CN104360286B - 一种锂离子电池荷电状态估算修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池荷电状态估算修正方法，包括以下步骤，步骤1、根据整车运行模式判断是否进入怠速模式，若是，执行步骤2；若否，结束；步骤2、计算怠速时间t；步骤3、根据动力电池包的温度T、总电压V及不同温度下开路电压与SOC对应关系曲线，查表估算开路电压荷电状态SOC_ocv；步骤4、根据怠速时间t及开路电压荷电状态SOC_ocv，对当前状态下荷电状态SOC_current进行修正得最终SOC。本发明能够减小安时积分法电流误差及动力电池长时间工作带来的累积误差。

Description

一种锂离子电池荷电状态估算修正方法

技术领域

本发明属于汽车电池管理技术，具体涉及一种锂离子电池荷电状态估算修正方法。

背景技术

在石油和天然气等能源日渐匮乏的今天，开发和寻找新的能源是当务之急。对于既有的动力源，例如各种类型的蓄电池，人们也给与了高度重视，投入了大量的人力、物力来研究和开发。随着面向汽车领域的能源存储应用，如风力发电、光伏电池和混合动力汽车的发展，锂电池的应用日益普遍，进而提出了对更安全、更高性能电池监控和保护系统的需求。为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效地管理和控制。动力电池的荷电状态SOC是表征电池状态的重要参数之一，因此准确估算SOC是电池安全的重要保证。

由于动力电池在使用过程中表现的高度非线性，使得对SOC的准确估计具有很大难度。电池的荷电状态跟放电电流、工作温度、老化程度及自放电等主要参数有关系，但无法由一个精确的数学模型定义。传统的SOC 基本估算方法有开路电压法、内阻法和安时积分法，近年来又相继研发出许多估算电池SOC的新型算法，例如自适应神经推断模型、卡尔曼滤波算法等。开路电压适用于测试稳定状态下的电池SOC，在汽车行驶过程中不宜单独使用。内阻法是根据蓄电池的内阻与SOC之间的关系估算SOC。但电池的内阻受多方面的因素影响，测试结果易受干扰，可信度不高。安时积分算法通过对电流积分的方法记录从蓄电池输出的能量或者输入蓄电池的能量，再根据充放电的起始SOC状态，就可以计算出蓄电池的SOC。该方法最为直接明显，而且简单易行，具有较高精度，但长时间工作会带来较大的累积误差。

目前已有许多专利对安时积分法带来的累计误差进行研究，如CN 103529393 A公开了一种汽车动力锂电池SOC估算方法，该专利申请根据动力电池搁置时间对初始SOC进行估算，但没有考虑动力电池使用过程中，特别是搭载到整车上，如何消除安时积分带来的累计误差；又如CN 103616646 A公开了一种利用OCV_SOC曲线修正SOC的方法，该专利申请是根据最小单体电压进行开路电压查表估算初始SOC，亦是重点解决初始SOC的问题，同样没有对整车动态下安时积分累计误差进行考虑。

因此，有必要开发一种的新的锂离子电池荷电状态估算修正方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池荷电状态估算修正方法，以减小了安时积分法电流误差及动力电池长时间工作带来的累积误差。

本发明所述的锂离子电池荷电状态估算修正方法，包括以下步骤：

步骤1、根据整车运行模式判断是否进入怠速模式，若是，执行步骤2；若否，结束；

步骤2、计算怠速时间t；

步骤3、根据动力电池包的温度T、总电压V及不同温度下开路电压与SOC对应关系曲线，查表估算开路电压荷电状态SOC_ocv；

步骤4、根据怠速时间t及开路电压荷电状态SOC_ocv，对当前状态下荷电状态SOC_current进行修正得最终SOC；

4a、判断怠速时间t是否大于M分钟，若是，执行4b；若否，则SOC=SOC_current；

4b、判断是否满足| SOC_current- SOC_ocv |≥ΔSOC，若是，则当SOC_current- SOC_ocv ≥ΔSOC时，SOC=SOC_current-ΔK；当SOC_current- SOC_ocv ≤-ΔSOC时，SOC=SOC_current+ΔK；其中，ΔSOC是系统要求中对估算SOC的具体精度误差值，ΔK为修正量；若否，则SOC=SOC_current。

所述步骤3中的开路电压荷电状态SOC_ocv估算具体为：通过试验得到不同温度T下开路电压和SOC的关系：SOC_ocv= SOC_ocv (T,V)。

所述步骤4b中，ΔK=| SOC_current- SOC_ocv |。

本发明具有以下优点：本发明综合考虑整车怠速模式下，不同温度开路电压特性、电池搁置时间等因素对荷电状态估算的影响，有效地减小了安时积分法因电流误差及动力电池长时间工作带来的累积误差，与现有技术比较，本发明在整车动态下，增加怠速模式修正策略，增加了修正计划，提高了SOC估算精度。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示的锂离子电池荷电状态估算修正方法，包括以下步骤：

步骤1、根据整车运行模式判断是否进入怠速模式，若是，执行步骤2；若否，结束。整车处于怠速模式下，动力电池并无动力输出，默认为搁置状态。

具体的，通过整车控制器HCU（Hybrid Controlling Unit）判断发动机转速及动力电池总电流等因素来判断整车是否进入怠速模式。

步骤2、计算怠速时间t。

具体的，当判断整车进入怠速模式后，开始计算怠速时间t。

步骤3、根据动力电池包的温度T、总电压V及不同温度下开路电压与SOC对应关系曲线，查表估算开路电压荷电状态SOC_ocv；

具体的：通过试验得到不同温度T下开路电压（Open Circuit Voltage）和SOC（State of Charge）的关系：SOC_ocv= SOC_ocv (T,V)。

步骤4、根据怠速时间t及开路电压荷电状态SOC_ocv，对当前状态下荷电状态SOC_current进行修正得最终SOC。

具体如下：

4a、判断怠速时间t是否大于M分钟， M分钟是通过实验标定出来的，若是，执行4b；若否，则SOC=SOC_current，结束本流程。

4b、判断是否满足| SOC_current- SOC_ocv |≥ΔSOC，若是，则当SOC_current- SOC_ocv ≥ΔSOC时，SOC=SOC_current-ΔK；当SOC_current- SOC_ocv ≤-ΔSOC时，SOC=SOC_current+ΔK；若否，则SOC=SOC_current，结束本流程。

其中，ΔSOC是系统要求中对估算SOC的具体精度误差值，其根据汽车用动力电池荷电状态估算精度国家标准《QC_T897-2011电动汽车用电池管理系统技术条件》进行设定，ΔK为修正量，ΔK=| SOC_current- SOC_ocv |。

本发明使用的一种锂离子电池荷电状态估算修正方法，除根据搁置时间进行SOC初始值估算外，还增加了一种整车动态过程中的SOC修正方法。根据怠速模式时间长短，确定对当前SOC的修正系数 ，增加了SOC修正机会，更加有效地减小了安时积分法因电流精度及长时间工作带来的累积误差，大大提高了安时积分法的适用性。

Claims (3)

1.一种锂离子电池荷电状态估算修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据整车运行模式判断是否进入怠速模式，若是，执行步骤2；若否，结束；

步骤2、计算怠速时间t；

步骤3、根据动力电池包的温度T、总电压V及不同温度下开路电压与SOC对应关系曲线，查表估算开路电压荷电状态SOC_ocv；

步骤4、根据怠速时间t及开路电压荷电状态SOC_ocv，对当前状态下荷电状态SOC_current进行修正得最终SOC；

4a、判断怠速时间t是否大于M分钟，若是，执行4b；若否，则SOC=SOC_current；

4b、判断是否满足| SOC_current- SOC_ocv |≥ΔSOC，若是，则当SOC_current- SOC_ocv ≥ΔSOC时，SOC=SOC_current-ΔK；当SOC_current- SOC_ocv ≤-ΔSOC时，SOC=SOC_current+ΔK；其中，ΔSOC是系统要求中对估算SOC的具体精度误差值，ΔK为修正量；若否，则SOC=SOC_current。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池荷电状态估算修正方法，其特征在于：所述步骤3中的开路电压荷电状态SOC_ocv估算具体为：通过试验得到不同温度T下开路电压和SOC的关系：SOC_ocv= SOC_ocv (T,V)。

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池荷电状态估算修正方法，其特征在于：所述步骤4b中，ΔK=| SOC_current- SOC_ocv |。