CN106526495A - 电池包soc估算方法以及电池包soc估算*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池包SOC估算方法，其应用于电动汽车中用于估算电池包的SOC；所述电池包包括若干电池单体；所述电池包SOC估算方法包括如下步骤：实时采集所述若干单体电池的电压以及总电流；对所述若干单体电池的电压进行比较以获得最高电压单体电池以及最低电压单体电池；判断所述电池包是否为恒流充电状态；若所述电池包为恒流充电状态，估算所述最高电压单体电池的容量以及最低电压单体电池的容量；估算所述最高电压单体电池的SOC以及最低电压单体电池的SOC；估算所述电池包的SOC。本发明提供的电池包SOC估算方法能够在若干单体电池一致性不好的情况估算出精度较高的电池包SOC。本发明还提供一种电池包SOC估算***。
Description
【技术领域】
本发明涉及电动汽车电池管理***领域，尤其涉及一种电池包SOC估算方法以及电池包SOC估算***。
【背景技术】
电池荷电状态(State of Charge，SOC)的准确估算是电动汽车电池充放电控制和动力优化管理的重要依据，直接影响电池的使用寿命和汽车的动力性能，并能预测电动汽车的续驶里程。电动汽车的电池包通常包括若干单体电池以满足电动汽车较大的输出功率及较远的行驶里程。
现有的电池包的SOC估算方法为采用电池包中最低电压的单体电池来估算或者采用电池包的平均电压来估算。然而，对于前者在电池包充电过程中，当电池包中最高电压的单体电池达到充电截止电压时，电池包的SOC还没有到达100％，进而无法保证电池包在充电过程中的SOC精度。对于后者由于电池包中的若干单体电池随着电池包的使用以及受外界环境的影响，若干单体电池的一致性会变差，进而导致平均电压也无法保证电池包充放电时的SOC精度。
鉴于此，实有必要提供一种新的电池包SOC估算方法以及电池包SOC估算***以克服上述缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种电池包SOC估算方法以及电池包SOC估算***，所述电池包的SOC估算方法电池包SOC估算***能够在若干单体电池的一致性不好的情况下估算出精度较高的电池包SOC。
为了实现上述目的，本发明提供一种电池包SOC估算方法，其应用于电动汽车中用于估算电池包的SOC；所述电池包包括若干电池单体；所述电池包SOC估算方法包括如下步骤：
实时采集所述若干单体电池的电压以及总电流；
对所述若干单体电池的电压进行比较以获得最高电压单体电池以及最低电压单体电池；
判断所述电池包是否为恒流充电状态；若所述电池包为恒流充电状态，估算所述最高电压单体电池的容量以及最低电压单体电池的容量；
估算所述最高电压单体电池的SOC以及最低电压单体电池的SOC；
估算所述电池包的SOC。
本发明还提供一种电池包SOC估算***，其应用于电动汽车中用于估算电池包的SOC；所述电池包包括若干电池单体；所述电池包SOC估算***包括采集模块、比较模块、判断模块以及计算模块；所述采集模块用于实时采集所述若干单体电池的电压以及总电流；所述比较模块用于对所述若干单体电池的电压进行比较以获得最高电压单体电池以及最低电压单体电池；所述判断模块用于判断所述电池包是否为恒流充电状态；若所述电池包为恒流充电状态，则产生计算指令；所述计算模块用于接收所述计算指令依次估算所述最高电压单体电池的容量以及最低电压单体电池的容量、所述最高电压单体电池的SOC及最低电压单体电池的SOC以及所述电池包的SOC。
本发明提供的电池包SOC估算方法以及电池包SOC估算***，通过分别估算最高电压单体电池的容量、最高电压单体电池的SOC、最低电压单体电池的容量以及最低电压单体电池的SOC，接着再依据所得数据来估算电池包的SOC，能够保证在所述若干单体电池的一致性不好的情况下仍能估算出精度较高的电池包SOC。
【附图说明】
图1为本发明提供的电池包SOC估算***的功能模块图。
图2为本发明提供的电池包SOC估算方法的流程图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
请再参阅图1，其为本发明实施例中提供的电池包SOC估算***的功能模块图。电池包SOC估算***100应用于电动汽车中用于估算电池包的SOC。进一步地，所述电池包包括若干单体电池。在本实施方式中，所述单体电池为圆柱形磷酸铁锂电池。具体地，所述电池包SOC估算***100包括采集模块10、比较模块20、判断模块30以及计算模块40。可以理解地，上述各功能模块可以软件程序的形式存储于所述电动汽车的存储器中，也可为具有特定功能的硬件，例如，烧录有特定软件程序的芯片。
下面结合图2对上述各功能模块进行详细的介绍。
如图2所示，其为本发明实施例中电池包SOC估算方法的流程图。所应说明的是，本发明的方法并不受限于下述步骤的顺序，且其他实施例中，本发明的方法可以只包括以下所述步骤的其中一部分，或者其中的部分步骤可以被删除。
S01，所述采集模块10用于实时采集所述若干单体电池的电压以及总电流。在本实施方式中，所述采集模块10为电池管理***中的采集板。
S02，所述比较模块20用于对所述若干单体电池的电压进行比较以获得最高电压单体电池以及最低电压单体电池。在本实施方式中，所述比较模块20采用逐一比较法对所述若干单体电池的电压逐一进行比较。
S03，所述判断模块30用于判断所述电池包是否为恒流充电状态。若所述电池包为恒流充电状态，则产生计算指令并进入步骤S04；若所述电池包没有处于恒流充电状态，则继续判断。
S04，所述计算模块40用于接收所述计算指令开始估算所述最高电压单体电池的容量以及最低电压单体电池的容量。
在本实施方式中，所述计算模块40采用容量增量法(ICA)来估算最高电压单体电池的容量以及最低电压单体电池的容量。在恒流状态下，由所述单体电池的自身特性决定，在固定的SOC点，所述单体电池吸收电荷能力最强，即相同的电压间隔，电池恒流情况下充进去的电量最多，且这些特征点不随所述单体电池的老化以及充电倍率的变化而变化。因此，在本实施方式中，采用容量增量法更新所述最高电压单体电池的容量以及所述最低电压单体电池的容量。
具体地，所述容量增量法所采用的公式如公式1所示：
其中，Soc1和Soc2为所述单体电池的SOC的两个特征点，所述两个特征点的特征为在充电过程中所述单体电池的电压变化1mv时相对充进去的电荷量的两个峰值。可以理解，所述两个特征点可以通过实验室方法获得，例如，在所述电池包充电的过程中检测所述单体电池的充电电流和电压，从而检测到所述单体电池的特征点。进一步地，通过记录所述两个特征点间充进去的电荷量，从而估算出所述单体电池的容量。
S05，所述计算模块40还用于估算所述最高电压单体电池的SOC以及最低电压单体电池的SOC。在本实施方式中，所述计算模块40依据所述电池包的输出电流、温度及所述单体电池的电压，并使用卡尔曼滤波算法来估算所述最高电压单体电池的SOC以及所述最低电压单体电池的SOC。
S06，进一步地，所述计算模块40还用于估算所述电池包的SOC。
具体地，由于所述单体电池的SOC定义为：电池的剩余可用容量比上电池的实际最大可用容量，如公式2所示：
而所述电池包的可用容量受所述最低电压单体电池决定；所述电池包的实际最大可用容量是由所述最高电压单体电池以及所述最低电压单体电池决定。因此，所述电池包的SOC的估算可依据所述单体电池SOC的定义进行，如公式3所示：
进一步地，再根据所述电池包的SOC定义做出相应的化简，将所述最低电压单体电池的可用容量定义为所述电池包的可用容量；将所述最高电压单体电池的可充容量定义为所述电池包的可充容量，而所述电池包的最大可用容量即为所述电池包的可用容量与可充容量之和。因此，得出所述电池包的SOC估算公式如公式4所示：
其中，LCap代表最低电压单体电池的容量；LSoc代表最低电压单体电池的SOC；HCap代表最高电压单体电池的容量；HSoc最高电压单体电池的SOC。
本发明所提供的电池包SOC估算方法以及电池包SOC估算***，通过分别估算最高电压单体电池的容量、最高电压单体电池的SOC、最低电压单体电池的容量以及最低电压单体电池的SOC，接着再依据所得数据来估算电池包的SOC，能够保证在所述若干单体电池的一致性不好的情况下仍能估算出精度较高的电池包SOC。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
Claims (10)
1.一种电池包SOC估算方法，其应用于电动汽车中用于估算电池包的SOC；所述电池包包括若干电池单体；其特征在于：所述电池包SOC估算方法包括如下步骤：
实时采集所述若干单体电池的电压以及总电流；
对所述若干单体电池的电压进行比较以获得最高电压单体电池以及最低电压单体电池；
判断所述电池包是否为恒流充电状态；若所述电池包为恒流充电状态，估算所述最高电压单体电池的容量以及最低电压单体电池的容量；
估算所述最高电压单体电池的SOC以及最低电压单体电池的SOC；
估算所述电池包的SOC。
2.如权利要求1所述的电池包SOC估算方法，其特征在于：采用容量增量法来估算最高电压单体电池的容量以及最低电压单体电池的容量。
3.如权利要求2所述的电池包SOC估算方法，其特征在于：所述容量增量法所采用的公式为其中，Soc1和Soc2为所述单体电池的SOC的两个特征点，所述两个特征点的特征为在充电过程中所述单体电池的电压变化1mv时相对充进去的电荷量的两个峰值。
4.如权利要求2所述的电池包SOC估算方法，其特征在于：依据所述电池包的输出电流、所述电池包的温度及所述单体电池的电压，并使用卡尔曼滤波算法来估算所述最高电压单体电池的SOC以及所述最低电压单体电池的SOC。
5.如权利要求4所述的电池包SOC估算方法，其特征在于：估算所述电池包的SOC的公式为其中，LCap代表最低电压单体电池的容量；LSoc代表最低电压单体电池的SOC；HCap代表最高电压单体电池的容量；HSoc最高电压单体电池的SOC。
6.一种电池包SOC估算***，其应用于电动汽车中用于估算电池包的SOC；所述电池包包括若干电池单体；其特征在于：所述电池包SOC估算***包括采集模块、比较模块、判断模块以及计算模块；所述采集模块用于实时采集所述若干单体电池的电压以及总电流；所述比较模块用于对所述若干单体电池的电压进行比较以获得最高电压单体电池以及最低电压单体电池；所述判断模块用于判断所述电池包是否为恒流充电状态；若所述电池包为恒流充电状态，则产生计算指令；所述计算模块用于接收所述计算指令依次估算所述最高电压单体电池的容量以及最低电压单体电池的容量、所述最高电压单体电池的SOC及最低电压单体电池的SOC以及所述电池包的SOC。
7.如权利要求6所述的电池包SOC估算***，其特征在于：所述计算模块采用容量增量法来估算最高电压单体电池的容量以及最低电压单体电池的容量。
8.如权利要求7所述的电池包SOC估算***，其特征在于：所述容量增量法所采用的公式为其中，Soc1和Soc2为所述单体电池的SOC的两个特征点，所述两个特征点的特征为在充电过程中所述单体电池的电压变化1mv时相对充进去的电荷量的两个峰值。
9.如权利要求7所述的电池包SOC估算***，其特征在于：所述计算模块还用于依据所述电池包的输出电流、所述电池包的温度及所述单体电池的电压，并使用卡尔曼滤波算法来估算所述最高电压单体电池的SOC以及所述最低电压单体电池的SOC。
10.如权利要求9所述的电池包SOC估算***，其特征在于：所述计算模块采用公式来估算所述电池包的SOC，其中，LCap代表最低电压单体电池的容量；LSoc代表最低电压单体电池的SOC；HCap代表最高电压单体电池的容量；HSoc最高电压单体电池的SOC。
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