CN106855611A - 一种电池soc估算方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池SOC估算方法，包括如下步骤：采集所述若干单体电池的温度T以及充放电电流I；依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表得到充放电效率η_T；计算所述单体电池的相对SoC_R；依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表分别得到所述温度T下的充电容量Q_CT及放电容量Q_DT；计算所述单体电池在所述温度T下的可恢复的不可用充电容量及可恢复的不可用放电容量计算当前温度T下的所述单体电池的SoC_T。本发明提供的电池SOC估算方法能够依据温度的变化计算出当前温度下的SOC，进而保证了电池SOC在不同温度下的精度。本发明还提供一种电池SOC估算***。

Description

一种电池SOC估算方法及***

【技术领域】

本发明涉及电池管理***技术领域，尤其涉及一种电池SOC估算方法及***。

【背景技术】

磷酸铁锂电池的可用容量与温度及放电倍率息息相关，由于其在低温情况下的欧姆内阻以及极化内阻远远大于其在常温情况下的欧姆内阻以及极化内阻，进而导致磷酸铁锂电池在低温情况下的可用容量受温度及放电倍率的影响较为严重。对于设置相同的充电截止电压和放电截止电压，电池在不同温度下其到达充电截止电压时充电容量将不同，特别是低温情况下其充电容量只有常温下的70％，甚至小于70％。同理，电池在不同温度下的放电也是一样的状况，低温下的可放容量远远小于常温下的可放容量。

然而，减少的容量中有部分容量会随着电池温度的回升而恢复。因此，当对电池的SOC进行估算时，如果忽视电池温度的影响，将会导致SOC(State of Charge，荷电状态)较高时电池已达到截止电压，从而导致车辆无法行驶，甚至导致电池损坏。

鉴于此，实有必要提供一种新的电池SOC估算方法及***以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种电池SOC估算方法及***，所述电池SOC估算方法及***能够依据温度的变化计算出当前温度下的SOC，进而保证了电池SOC在不同温度下的精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种电池SOC估算方法，其应用于电动汽车中，所述电动汽车包括用于为其提供动力的电池包，所述电池包包括若干单体电池；所述电池SOC估算方法包括如下步骤：

采集所述若干单体电池的温度T以及充放电电流I；

依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表得到充放电效率η_T；

计算所述单体电池的相对SoC_R；

依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表分别得到所述温度T下的充电容量Q_CT及放电容量Q_DT；

计算所述单体电池在所述温度T下的可恢复的不可用充电容量及可恢复的不可用放电容量

计算当前温度T下的所述单体电池的SoC_T。

本发明还提供一种电池SOC估算***，其应用于电动汽车中，所述电动汽车包括用于为其提供动力的电池包，所述电池包包括若干单体电池；所述电池SOC估算***包括采集模块、查表模块以及计算模块；所述采集模块用于采集所述若干单体电池的温度T以及充放电电流I；所述查表模块用于依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表得到充放电效率η_T；所述计算模块用于计算所述单体电池的相对SoC_R；所述查表模块还用于依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表分别得到所述温度T下的充电容量Q_CT及放电容量Q_DT；所述计算模块还用于计算所述单体电池在所述温度T下的可恢复的不可用充电容量及可恢复的不可用放电容量所述计算模块还用于计算当前温度T下的所述单体电池的SoC_T。

本发明提供的电池SOC估算方法及***，充分考虑了温度对所述单体电池SOC的影响，进一步地，考虑了温度变化时所述单体电池的可恢复不可用容量对所述单体电池SOC的影响，进而提高了所述单体电池SOC的估算精度。

【附图说明】

图1为包含本发明提供的电池SOC估算***的电动汽车的功能模块图。

图2为本发明提供的电池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。

请参阅图1，为包含本发明提供的电池SOC估算***200的电动汽车99的功能模块图。所述电动车99包括电池包100、电池SOC估算***200、存储器300以及处理器400。所述电池包100用于为所述电动汽车99提供动力。在本实施方式中，所述电池包100包括若干单体电池。所述电池SOC估算***200包括采集模块10、查表模块20以及计算模块30。可以理解地，上述各功能模块可以软件程序的形式存储于存储器300中，并由处理器400执行。在替代实施例中，上述各功能模块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，采集模块10用于采集所述若干单体电池的温度T以及充放电电流I。

具体地，在本实施方式中，所述采集模块10以电池管理***为例进行说明。电池管理***的核心功能是对所述电池包100进行管理，而电池电压、电流以及温度的采集是其基本功能之一，因此，任何一款电池管理***均能实现电池电压、电流以及温度的采集功能。

S02，所述查表模块20用于依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表得到充放电效率η_T。

可以理解，充放电效率η_T可以采用离线测试法在不同温度下采用不同的电流对所述电池包100进行充放电并记录不同电流所对应的充放电效率η_T，并存储于所述存储器300中。

S03，所述计算模块30用于计算所述单体电池的相对SoC_R。

具体地，在本实施方式中，计算所述单体电池的相对SoC_R的具体公式如下：

其中，所述SoC_R为相同状态下所述单体电池的相对SOC，所述公式(1)为相对SOC估算方法，其估算的是所述单体电池的剩余容量；所述Q_R为室温环境下所述单体电池的容量；η_T为温度T下电池的充放电效率。

S04，所述查表模块20用于依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表分别得到温度T下的充电容量Q_CT及放电容量Q_DT。

具体地，所述充电容量Q_CT为所述单电池在在温度为T摄氏度时电压为3.65V的容量与所述单体电池在温度为20摄氏度时电压为2.65V的容量的差值。在本实施方式中，所述充电容量Q_CT的计算公式如下：

所述放电容量Q_DT为所述单电池在在温度为20摄氏度时电压为3.65V的容量与所述单体电池在温度为T摄氏度时电压为2.65V的容量的差值。在本实施方式中，所述充电容量Q_CT的计算公式如下：

S05，所述计算模块30用于计算所述温度T下的所述单体电池的可恢复的不可用充电容量及可恢复的不可用放电容量

具体地，计算所述可恢复的不可用充电容量及可恢复的不可用放电容量的公式分别如下：

其中，Q_R为室温环境下电池的容量；Q_CT为温度T摄氏度下所述单体电池的充电容量；Q_DT为温度T摄氏度下所述单体电池的放电容量；为温度T摄氏度下的所述单体电池的可恢复的不可用充电容量；为温度T摄氏度下所述单体电池的可恢复的不可放电容量。可以理解，所述温度为T摄氏度下的单体电池的放电容量Q_DT、电池的充电容量Q_CT及室温环境下电池的容量Q_R可通过离线测试并查表得到，接着再依据公式(4)及(5)得到相应温度下的所述单体电池的可恢复的不可用充电容量和可恢复的不可用放电容量

S06，所述计算模块30还用于计算当前温度T下的所述单体电池的SoC_T。

具体地，计算所述当前温度T下电池的SoC_T的公式分别如下：

依据电荷量守恒定律和可恢复不可用容量不随所述述单体电池的SOC相关，只与充放电倍率及温度相关，因此，根据公式(6)及(7)即可获取相应温度T下的充电SOC和放电SOC。进一步地，所述公式(6)为当前温度T摄氏度下的充电SOC的计算方法；所述公式(7)为当前温度T摄氏度下的放电SOC的计算方法。

本发明所提供的电池SOC估算方法及***200，充分考虑了温度对所述单体电池SOC的影响，进一步地，考虑了温度变化时所述单体电池的可恢复不可用容量对所述单体电池SOC的影响，进而提高了所述单体电池SOC的估算精度。

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SOC估算方法，其应用于电动汽车中，所述电动汽车包括用于为其提供动力的电池包，所述电池包包括若干单体电池；其特征在于：所述电池SOC估算方法包括如下步骤：

采集所述若干单体电池的温度T以及充放电电流I；

依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表得到充放电效率η_T；

计算所述单体电池的相对SoC_R；

依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表分别得到所述温度T下的充电容量Q_CT及放电容量Q_DT；

计算所述单体电池在所述温度T下的可恢复的不可用充电容量及可恢复的不可用放电容量

计算当前温度T下的所述单体电池的SoC_T。

2.如权利要求1所述的电池SOC估算方法，其特征在于：所述计算所述单体电池的相对SoC_R的具体公式如下：

${\mathrm{SoC}}_R\left(t\right)={\mathrm{SoC}}_R(t-1)-\frac{{\mathrm{\η}}_T\∫idt}{Q_R}$

其中，所述SoC_R为温度T下的所述单体电池的相对SOC；所述Q_R为室温环境下所述单体电池的容量；η_T为所述温度T下电池的充放电效率。

3.如权利要求2所述的电池SOC估算方法，其特征在于：所述充电容量Q_CT为所述单电池在所述温度为T摄氏度时电压为3.65V的容量与所述单体电池在所述温度为20摄氏度时电压为2.65V的容量的差值；所述充电容量Q_CT的计算公式如下：

$Q_{CT}={\∫}_{{265}_{20}}^{{365}_T}idt;$

所述放电容量Q_DT为所述单电池在所述温度为20摄氏度时电压为3.65V的容量与所述单体电池在所述温度为T摄氏度时电压为2.65V的容量的差值；所述充电容量Q_CT的计算公式如下：

$Q_{DT}={\∫}_{{2.65}_T}^{{3.65}_{20}}idt.$

4.如权利要求3所述的电池SOC估算方法，其特征在于：所述计算所述单体电池在所述温度T下的所述可恢复的不可用充电容量及所述可恢复的不可用放电容量的公式分别如下：

$Q_{CT}+{\mathrm{LFC}}_{T_R-T}=Q_R;$

$Q_{DT}+{\mathrm{LFD}}_{T_R-T}=Q_R;$

其中，Q_R为室温环境下所述单体电池的容量；Q_CT为温度T摄氏度下所述单体电池的充电容量；Q_DT为温度T摄氏度下所述单体电池的放电容量；为温度T摄氏度下的所述单体电池的可恢复的不可用充电容量；为温度T摄氏度下所述单体电池的可恢复的不可放电容量。

5.如权利要求4所述的电池SOC估算方法，其特征在于：所述计算所述当前温度T下的所述单体电池的SoC_T的公式分别如下：

${\mathrm{SoC}}_T=\frac{{\mathrm{SoC}}_R*Q_R-{\mathrm{LFC}}_{T_R-T}}{Q_{CT}};$

${\mathrm{SoC}}_T=\frac{{\mathrm{SoC}}_R*Q_R-{\mathrm{LFD}}_{T_R-T}}{Q_{DT}}.$

6.如权利要求5所述的电池SOC估算***，其应用于电动汽车中，所述电动汽车包括用于为其提供动力的电池包，所述电池包包括若干单体电池；其特征在于：所述电池SOC估算***包括采集模块、查表模块以及计算模块；所述采集模块用于采集所述若干单体电池的温度T以及充放电电流I；所述查表模块用于依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表得到充放电效率η_T；所述计算模块用于计算所述单体电池的相对SoC_R；所述查表模块还用于依据所述单体电池的充放电电流I及温度T查表分别得到所述温度T下的充电容量Q_CT及放电容量Q_DT；所述计算模块还用于计算所述单体电池在所述温度T下的可恢复的不可用充电容量及可恢复的不可用放电容量所述计算模块还用于计算当前温度T下的所述单体电池的SoC_T。

7.如权利要求6所述的电池SOC估算***，其特征在于：所述计算所述单体电池的相对SoC_R的具体公式如下：

${\mathrm{SoC}}_R\left(t\right)={\mathrm{SoC}}_R(t-1)-\frac{{\mathrm{\η}}_T\∫idt}{Q_R}$

其中，所述SoC_R为温度T下的所述单体电池的相对SOC；所述Q_R为室温环境下所述单体电池的容量；η_T为所述温度T下电池的充放电效率。

8.如权利要求7所述的电池SOC估算***，其特征在于：所述充电容量Q_CT为所述单电池在在温度为T摄氏度时电压为3.65V的容量与所述单体电池在温度为20摄氏度时电压为2.65V的容量的差值；所述充电容量Q_CT的计算公式如下：

$Q_{CT}={\∫}_{{2.65}_{20}}^{{3.65}_T}idt;$

所述放电容量Q_DT为所述单电池在在温度为20摄氏度时电压为3.65V的容量与所述单体电池在温度为T摄氏度时电压为2.65V的容量的差值；所述充电容量Q_CT的计算公式如下：

$Q_{DT}={\∫}_{{2.65}_T}^{{3.65}_{20}}idt.$

9.如权利要求8所述的电池SOC估算***，其特征在于：所述计算所述单体电池在所述温度T下的所述可恢复的不可用充电容量及所述可恢复的不可用放电容量的公式分别如下：

$Q_{CT}+{\mathrm{LFC}}_{T_R-T}=Q_R;$

$Q_{DT}+{\mathrm{LFD}}_{T_R-T}=Q_R;$

其中，Q_R为室温环境下电池的容量；Q_CT为温度T摄氏度下所述单体电池的充电容量；Q_DT为温度T摄氏度下所述单体电池的放电容量；为温度T摄氏度下的所述单体电池的可恢复的不可用充电容量；为温度T摄氏度下所述单体电池的可恢复的不可放电容量。

10.如权利要求9所述的电池SOC估算***，其特征在于：所述计算所述当前温度T下的所述单体电池的SoC_T的公式分别如下：

${\mathrm{SoC}}_T=\frac{{\mathrm{SoC}}_R*Q_R-{\mathrm{LFC}}_{T_R-T}}{Q_{CT}};$

${\mathrm{SoC}}_T=\frac{{\mathrm{SoC}}_R*Q_R-{\mathrm{LFD}}_{T_R-T}}{Q_{DT}}.$