CN106169623B - 一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法及*** - Google Patents

一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法及***，涉及动力锂离子电池剩余容量计算领域。本发明首先对电池进行恒流充电，并通过电池管理***对充电过程中各电池充电信息状态进行提取并筛选；然后选取充电过程中的三个电压点，计算每两个相邻电压点之间充电容量的比值，通过此比值、温度与剩余容量的关系，从而获得电池剩余容量；当电池剩余容量小于预设的警戒容量时，发出电池容量偏低警告。本发明采用离线方式实时计算电池剩余容量，填补了锂离子剩余容量计算的空白。能够及时对严重影响电池***性能的电芯进行更换，以维持新能源车的性能。

Description

一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法及***
技术领域
本发明涉及动力锂离子电池剩余容量计算领域。
背景技术
动力锂离子单体电池具有体积小、能量密度高、比功率高、温度使用范围广、循环寿命长、电压稳定等优点，推进新能源汽车行业迅速发展。但是由于新能源汽车动力部分一般由多支单体电池组合而成，有的电池***电芯数量甚至达到数千支。由于电池制造工艺，电芯工作温度、电池***组装工艺的差异性，导致动力锂离子电池包的电芯剩余容量出现差异，或者有少数电芯容量衰减程度远远高于正常电芯衰减速率，造成整车动力性能出现大幅下降。因此有必要准确知道每支电池剩余容量，对严重影响电池***性能的电芯进行更换。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法及***，目的在于能够实时计算电池剩余电量，及时对严重影响电池***性能的电芯进行更换，以维持新能源车的性能。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法包括：
S1、对电池进行恒流充电，并通过电池管理***对充电过程中各电池充电信息状态进行提取并筛选；
S2、选取充电过程中的三个电压点，计算每两个相邻电压点之间充电容量的比值，通过此比值、温度与剩余容量的关系，从而获得电池剩余容量；
S3、当电池剩余容量小于预设的警戒容量时，发出电池容量偏低警告。
本发明的有益效果是：本发明采用离线方式实时计算电池剩余容量，填补了锂离子剩余容量计算的空白。本发明是依据剩余容量不同衰减程度对应慢充曲线不同的原理而发明的一种计算方法，通过对电池管理***上传至监控平台数据进行筛选，计算出电池***中单体电芯的剩余容量，不需要对电池进行实时测试就可以获得电池当前使用状态，判断电池是否已经达到影响整车性能寿命终点，以达到让电动车更好发挥续航里程，计算速度快、误差小。同时，当部分电池剩余容量过低时，会发出警告，能够让维护人员及时对电池组部分容量过低的电池进行更换，以维持新能源车的高性能。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述S1对各电池充电信息状态进行提取并筛选的条件为：
充电时间连续；
且充电过程中温度T变化小于10℃；
且充电电流i为7A-8A；
且充电起始电压不高于3.25V，充电停止电压不低于3.45V。
进一步，所述S2的具体实现过程包括：
S21、依次选取充电过程中的三个电压点V1、V2和V3；
S22、计算每两个相邻电压点之间的充电容量C1和C2，并获得C2与C1的比值Y；
S23、根据比值Y、温度T与剩余容量的关系，从而获得电池剩余容量C0。
进一步，所述充电容量充电电容其中，t1为充电过程中电压达到V1时刻，t2为充电过程中电压达到V2时刻，t3为充电过程中电压达到V3时刻。
进一步，所述电池剩余容量的计算过程为：C0＝m*Y+n，其中，其中m与n为温度参数，且n＝74.28。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的***，该***包括：
信息提取筛选模块，用于对电池进行恒流充电，并将充电数据通过电池管理***上传至监控平台，在监控平台中对充电过程中各电池充电信息状态进行提取并筛选；
剩余容量计算模块，用于选取充电过程中的三个电压点，计算每两个相邻电压点之间充电容量的比值，通过此比值、温度与剩余容量的关系，从而获得电池剩余容量；
警告模块，用于当电池剩余容量小于预设的警戒容量时，发出电池容量偏低警告。
本发明的有益效果是：本发明采用离线方式实时计算电池剩余容量，填补了锂离子剩余容量计算的空白。本发明是依据剩余容量不同衰减程度对应慢充曲线不同的原理而发明的一种计算***，通过对电池管理***上传至监控平台数据进行筛选，计算出电池***中单体电芯的剩余容量，不需要对电池进行实时测试就可以获得电池当前使用状态，判断电池是否已经达到影响整车性能寿命终点，以达到让电动车更好发挥续航里程，计算速度快、误差小。同时，当部分电池剩余容量过低时，会发出警告，能够让维护人员及时对电池组部分容量过低的电池进行更换，以维持新能源车的高性能。
进一步，信息提取筛选模块中对各电池充电信息状态进行提取并筛选的条件为：
充电时间连续；
且充电过程中温度T变化小于10℃；
且充电电流i为7A-8A；
且充电起始电压不高于3.25V，充电停止电压不低于3.45V。
进一步，剩余容量计算模块包括：
电压选取模块，用于依次选取充电过程中的三个电压点V1、V2和V3；
容量比值计算模块，用于计算每两个相邻电压点之间的充电容量C1和C2，并获得C2与C1的比值Y；
电池剩余容量计算模块，用于根据比值Y、温度T与剩余容量的关系，从而获得电池剩余容量C0。
进一步，所述充电容量充电电容其中，t1为充电过程中电压达到V1时刻，t2为充电过程中电压达到V2时刻，t3为充电过程中电压达到V3时刻。
进一步，电池剩余容量的计算过程为：C0＝m*Y+n，其中，其中m与n为温度参数，且n＝74.28。
附图说明
图1为本发明所述的离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法流程图；
图2为本发明所述的S2的流程图；
图3为本发明实施例所述的不同剩余容量百分比所对应的慢充曲线图；
图4为本发明实施例所述的充电电流为7.5A时的慢充曲线图；
图5为本发明实施例所述的比值Y与电芯剩余容量的关系图，其中温度为23℃至27℃；
图6为本发明所述的离线计算动力锂离子电池剩余容量的***的原理示意图；
图7为剩余容量计算模块的原理示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、信息提取筛选模块，2、剩余容量计算模块，3、警告模块，4、电压选取模块，5、容量比值计算模块，6、电池剩余容量计算模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提出了一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法，所述方法包括：
S1、对电池进行恒流充电，并通过电池管理***对充电过程中各电池充电信息状态进行提取并筛选；
S2、选取充电过程中的三个电压点，计算每两个相邻电压点之间充电容量的比值，通过此比值、温度与剩余容量的关系，从而获得电池剩余容量；
S3、当电池剩余容量小于预设的警戒容量时，发出电池容量偏低警告。
本实施例采用离线方式实时计算电池剩余容量，填补了锂离子剩余容量计算的空白。本实施例是依据剩余容量不同衰减程度对应慢充曲线不同的原理而发明的一种计算方法，通过对电池管理***上传至监控平台数据进行筛选，计算出电池***中单体电芯的剩余容量，不需要对电池进行实时测试就可以获得电池当前使用状态，判断电池是否已经达到影响整车性能寿命终点，以达到让电动车更好发挥续航里程，计算速度快、误差小。同时，当部分电池剩余容量过低时，会发出警告，能够让维护人员及时对电池组部分容量过低的电池进行更换，以维持新能源车的高性能。
通常情况下，当电池剩余容量小于额定容量的80％时，即可发出容量偏低的警告，以提醒维护人员进行维护和更换。
优选的，所述S1对各电池充电信息状态进行提取并筛选的条件为：
充电时间连续；
且充电过程中温度变化小于10℃；
且充电电流i为7A-8A；
且充电起始电压不高于3.25V，充电停止电压不低于3.45V。
通过上述条件对个电池的充电信息状态进行提取和筛选，能够有效剔除干扰或不符合计算条件的电池，更有利于对电池容量进行快速的计算。
优选的，如图2所示，所述S2的具体实现过程包括：
S21、依次选取充电过程中的三个电压点V1、V2和V3；
S22、计算每两个相邻电压点之间的充电容量C1和C2，并获得C2与C1的比值Y；
S23、根据比值Y、温度T与剩余容量的关系，从而获得电池剩余容量C0。
所述充电容量充电电容其中，t1为充电过程中电压达到V1时刻，t2为充电过程中电压达到V2时刻，t3为充电过程中电压达到V3时刻。
所述电池剩余容量的计算过程为：C0＝m*Y+n，其中，其中m与n为温度参数，且n＝74.28。
基于上述实施例所提出的方法，下面采用该方法对纯电动车辆电池进行验证，验证方法即为将运行中的车辆电池***依据国标测试流程进行测试，得出每支电池实际容量，然后根据本实施例所提出的方法分析监控平台中适合条件的慢充数据，计算电池容量。将计算值与实验测试值进行对比。验证共进行三次，第一次充电起始最高、最低温度分别为22℃、20℃，充电末端最高、最低温度为25℃、20℃；第二次充电起始最高、最低温度分别为33℃、30℃，充电末端最高、最低温度为34℃、32℃；第三次充电起始最高、最低温度分别为15℃、17℃，充电末端最高、最低温度为18℃、22℃。
如下表1所示，依据三次验证可知，计算误差最大值为2.76％，最低值为-1.24％，计算误差小。依据该方法可以很好掌握电池***状态，必要时可以进行更换电池，提高电池综合性能。
表1
如图3所示为不同剩余容量百分比所对应的慢充曲线，如图4所示为充电电流为7.5A时的慢充曲线图，横坐标为数据个数，纵坐标表示充电电压，A、B、C三点电压分别为3.30V、3.40V和3.45V，即为在充电过程中所选取的三个电压点，AF长度表示电压由3.30V至3.40V之间充电容量，此容量BD表示电压由3.40V至3.45V之间充电容量，此容量BD与AF的比值即为Y。
如图5所示为比值Y与电芯剩余容量关系式，此时的温度为23℃至27℃，由图可以看出常温条件下，比值Y与电芯剩余容量具有很好的线性关系。
实施例2
如图6所示，本实施例提出了一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的***，该***包括：
信息提取筛选模块1，用于对电池进行恒流充电，并将充电数据通过电池管理***上传至监控平台，在监控平台中对充电过程中各电池充电信息状态进行提取并筛选；
剩余容量计算模块2，用于选取充电过程中的三个电压点，计算每两个相邻电压点之间充电容量的比值，通过此比值、温度与剩余容量的关系，从而获得电池剩余容量；
警告模块3，用于当电池剩余容量小于预设的警戒容量时，发出电池容量偏低警告。
本实施例采用离线方式实时计算电池剩余容量，填补了锂离子剩余容量计算的空白。本实施例是依据剩余容量不同衰减程度对应慢充曲线不同的原理而发明的一种计算***，通过对电池管理***上传至监控平台数据进行筛选，计算出电池***中单体电芯的剩余容量，不需要对电池进行实时测试就可以获得电池当前使用状态，判断电池是否已经达到影响整车性能寿命终点，以达到让电动车更好发挥续航里程，计算速度快、误差小。同时，当部分电池剩余容量过低时，会发出警告，能够让维护人员及时对电池组部分容量过低的电池进行更换，以维持新能源车的高性能。
优选的，信息提取筛选模块1中对各电池充电信息状态进行提取并筛选的条件为：
充电时间连续；
且充电过程中温度T变化小于10℃；
且充电电流i为7A-8A；
且充电起始电压不高于3.25V，充电停止电压不低于3.45V。
进一步，如图7所示，剩余容量计算模块2包括：
电压选取模块4，用于依次选取充电过程中的三个电压点V1、V2和V3；
容量比值计算模块5，用于计算每两个相邻电压点之间的充电容量C1和C2，并获得C2与C1的比值Y；
电池剩余容量计算模块6，用于根据比值Y、温度T与电池剩余容量的关系，从而获得电池剩余容量C0。
所述充电容量充电电容其中，t1为充电过程中电压达到V1时刻，t2为充电过程中电压达到V2时刻，t3为充电过程中电压达到V3时刻。
电池剩余容量的计算过程为：C0＝m*Y+n，其中，其中m与n为温度参数，且n＝74.28。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法，其特征在于，它包括：
S1、对电池进行恒流充电，并将充电数据通过电池管理***上传至监控平台，在监控平台中对充电过程中各电池充电信息状态进行提取并筛选；
S2、选取充电过程中的三个电压点，计算每两个相邻电压点之间充电容量的比值，通过此比值、温度与剩余容量的关系：C0＝m*Y+n，从而获得电池剩余容量；
S3、当电池剩余容量小于预设的警戒容量时，发出电池容量偏低警告；
其中，m与n为温度参数，且Y为两个相邻电压点之间充电容量的比值。
2.根据权利要求1所述的一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法，其特征在于，S1对各电池充电信息状态进行提取并筛选的条件为：
充电时间连续；
且充电过程中温度T变化小于10℃；
且充电电流i为7A-8A；
且充电起始电压不高于3.25V，充电停止电压不低于3.45V。
3.根据权利要求1所述的一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法，其特征在于，S2的具体实现过程包括：
S21、依次选取充电过程中的三个电压点V1、V2和V3；
S22、计算每两个相邻电压点之间的充电容量C1和C2，并获得C2与C1的比值Y；
S23、根据比值Y、温度T与剩余容量的关系，从而获得电池剩余容量C0。
4.根据权利要求3所述的一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的方法，其特征在于，所述充电容量充电电容其中，t1为充电过程中电压达到V1时刻，t2为充电过程中电压达到V2时刻，t3为充电过程中电压达到V3时刻。
5.一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的***，其特征在于，它包括：
信息提取筛选模块(1)，用于对电池进行恒流充电，并将充电数据通过电池管理***上传至监控平台，在监控平台中对充电过程中各电池充电信息状态进行提取并筛选；
剩余容量计算模块(2)，用于选取充电过程中的三个电压点，计算每两个相邻电压点之间充电容量的比值，通过此比值、温度与剩余容量的关系：C0＝m*Y+n，从而获得电池剩余容量；
警告模块(3)，用于当电池剩余容量小于预设的警戒容量时，发出电池容量偏低警告；
其中，m与n为温度参数，且Y为两个相邻电压点之间充电容量的比值。
6.根据权利要求5所述的一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的***，其特征在于，信息提取筛选模块(1)中对各电池充电信息状态进行提取并筛选的条件为：
充电时间连续；
且充电过程中温度T变化小于10℃；
且充电电流i为7A-8A；
且充电起始电压不高于3.25V，充电停止电压不低于3.45V。
7.根据权利要求5所述的一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的***，其特征在于，剩余容量计算模块(2)包括：
电压选取模块(4)，用于依次选取充电过程中的三个电压点V1、V2和V3；
容量比值计算模块(5)，用于计算每两个相邻电压点之间的充电容量C1和C2，并获得C2与C1的比值Y；
电池剩余容量计算模块(6)，用于根据比值Y、温度T与剩余容量的关系，从而获得电池剩余容量C0。
8.根据权利要求7所述的一种离线计算动力锂离子电池剩余容量的***，其特征在于，所述充电容量充电电容其中，t1为充电过程中电压达到V1时刻，t2为充电过程中电压达到V2时刻，t3为充电过程中电压达到V3时刻。
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