CN109031133A - 一种动力电池的soc修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动力电池的SOC修正方法，包括：车辆上电后，获取动力电池温度，并根据该动力电池温度获得该温度下动力电池的最大SOC误差值和初始SOC值；获得动力电池在设定间隔时间阈值内的间隔平均电流，并根据所述间隔平均电流计算得到评估车辆工况的电流比例系数；根据所述电流比例系数和所述最大SOC误差值，计算动力电池在所述间隔时间阈值时对应的间隔SOC误差值；根据车辆的运行时间，累加各个所述间隔时间阈值对应的所述间隔SOC误差值，计算得到SOC修正值。本发明能提高电池SOC估算的准确性，增加车辆运行的可靠性和安全性。

Description

一种动力电池的SOC修正方法

技术领域

本发明涉及电动汽车电池技术领域，尤其涉及一种动力电池的SOC修正方法。

背景技术

纯电动汽车的电池荷电状态SOC(State of charge)描述电池剩余电量，是电池使用过程中的重要参数。随着目前电动车汽车的大量推广，用户对SOC的估算精度提出了更高的要求，但是电池在使用过程中表现出的高度非线性，使得准确估计SOC具有很大难度。

目前影响SOC估算精度的因素主要有电池包的额定容量、使用温度、电池单体一致性、安时积分误差及车辆运行工况等，精确估算SOC仍存在一定问题。车辆在不同运行工况下，SOC估算的精度不同，可能会导致车辆在运行过程中提前保护或滞后保护。一般情况下，电流传感器标定均在NEDC工况(New European Driving Cycle，欧洲续航测试工况)下进行，在NEDC工况下电流传感器采集的数据准确度较高。而当车辆处于急加速急减速工况时，动力电池放电倍率较大且正负电流变化较频繁，该工况下电流传感器的采集的数据精度较低，导致安时积分误差较大，从而影响SOC的估算精度，经试验单循环完整流程放电最大可导致4％误差产生。该误差可能存在SOC显示仍有剩余，但实际SOC已为0，即SOC估算偏高，会使客户误以为车辆电池损坏，引起不满甚至投诉。

发明内容

本发明提供一种动力电池的SOC修正方法，解决现有电动汽车对动力电池的SOC估算精确性不高，易造成在车辆使用过程中SOC值显示不准确的问题，提高电池SOC估算的准确性，增加车辆运行的可靠性和安全性。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

一种动力电池的SOC修正方法，包括：

车辆上电后，获取动力电池温度，并根据该动力电池温度获得该温度下动力电池的最大SOC误差值和初始SOC值；

获得动力电池在设定间隔时间阈值内的间隔平均电流，并根据所述间隔平均电流计算得到评估车辆工况的电流比例系数；

根据所述电流比例系数和所述最大SOC误差值，计算动力电池在所述间隔时间阈值时对应的间隔SOC误差值；

根据车辆的运行时间，累加各个所述间隔时间阈值对应的所述间隔SOC误差值，计算得到SOC修正值。

优选的，所述根据该动力电池温度获得该温度下动力电池的最大SOC误差值包括：

测试NEDC工况和急加急减工况下，不同初始温度时放电容量和平均电流，并建立温度、容量和电流的数据对应表；

根据所述数据对应表获得在所述动力电池温度下NEDC工况和急加急减工况下对应的放电容量和平均电流；

以NEDC工况为基准，急加急减工况为极限工况，计算在所述动力电池温度下的所述最大SOC误差值。

优选的，所述计算在所述动力电池温度下的所述最大SOC误差值包括：

获得NEDC工况下，在所述动力电池温度下的放电容量C_NEDC；

获得急加急减工况下，在所述动力电池温度下的放电容量C_极限；

根据公式：δ＝(C_NEDC-C_极限)/C_NEDC*100％，计算得到所述最大SOC误差值，其中，δ为最大SOC误差值。

优选的，所述根据所述间隔平均电流计算得到评估车辆工况的电流比例系数，包括：

获取NEDC工况下，在所述动力电池温度下的平均电流I_NEDC；

获得急加急减工况下，在所述动力电池温度下的平均电流I_极限；

根据公式：S＝(I_间隔-I_NEDC)/(I_极限-I_NEDC)，计算得到所述电流比例系数，其中，S为电流比例系数，I_间隔为间隔平均电流。

优选的，所述计算得到评估车辆工况的电流比例系数，包括：

在评估车辆工况处于急加急减工况时，所述电流比例系数等于1；

在评估车辆处于NEDC工况时，所述电流比例系数等于0。

优选的，所述根据所述电流比例系数和所述最大SOC误差值，计算动力电池在所述间隔时间阈值内对应的间隔SOC误差值，包括：

获取在所述动力电池温度下动力电池在所述间隔时间阈值内的累计放电容量C_间隔；

根据NEDC工况在所述动力电池温度下的放电容量C_NEDC和所述累计放电容量C_间隔，计算得到动力电池在所述间隔时间阈值内的放电相对于NEDC工况的放电的比值C_间隔/C_NEDC；

根据公式：δ_间隔＝S*(C_间隔/C_NEDC)*δ，计算得到动力电池在所述间隔时间阈值内放电产生的最大SOC误差，即所述间隔SOC误差值，其中，δ_间隔为间隔SOC误差值。

优选的，所述计算得到SOC修正值，包括：

在所述动力电池温度下，SOC修正值等于所述初始SOC值与各个所述间隔SOC误差值的累加值之差。

优选的，还包括：采用安时积分法获得所述动力电池温度下的所述初始SOC值。

优选的，还包括：

如果所述运行时间小于所述间隔时间阈值，则所述间隔SOC误差值为0。

优选的，所述间隔时间阈值为10分钟。

本发明提供一种动力电池的SOC修正方法，通过对相同温度下不同工况对比得到的电流比例系数，对间隔时间内产生的SOC误差值进行计算，进而累加各个间隔时间的SOC误差值，计算得到SOC修正值。解决现有电动汽车对动力电池的SOC估算精确性不高，易造成在车辆使用过程中SOC值显示不准确的问题，提高电池SOC估算的准确性，增加车辆运行的可靠性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1：是本发明提供的一种动力电池的SOC修正方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

当前电池SOC估算策略主要有:开路电压法、安时积分法、人工神经网络法、卡尔曼滤波法等。安时积分的精度高度依赖于充放电电流i的精度，而车辆在运行过程中，电池的放电倍率、充放电效率、正负电流变换频次，均会对电流的精度产生重要影响，进而影响安时积分的精度，导致SOC产生误差。针对当前电动汽车的动力电池的SOC值估算不准精，易使车辆使用者产生抱怨或纠纷的问题。本发明提供一种动力电池的SOC修正方法，通过对相同温度下不同工况对比得到的电流比例系数，对间隔时间内产生的SOC误差值进行计算，进而累加各个间隔时间的SOC误差值，计算得到SOC修正值。解决现有电动汽车对动力电池的SOC估算精确性不高，易造成在车辆使用过程中SOC值显示不准确的问题，提高电池SOC估算的准确性，增加车辆运行的可靠性和安全性。

如图1所示，一种动力电池的SOC修正方法，包括：

S1：车辆上电后，获取动力电池温度，并根据该动力电池温度获得该温度下动力电池的最大SOC误差值和初始SOC值；

S2：获得动力电池在设定间隔时间阈值内的间隔平均电流，并根据所述间隔平均电流计算得到评估车辆工况的电流比例系数；

S3：根据所述电流比例系数和所述最大SOC误差值，计算动力电池在所述间隔时间阈值时对应的间隔SOC误差值；

S4：根据车辆的运行时间，累加各个所述间隔时间阈值对应的所述间隔SOC误差值，计算得到SOC修正值。

具体地，测试不同初始温度下电池放电容量与平均电流，将设定温度下的动力电池在满量程时放电，采用安时法计算得到放电容量。同时，采集放电电流，并计算得到在放电过程中的平均电流。测试不同温度的各种工况条件下动力电池的放电容量和平均电流，建立数据对应表，并存储在整车控制器中。车辆上电，获取动力电池温度，根据数据对应表读取该温度下不同工况的放电容量和平均电流。计算不同工况放电的SOC差值，并将车辆平稳工况和极限工况下满量程放电可造成的SOC差值作为最大SOC误差。车辆开始运行，每累计运行设定间隔时间，记此刻动力电池SOC值累计放电容量和平均电流。通过不同工况的平均电流变化，用计算得到的电流比例系数来表征评估车辆工况，由于放电容量与平均电流的相对应关系，进而计算得到间隔时间的SOC误差。这种采用同种温度下不同工况时动力电池的平均电流变化，得到的电流比例系数，来计算动力电池的SOC修正值，可以使修正在恶劣工况下数据采集不准确造成的误差，能提高SOC值估算的准确性。

进一步，所述根据该动力电池温度获得该温度下动力电池的最大SOC误差值包括：

S11：测试NEDC工况和急加急减工况下，不同初始温度时放电容量和平均电流，并建立温度、容量和电流的数据对应表；

S12：根据所述数据对应表获得在所述动力电池温度下NEDC工况和急加急减工况下对应的放电容量和平均电流；

S13：以NEDC工况为基准，急加急减工况为极限工况，计算在所述动力电池温度下的所述最大SOC误差值。

需要说明的是，NEDC工况：New European Driving Cycle，即欧洲续航测试工况。此工况电池的放电倍率、充放电效率、正负电流变换频次均处于合理区间，行业内标定电动车及电池相关性能参数，以及制定相关标准大多数均采用此种工况。急加急减工况：加速踏板与制动踏板交替100％行程，以此循环；该工况充放电倍率、效率较大，正负电流变化频次较快，一般用于企业内部测试电动车及电池在极限恶劣工况下的相关性能参数。

更进一步，所述计算在所述动力电池温度下的所述最大SOC误差值，包括以下步骤：

(1)获得NEDC工况下，在所述动力电池温度下的放电容量C_NEDC；

(2)获得急加急减工况下，在所述动力电池温度下的放电容量C_极限；

(3)根据公式：δ＝(C_NEDC-C_极限)/C_NEDC*100％，计算得到所述最大SOC误差值，其中，δ为最大SOC误差值。

所述根据所述间隔平均电流计算得到评估车辆工况的电流比例系数，包括：

S21：获取NEDC工况下，在所述动力电池温度下的平均电流I_NEDC；

S22：获得急加急减工况下，在所述动力电池温度下的平均电流I极限；

S23：根据公式：S＝(I_间隔-I_NEDC)/(I极限-I_NEDC)，计算得到所述电流比例系数，其中，S为电流比例系数，I_间隔为间隔平均电流。

进一步，所述计算得到评估车辆工况的电流比例系数，包括：在评估车辆工况处于急加急减工况时，所述电流比例系数等于1；在评估车辆处于NEDC工况时，所述电流比例系数等于0。

在实际应用中，在急加急减工况时，可能计算得到的电流比例系数是大于或等于1；在NEDC工况时，可能计算得到的电流比例系数小于或等于0；这主要是由于对于工况评估时取值范围不同，会使不同的放电容量和平均电流仍处于同一工况中。在该方法中，为了使计算统一，可在评估车辆工况处于急加急减工况时，所述电流比例系数等于1；在评估车辆处于NEDC工况时，所述电流比例系数等于0。同时，在所述电流比例系数趋于1时，则评估车辆工况处于恶劣工况；在所述电流比例系数趋于0，则评估车辆工况处于稳定工况。

所述根据所述电流比例系数和所述最大SOC误差值，计算动力电池在所述间隔时间阈值内对应的间隔SOC误差值，包括：

S31：获取在所述动力电池温度下动力电池在所述间隔时间阈值内的累计放电容量C_间隔；

S32：根据NEDC工况在所述动力电池温度下的放电容量C_NEDC和所述累计放电容量C_间隔，计算得到动力电池在所述间隔时间阈值内的放电相对于NEDC工况的放电的比值C_间隔/C_NEDC；

S33：根据公式：δ_间隔＝S*(C_间隔/C_NEDC)*δ，计算得到动力电池在所述间隔时间阈值内放电产生的最大SOC误差，即所述间隔SOC误差值，其中，δ_间隔为间隔SOC误差值。

更进一步，所述计算得到SOC修正值，包括：在所述动力电池温度下，SOC修正值等于所述初始SOC值与各个所述间隔SOC误差值的累加值之差。

该方法还包括：采用安时积分法获得所述动力电池温度下的所述初始SOC值。

更进一步，该方法还包括：

如果所述运行时间小于所述间隔时间阈值，则SOC误差值为0。

在实际应用中，如果所述运行时间大于或等于所述间隔时间阈值，则所述运行时间内各个所述间隔时间阈值对应的所述间隔SOC误差值的累加值与所述初始SOC值之和，作为SOC修正值。

具体地，所述间隔时间阈值可为10分钟。以某型号三元电池纯电动轿车为例，对该方法进行详细说明：

1、车辆上电，初始温度T₀＝25℃，读取该温度下C_NEDC＝100AH，I_NEDC＝10A，C_极限＝96AH，I_极限＝32A。

2、计算两种工况放电SOC误差：δ＝(C_NEDC-C_极限)/C_NEDC*100％＝(100-96)/96*100％＝4％。

3、车辆开始运行，累计运行10min，此刻电池SOC为SOC₀＝95.80％，10min内累计放电容量为C_间隔＝4.2AH；10min内平均电流为I_间隔＝25.2A。

4、识别车辆运行工况：计算电流比例系数S＝(I_间隔-I_NEDC)/(I_极限-I_NEDC)＝(25.2-10)/(32-10)＝0.69。

5、计算10min运行内产生的SOC误差：δ_间隔＝S*(C_间隔/C_NEDC)*δ＝0.69*(4.2/100)*4％＝0.12％。

6、将此刻电池SOC修正为SOC＝SOC₀-δ_间隔＝95.80％-0.12％＝95.68％。

7、将SOC＝95.68％存储，并用作下一刻安时积分基准SOC。

8、继续运行8min后，SOC＝93.25％，停止运行，由于未满10min，则SOC可不做修正，即维持93.25％不变。

可见，本发明提供一种动力电池的SOC修正方法，通过对相同温度下不同工况对比得到的电流比例系数，对间隔时间内产生的SOC误差值进行计算，进而累加各个间隔时间的SOC误差值，计算得到SOC修正值。解决现有电动汽车对动力电池的SOC估算精确性不高，易造成在车辆使用过程中SOC值显示不准确的问题，提高电池SOC估算的准确性，增加车辆运行的可靠性和安全性。

以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池的SOC修正方法，其特征在于，包括：

车辆上电后，获取动力电池温度，并根据该动力电池温度获得该温度下动力电池的最大SOC误差值和初始SOC值；

获得动力电池在设定间隔时间阈值内的间隔平均电流，并根据所述间隔平均电流计算得到评估车辆工况的电流比例系数；

根据所述电流比例系数和所述最大SOC误差值，计算动力电池在所述间隔时间阈值时对应的间隔SOC误差值；

根据车辆的运行时间，累加各个所述间隔时间阈值对应的所述间隔SOC误差值，计算得到SOC修正值。

2.根据权利要求1所述的动力电池的SOC修正方法，其特征在于，所述根据该动力电池温度获得该温度下动力电池的最大SOC误差值包括：

测试NEDC工况和急加急减工况下，不同初始温度时放电容量和平均电流，并建立温度、容量和电流的数据对应表；

根据所述数据对应表获得在所述动力电池温度下NEDC工况和急加急减工况下对应的放电容量和平均电流；

以NEDC工况为基准，急加急减工况为极限工况，计算在所述动力电池温度下的所述最大SOC误差值。

3.根据权利要求2所述的动力电池的SOC修正方法，其特征在于，所述计算在所述动力电池温度下的所述最大SOC误差值包括：

获得NEDC工况下，在所述动力电池温度下的放电容量C_NEDC；

获得急加急减工况下，在所述动力电池温度下的放电容量C_极限；

根据公式：δ＝(C_NEDC-C_极限)/C_NEDC*100％，计算得到所述最大SOC误差值，其中，δ为最大SOC误差值。

4.根据权利要求3所述的动力电池的SOC修正方法，其特征在于，所述根据所述间隔平均电流计算得到评估车辆工况的电流比例系数，包括：

获取NEDC工况下，在所述动力电池温度下的平均电流I_NEDC；

获得急加急减工况下，在所述动力电池温度下的平均电流I_极限；

根据公式：S＝(I_间隔-I_NEDC)/(I_极限-I_NEDC)，计算得到所述电流比例系数，其中，S为电流比例系数，I_间隔为间隔平均电流。

5.根据权利要求4所述的动力电池的SOC修正方法，其特征在于，所述计算得到评估车辆工况的电流比例系数，包括：

在评估车辆工况处于急加急减工况时，所述电流比例系数等于1；

在评估车辆处于NEDC工况时，所述电流比例系数等于0。

6.根据权利要求5所述的动力电池的SOC修正方法，其特征在于，所述根据所述电流比例系数和所述最大SOC误差值，计算动力电池在所述间隔时间阈值内对应的间隔SOC误差值，包括：

获取在所述动力电池温度下动力电池在所述间隔时间阈值内的累计放电容量C_间隔；

根据NEDC工况在所述动力电池温度下的放电容量C_NEDC和所述累计放电容量C_间隔，计算得到动力电池在所述间隔时间阈值内的放电相对于NEDC工况的放电的比值C_间隔/C_NEDC；

根据公式：δ_间隔＝S*(C_间隔/C_NEDC)*δ，计算得到动力电池在所述间隔时间阈值内放电产生的最大SOC误差，即所述间隔SOC误差值，其中，δ_间隔为间隔SOC误差值。

7.根据权利要求6所述的动力电池的SOC修正方法，其特征在于，所述计算得到SOC修正值，包括：

在所述动力电池温度下，SOC修正值等于所述初始SOC值与各个所述间隔SOC误差值的累加值之差。

8.根据权利要求7所述的动力电池的SOC修正方法，其特征在于，还包括：采用安时积分法获得所述动力电池温度下的所述初始SOC值。

9.根据权利要求1至8任一项所述的动力电池的SOC修正方法，其特征在于，还包括：

如果所述运行时间小于所述间隔时间阈值，则所述间隔SOC误差值为0。

10.根据权利要求9所述的动力电池的SOC修正方法，其特征在于，所述间隔时间阈值为10分钟。