOC值标定，消除一个循环内的累积误差，不会产生长时间的累积误差；
5可以自动跟踪电池的健康状况并修正当前电池的容量，通过修正安时积分法公式里的分母，消除电池老化带来的计算误差。
6.本发明方法也可以避免累积误差的产生，并且更易于工程实现。
7.以一个充放电循环为单位来计算和校准电池能量值和soc值，避免产生长时间的误差累积
8.自动电池容量计算，并对soc计算公式进行修正，消除电池老化带来的计算误差。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于改进的安时积分法的电池容量修正方法，包括如下步骤：
步骤(1)：电池组车载运行；
步骤(2)：实时获取电池组的单体电池电压Vi、最高电池电压Vmax、最低电池电压Vmin、充放电电流I；利用安时积分法计算SOC；
步骤(3)：判断电池电量是否过低，如果是就进入步骤(4)；如果否就返回步骤(2)；
步骤(4)：判断最低电池电压Vmin是否低于容量修正模式门槛电压Vmdy，如果是就进入步骤(5)；如果否就进入步骤(6)；
步骤(5)：进入容量修正模式；进行容量修正，然后退出容量修正模式；进入步骤(7)；
步骤(6)：电池充电，计算SOC；进入步骤(7)；
步骤(7)：判断电池组最高电压Vmax是否大于充电截止电压Vh，如果大于就进入步骤(8)；否则返回步骤(6)；
步骤(8)：充电结束，保存此次充电过程累积的电池容量Q，并替代之前的电池容量Qn，同时修改当前的电池容量值为Q，修改SOC值。
所述步骤(5)的步骤包括：
步骤(5-1)：进入容量修正模式；清空电池容量计算变量；
步骤(5-2)：电池充电，进行SOC的积分计算；其中SOC的参数含义是当前电池SOC值，SOC0的参数含义是初始SOC值，t的参数含义是时间，累积电池容量临时变量Q；
步骤(5-3)：判断是否满足容量修正条件，如果是就进入步骤(5-4)；如果否就进入步骤(5-6)；
步骤(5-4)：判断电池组最高电压Vmax是否大于充电截止电压Vh，如果大于就进入步骤(5-5)；否则返回步骤(5-2)；
步骤(5-5)：电池充电结束，修改SOC值，修改电池容量Qn；进入步骤(1)；
步骤(5-6)：退出容量修正模式，进入步骤(7)。
所述容量修正模式是指通过手动进入或者自动捕捉到的一个状态，在这个状态内进行步骤(5)操作，出现放电状态或者Vmax>Vh时，自动退出该模式。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (4)
1.一种基于改进的安时积分法的电池容量修正方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤(1)：电池组车载运行；
步骤(2)：实时获取电池组的单体电池电压Vi、最高电池电压Vmax、最低电池电压Vmin、充放电电流I；利用安时积分法计算SOC；
步骤(3)：判断电池电量是否过低，如果是就进入步骤(4)；如果否就返回步骤(2)；
步骤(4)：判断最低电池电压Vmin是否低于容量修正模式门槛电压Vmdy，如果是就进入步骤(5)；如果否就进入步骤(6)；
步骤(5)：进入容量修正模式；进行容量修正，然后退出容量修正模式；进入步骤(7)；
步骤(6)：电池充电，计算SOC；进入步骤(7)；
步骤(7)：判断电池组最高电压Vmax是否大于充电截止电压Vh，如果大于就进入步骤(8)；否则返回步骤(6)；
步骤(8)：充电结束，保存此次充电过程累积的电池容量Q，并替代之前的电池容量Qn，同时修改当前的电池容量值为Q，修改SOC值。
2.如权利要求1所述的一种基于改进的安时积分法的电池容量修正方法，其特征是，所述步骤(5)的步骤包括：
步骤(5-1)：进入容量修正模式；清空电池容量计算变量；
步骤(5-2)：电池充电，进行SOC的积分计算；
步骤(5-3)：判断是否满足容量修正条件，如果是就进入步骤(5-4)；如果否就进入步骤(5-6)；
步骤(5-4)：判断电池组最高电压Vmax是否大于充电截止电压Vh，如果大于就进入步骤(5-5)；否则返回步骤(5-2)；
步骤(5-5)：电池充电结束，修改SOC值，修改电池容量Qn；进入步骤(1)；
步骤(5-6)：退出容量修正模式，进入步骤(7)。
3.如权利要求1所述的一种基于改进的安时积分法的电池容量修正方法，其特征是，所述容量修正模式是指通过手动进入或者自动捕捉到的一个状态，在这个状态内进行步骤(5)操作，出现放电状态或者Vmax>Vh时，自动退出该模式。
4.如权利要求2所述的一种基于改进的安时积分法的电池容量修正方法，其特征是，所述步骤(5-2)中进行SOC的积分计算的公式为：
其中，SOC的参数含义是当前电池SOC值，SOC0的参数含义是初始SOC值，t的参数含义是时间，Q是累积电池容量临时变量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 250101 Electric Power Intelligent Robot Production Project 101 in Jinan City, Shandong Province, South of Feiyue Avenue and East of No. 26 Road (ICT Industrial Park) Patentee after: National Network Intelligent Technology Co., Ltd. Address before: Xinluo Avenue high tech Zone of Ji'nan City, Shandong province 250101 silver bearing No. 2008 building B block 626 Patentee before: Shandong Luneng Intelligent Technology Co., Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201211 Address after: Room 902, 9 / F, block B, Yinhe building, 2008 Xinluo street, hi tech Zone, Jinan City, Shandong Province Patentee after: Shandong Luneng Software Technology Co.,Ltd. intelligent electrical branch Address before: 250101 power intelligent robot production project 101 south of Feiyue Avenue and east of No.26 Road (in ICT Industrial Park) in Suncun District of Gaoxin, Jinan City, Shandong Province Patentee before: National Network Intelligent Technology Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Room 902, 9 / F, block B, Yinhe building, 2008 Xinluo street, hi tech Zone, Jinan City, Shandong Province Patentee after: Shandong luruan Digital Technology Co.,Ltd. smart energy branch Address before: Room 902, 9 / F, block B, Yinhe building, 2008 Xinluo street, hi tech Zone, Jinan City, Shandong Province Patentee before: Shandong Luneng Software Technology Co.,Ltd. intelligent electrical branch |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |