CN109342959A - 一种解决电池不同使用容量需求的soc估算方法 - Google Patents

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CN109342959A CN201811509085.0A CN201811509085A CN109342959A CN 109342959 A CN109342959 A CN 109342959A CN 201811509085 A CN201811509085 A CN 201811509085A CN 109342959 A CN109342959 A CN 109342959A
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严丽
陈斌
张传龙
徐强
李平
周莎
唐俊伟
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Thornton New Energy Technology (Changsha) Co.,Ltd.
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Abstract

本发明公开了一种解决电池不同使用容量需求的SOC估算方法，包括步骤：获取电芯标称电压窗口，通过标称电压窗口确定电芯的标称容量；根据电芯实际需要使用的电压范围确定实际使用的电芯容量，所述实际使用的电芯容量应小于电芯的标称容量；根据实际使用的电芯容量确定实际使用SOC范围，即确定SOCreal范围；将SOCreal转换成SOCuse。本发明可量化电池电芯上下限使用容量百分比、更有效避免电池深充深放，延长电池的使用寿命。

Description

一种解决电池不同使用容量需求的SOC估算方法
技术领域
本发明涉及新能源动力电池技术领域，尤其涉及一种解决电池不同使用容量需求的SOC 估算方法。
背景技术
众所周知，动力电池经常深充深放会加速电芯容量衰减，对循环寿命影响较大，电池容量衰减直接影响到新能源电动车动力性和经济性等指标，这已经成为新能源电动车客诉问题的主要方面之一。
为了解决这一问题，行业最常用的解决办法是压缩电池的使用上、下限电压窗口，通过这种办法来避免电池深充深放。比如电池的标称电压窗口是3.0-4.2V，对应的SOC范围是 0％-100％，为了规避深充深放而带来的循环寿命缩减问题，压缩电池的上限、下限窗口，实际使用窗口设置3.1-4.15V。
但是因为行业没有一个统一的标准，而且各家车企对电池使用电压窗口或电池使用容量百分比的需求不一样，往往同一体系及容量档位的电池，要反复标定不同窗口的使用参数，如不同窗口容量、SOC-OCV及脉冲充放电功率矩阵等，这样就增加了很多的开发及测试经费，延长数据输出周期，增加项目风险。
专利号为201611059473.4公开了一种电池包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。该发明虽然能够估算出电池包SOC，但是针对电池不同的使用容量，无法量化电池上下限使用的百分比。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可量化电池电芯上下限使用容量百分比、更有效避免电池深充深放的SOC估算方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种解决电池不同使用容量需求的 SOC估算方法，包括以下步骤：
S1，获取电芯标称电压窗口，通过标称电压窗口确定电芯的标称容量；
S2，根据电芯实际需要使用的电压范围确定实际使用的电芯容量，所述实际使用的电芯容量应小于电芯的标称容量；
S3，根据实际使用的电芯容量确定实际使用SOC范围，即确定SOCreal范围；
S4，将SOCreal转换成SOCuse。
进一步地，在步骤S1中，根据电芯的标称电压窗口通过充放电柜确定电芯的标称容量。
进一步地，在步骤S2中，通过充放电柜来获取所述实际使用的电压范围。
进一步地，所述电芯的标称容量为C0，对应电芯电量的范围为【0，C0】，实际使用的容量为C1，对应实际电量的范围为【C2，C3】，则有0<C2<C3<C。
进一步地，在所述步骤S3中，若电芯在所述标称容量C0下对应的SOC为【0,100％】，实际使用的容量C1对应SOCreal的范围为【SOCrealmin，SOCrealmax】，则有
进一步地，所述步骤S4中：
其中SOCreal＝【SOCrealmin，SOCrealmax】，SOCrealmin为电芯实际使用的容量下对应的SOC最小值，SOCrealmax为电芯实际使用的容量下对应的SOC最大值。
SOCreal为电池电芯实际使用容量对应的SOC，SOCues为电池显示的SOC。
本发明的有益效果：本发明提供一种解决电池不同使用容量需求的SOC估算方法，即同一体系及容量档位的电池只需标定其标称窗口的关键使用参数，这样不管客户需求的电压窗口是多少，或者需求使用的容量是多少，都可以通过增加一路对应标称窗口(标称容量)的 SOC估算方法，使得客户需求使用电压窗口(使用容量)映射到该路SOC的使用区间(窗口) 上。这样可量化上下限使用容量百分比，更有效避免深充深放，且标称窗口下标定的关键电池使用参数可以基于该路SOC直接应用，省时、省力、省成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的流程图；
图2为本发明实施例SOCues和SOCreal对应关系图；
图3为本发明实施例电芯电压与容量曲线图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种解决电池不同使用容量需求的SOC估算方法，包括以下步骤：
S1，获取电芯标称电压窗口，通过标称电压窗口确定电芯的标称容量；
S2，根据电芯实际需要使用的电压范围确定实际使用的电芯容量，所述实际使用的电芯容量应小于电芯的标称容量；
S3，根据实际使用的电芯容量确定实际使用SOC范围，即确定SOCreal范围；
S4，将SOCreal转换成SOCuse。
进一步地，在步骤S1中，根据电芯的标称电压窗口通过充放电柜确定电芯的标称容量。
进一步地，在步骤S2中，通过充放电柜来获取所述实际使用的电压范围。
进一步地，所述电芯的标称容量为C0，对应电芯电量的范围为【0，C0】，实际使用的容量为C1，对应实际电量的范围为【C2，C3】，则有0<C2<C3<C。
进一步地，在所述步骤S3中，若电芯在所述标称容量C0下对应的SOC为【0,100％】，实际使用的容量C1对应SOCreal的范围为【SOCrealmin，SOCrealmax】，则有
进一步地，所述步骤S4中：
其中SOCreal＝【SOCrealmin，SOCrealmax】，SOCrealmin为电芯实际使用的容量下对应的SOC最小值，SOCrealmax为电芯实际使用的容量下对应的SOC最大值。
量化电池标称容量下SOC使用区间：
假设电芯标称电压窗口是【Vmin0，Vmax0】，对应的标称容量为C0，对应电芯电量的范围为【0，C0】，对应标称容量下SOC为【0，100％】。因此深充深放影响动力电池的循环寿命，一般客户为了规避这个问题，在实际使用中，都不会选择【Vmin0，Vmax0】这个电压窗口，一般下限电压选择比Vmin0高一点，用Vmin表示，一般上限电压选择比Vmax0低一点，用Vmax 表示，即电芯真正使用的电压窗口为【Vmin，Vmax】。然后我们通过电芯容量测试的方法来找到【Vmin，Vmax】窗口对应的实际使用容量C1，容量C1对应的电量范围为【C2，C3】,对应的SOCreal的范围为【SOCrealmin，SOCrealmax】(SOCrealmin比0％高、SOCrealmax比100％低)，这样就对标称容量上下限预留的容量余量进行了量化：使用电压窗口【Vmin，Vmax】,对应【SOCrealmin，SOCrealmax】。
如图3所示，所述容量测试方法是通过充放电柜对电芯进行标称电压窗口Vmin0-Vmax0下的充放电，得到与标称容量C0的关系表；
若实际使用容量已知，可根据已知的容量通过图表查得电芯实际使用的电压范围【Vmin， Vmax】；
同理，若电芯实际使用的电压范围【Vmin，Vmax】已知，可以通过该表查得实际使用的容量C1。
根据前述，SOCreal使用区间是【SOCrealmin，SOCrealmax】，而电池在实际应用时要求SOC显示区间必须是0％-100％，因此需另外做一路SOC估算，用于表示电池显示真实可用的SOC，用SOCuse表示。
如图2所示，SOCuse是针对电池应用时使用电压(容量)窗口真实荷电状态的估算。显而易见，SOCuse【0％，100％】对应SOCreal【SOCrealmin，SOCrealmax】，即任何情形下SOCuse 都与SOCreal存在唯一的一一映射关系。
由以上可以判定SOCreal与SOCuse之间遵循一元函数的关系，即可用y＝a*x+b表示。赋值SOCreal＝x，x＝【SOCrealmin，SOCrealmax】，赋值SOCuse＝y，y＝【0％，100％】，设两个常数为a，b，代入y＝a*x+b，如表1所示则有：
表1
X(SOCreal) Y(SOCuse)
SOCmin 0％
SOCmax 100％
0＝a*SOCrealmin+b (1)
1＝a*SOCrealmax+b (2)
所以a＝1/(SOCrealmax-SOCrealmin)
b＝SOCrealmin/(SOCrealmax-SOCrealmin)
将SOCreal、SOCuse、a、b带入y＝a*x+b式中，得出关系式(3)：
SOCuse＝(SOCreal-SOCrealmin)/(SOCrealmax-SOCrealmin) (3)
以上，关系式(3)表示出SOCuse与SOCreal的对应关系，即电池实际应用时显示的真实可用SOC计算方法。
本发明工作原理：获取电芯标称电压窗口，通过标称电压窗口确定电芯的标称容量；根据电芯实际需要使用的电压范围确定实际使用的电芯容量，所述实际使用的电芯容量应小于电芯的标称容量,根据实际使用的电芯容量确定实际使用SOC范围，即确定SOCreal范围,将 SOCreal转换成SOCuse。
本发明提供一种解决电池不同容量需求的SOC估算方法，可量化上下限使用容量百分比，更有效避免深充深放，且标称窗口下标定的关键电池使用参数可以基于该路SOC直接应用，省时、省力、省成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种解决电池不同使用容量需求的SOC估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取电芯标称电压窗口，通过标称电压窗口确定电芯的标称容量；
S2，根据电芯实际需要使用的电压范围确定实际使用的电芯容量，所述实际使用的电芯容量应小于电芯的标称容量；
S3，根据实际使用的电芯容量确定SOCreal的范围；
S4，将SOCreal转换成SOCuse。
2.根据权利要求1所述的一种解决电池不同使用容量需求的SOC估算方法，其特征在于，所述在步骤S1中，根据电芯的标称电压窗口通过充放电柜确定电芯的标称容量。
3.根据权利要求1所述的一种解决电池不同使用容量需求的SOC估算方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过充放电柜来获取所述实际使用的电芯容量。
4.根据权利要求1所述的一种解决电池不同使用容量需求的SOC估算方法，其特征在于，若所述电芯的标称容量为C0，对应电芯电量的范围为【0，C0】，实际使用的电芯容量为C1，对应实际电量的范围为【C2，C3】，则有0<C2<C3<C。
5.根据权利要求1所述的一种解决电池不同使用容量需求的SOC估算方法，其特征在于，在所述步骤S3中，若电芯在所述标称容量C0下对应的SOC范围为【0,100％】，实际使用的容量C1对应SOCreal的范围为【SOCrealmin，SOCrealmax】，则有
6.根据权利要求1所述的一种解决电池不同使用容量需求的SOC估算方法，其特征在于，在所述步骤S4中：
其中,SOCreal＝【SOCrealmin，SOCrealmax】，SOCrealmin为电芯实际使用的容量下对应的SOC最小值，SOCrealmax为电芯实际使用的容量下对应的SOC最大值。
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