CN111736080A - 一种结合充电策略校准动力电池容量的方法 - Google Patents

一种结合充电策略校准动力电池容量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种结合充电策略校准动力电池容量的方法。一种结合充电策略校准动力电池容量的方法，包括步骤：S1、整车电池管理***与充电桩连接，电池管理***判定是否需要进入电池容量校准，若是，则执行步骤S2；若否，则执行正常充电操作；S2、使用校准充电操作将电池充满电，根据充电的电量累加值和充电完毕的动力电池的SOC上升值得到动力电池的充电计算容量值。本发明结合充电过程，通过控制充电过程实现在较短的时间内进行电池容量的计算校准，通过结合查表法计算的容量与此方法计算的容量，得出准确的电池容量信息，同时结合电池容量与电池循环数据关系提高校准精度，使得计算出来的电池容量精度较高，还能够控制计算容量的频率等。

Description

一种结合充电策略校准动力电池容量的方法
技术领域
本发明涉及整车动力电池领域，尤其涉及一种结合充电策略校准动力电池容量的方法。
背景技术
随着动力电池材料技术的发展和在电动汽车领域的推广应用，动力电池组在整车上如何计算电池的容量问题比较棘手，如何做到OEM厂家要求的5％的误差等。特别对于乘客使用车辆如果不对电池进行满充、满放等，怎么样去计算整车上电池的容量值等问题提出了解决方法。一般去计算电池容量都要求对电池做满充、满放，但客户在实际使用车辆过程中不可能完全满足这种条件，所以我们提出与充电策略相结合，同时使用电池的历史使用数据来提高计算容量值的精度，确保得到准备的电池容量。
例如对于PHEV(Plug-in hybrid electric vehicle，插电式混合动力汽车)汽车，一般交流充电功率为3.3kw或者6.6kw，则如果有18度电或以上的话，则需要5或3个多小时，有时候因为使用条件等客户不太愿意等这样久的时候，导致普通情况下电池没有充满的条件或其它情况下缺少达到容量计算的条件，导致电池管理***不会去校正电池的容量。
专利号为ZL201910823052.1的专利文献公开了一种动力电池***容量测试方法：对动力电池***进行电量调整，通过对比调整前后的动力电池***荷电状态来计算所述动力电池***容量，所述对动力电池***进行电量调整的方法为对所述动力电池***进行充电或者进行放电。本发明提供了一种减少单次动力电池***容量测试时长、提升测试效率的动力电池***容量测试方法，该测试方法不仅极大减少了电量损耗，而且测试过程简单易行、极大地节约了测试成本。但是在对动力电池测试过程中还是需要对电池进行充放电，导致校准周期较长，依然存在上述问题。
因而现有的动力电池校准存在不足，还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种结合充电策略校准动力电池容量的方法，每次校准不需要进行充放电深度测量，只要在结合充电过程即可校准完成。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种结合充电策略校准动力电池容量的方法，包括步骤：
S1、整车电池管理***与充电桩连接，电池管理***判定是否需要进入电池容量校准，若是，则执行步骤S2；若否，则执行正常充电操作；
S2、使用校准充电操作将电池充满电，根据充电的电量累加值和充电完毕的动力电池的SOC上升值得到动力电池的充电计算容量值；然后获取动力电池的电池循环数据，进而通过动力电池的电池容量与电池循环数据关系得到电池循环容量值；
S3、根据所述充电计算容量值和所述电池循环容量值得到动力电池的校准容量。
优选的所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，所述步骤S2中，所述校准充电操作包括步骤：
S21、将动力电池按照正常充电操作充电到第一预设SOC，然后暂停充电第一预定时间；
S22、所述电池管理***获取动力电池的SOC-OCV特征关系表，并根据所述SOC-OCV特征关系表得到第一计算SOC；
S23、所述电池管理***按照正常充电操作将电池充电到第二预设SOC，然后暂停充电第二预定时间，同时所述电池管理***获取电池的电量从所述第一预设SOC到所述第二预设SOC过程中的电量积累值；
S24、根据所述SOC-OCV特征关系表得到第二计算SOC，根据所述第一计算SOC、所述第二计算SOC和所述电量积累值，通过容值计算公式得到动力电池的充电计算容量值。
优选的所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，步骤S24中，所述容值计算公式为：
Figure BDA0002501897880000021
其中，CP1为充电计算容量值；DeltaAh为SOCOCV1-SOCOCV2之间充电的电量积累值；SOCOCV1为第一计算SOC；SOCOCV2为第二计算SOC。
优选的所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，所述第一预设SOC的取值范围为15％-40％。
优选的所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，所述第二预设SOC的取值范围为80％-90％。
优选的所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，所述校准容量的计算公式为：
CP＝W1*CP1+W2*CP2；
其中，CP为校准容量；W1为第一权重因子；W2为第二权重因子；CP1为充电计算容量值；CP2为电池循环容量值。
优选的所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，所述电池循环容量值为所述电池管理***获取所述电池循环数据，通过电池容量与电池循环数据关系得到；
所述电池容量与电池循环数据关系为对若干同型号动力电池进行充放电测试得到。
优选的所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，所述步骤S1中，所述判定是否需要进入电池容量校准的判定标准为间隔第三预定时间需要进行一次动力电池容量校准。
优选的所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，每次进行动力电池容量校准，调整的所述动力电池的容量值大小不能超过1Ah。
优选的所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，所述正常充电操作为所述电池管理***按照预设的充电策略进行充电，直到电池充满电或手动结束充电。
相较于现有技术，本发明提供的一种结合充电策略校准动力电池容量的方法，结合充电过程，通过控制充电过程来实现在较短的时间内进行电池容量的计算，使得计算出来的电池容量精度较高，同时能够控制计算容量的频率等。通过与电池使用过程中所有的累积容量信息与电池循环关系数据计算出的容量相融合，得出最终的电池容量值，使得计算出来的电池容量精度较高。
附图说明
图1是本发明提供的结合充电策略校准动力电池容量的方法的流程图；
图2是本发明提供的校准充电操作的流程图；
图3是本发明提供的电池容量与电池循环数据关系的折线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1-图3，本发明提供一种结合充电策略校准动力电池容量的方法，包括步骤：
S1、整车电池管理***与充电桩连接，电池管理***判定是否需要进入电池容量校准，若是，则执行步骤S2；若否，则执行正常充电操作；
S2、使用校准充电操作将电池充满电，根据充电的电量累加值和充电完毕的动力电池的SOC上升值得到动力电池的充电计算容量值；然后获取动力电池的电池循环数据，进而通过动力电池的电池容量与电池循环数据关系得到电池循环容量值；
S3、根据所述充电计算容量值和所述电池循环容量值得到动力电池的校准容量。
具体的，在一般情况下，所述校准充电操作可以与正常的充电操作相同，在相同的情况下，所述电池管理***在充电过程中，使用本领域常用的电量累加值计算方法得到充电器期间的电量累加值，一般使用安时积累法得到，然后得到所述SOC(State ofcharge，荷电状态，电池剩余电量比)上升值，通过比例关系得到所述充电计算容量值；所述上升值为充电完毕时动力电池SOC值减去充电开始时动力电池的SOC值得到。这样能在较短的时间内精确的计算出电池容量，一般不需要特定的时间进行动力电池的容量校准，同时此方法能主动的创造计算电池的容量条件，定期的自动对电池的容量进行校准，而不是被动的等待计算容量的条件成熟再去计算容量，同时会定期提醒，让客户在时间允许的时候(一般为晚上充电)意识到有这样一种需求，从而主动的让电池管理***去计算容量。
作为优选方案，本实施例中，考虑到动力电池在充电过程中，会出现极化现象，因此，本发明提供的校准方法中，所述步骤S2中，所述校准充电操作包括步骤：
S21、将动力电池按照正常充电操作充电到第一预设SOC，然后暂停充电第一预定时间；对所述动力电池充电充到所述第一预设SOC后，保证所述第一计算SOC的准确性，同时还要保证所述第一计算SOC到第二计算SOC之间的电量累加值不能太小，因此，所述第一预设SOC优选为15％-40％，最优的选择为30％；
S22、所述电池管理***获取动力电池的SOC-OCV特征关系表，并根据所述SOC-OCV特征关系表得到第一计算SOC；所述SOC-OCV特征关系表是根据相同型号的电池进行多次测试后得到，为相同型号动力电池的标准表，不做具体限定，当然，也可以是单独针对某一动力电池建立的特征关系表；应当说明的是，通过所述SOC-OCV特征关系表，通过电池管理***检测动力电池的OCV，然后查表得到电池当前的SOC，此方法为本领域的常用技术手段；
S23、所述电池管理***按照正常充电操作将电池充电到第二预设SOC，然后暂停充电第二预定时间，同时所述电池管理***获取电池的电量从所述第一预设SOC到所述第二预设SOC过程中的电量积累值；所述第二预设SOC和所述第二预定时间的选取同所述第一预设SOC和所述第一预定时间的选取相同，不做赘述，其中所述第二预设SOC的选取为80％-90％，优选为80％；
S24、根据所述SOC-OCV特征关系表得到第二计算SOC，根据所述第一计算SOC、所述第二计算SOC和所述电量积累值，通过容值计算公式得到动力电池的充电计算容量值。
具体的，本发明提供的校准方法通过优化电池的充电过程，使电池的电量充入到一定量的时候去执行暂停充电进入到校正电池容量的计算模块，暂停的时间即充电休息时间一般为1-1.5h，此时充电***和整车***均不工作，去除电池的极化状态，能够更好的计算动力电池的OCV(Opencircuit voltage，开路电压)电压，从而得到的所述第一/二计算电量更加准确，没有干扰数据，提高所述充电计算容量值的数据精度。一般情况下，所述校准充电操作的充电时长要比正常充电操作的充电时长多2-3h，其中所述第一预定时间为1-1.5h，所述第二预定时间为1-1.5h。由于此时所述校准充电操作的时间较长，可以让客户选择对电池容量校准的时间，只需要在需要校准时(例如定期进行一次校准)，提示用户需要进行电量校准。
作为优选方案，本实施例中，步骤S24中，所述容值计算公式为：
Figure BDA0002501897880000051
其中，CP1为充电计算容量值；DeltaAh为SOCOCV1-SOCOCV2之间充电的电量积累值；SOCOCV1为第一计算SOC；SOCOCV2为第二计算SOC。
作为优选方案，本实施例中，所述第一预设SOC为15％-40％。
作为优选方案，本实施例中，所述第二预设SOC为80％-90％。
作为优选方案，本实施例中，所述校准容量的计算公式为：
CP＝W1*CP1+W2*CP2；
其中，CP为校准容量；W1为第一权重因子；W2为第二权重因子；CP1为充电计算容量值；CP2为电池循环容量值。
具体的，在充电过程中控制一段时间的充电过程，使用SOC-OCV特征关系表查表方法计算出在充电过程中从所述第一预设SOC到所述第二预设SOC之间，实际的SOC增量；再使用安时积累的方法计算从所述第一预设SOC到所述第二预设SOC之间实际充电的电量积累值(电流乘以时间的值I*Time)，因电流传感器存在误差以及在使用安时积累法计算时候的累积值也有误差，所以这种方法计算出来容量值不能作为最终的电池容量值校准结构，需要加上一个权重因子与其它方法计算的容量值相融合，最后得出电池的最终计算容量。优选的，第一权重因子W1、第二权重因子W2的值是经过***的标定确定的，在考虑到容量计算的误差等，会根据每次计算的值进行相应的调整，第一权重因子W1、第二权重因子W2的优选取值范围为0.4-0.6，其中，在所述电量累加值的误差不大的情况下，第一权重因子W1的初始值取0.6，所述第二权重因子W2的初始值取0.4；对于它***的电池及车辆的使用情况此值是需要重新调整，同时不同的电池***第一权重因子W1、第二权重因子W2的取值不一样。
作为优选方案，本实施例中，此处所述其他方法计算得到容量值优选为电池循环容量值，所述电池循环容量值为所述电池管理***获取所述电池循环数据，通过电池容量与电池循环数据关系得到；
所述电池容量与电池循环数据关系为对若干同型号动力电池进行充放电测试得到。应当说明的是，所述电池循环数据为，按照电池充电量和放电量的使用值进行累加，达到一定数值后，电池的总容量就会受到一定的影响，电池的寿命也会受到一定影响。例如，一块动力电池的总容量40Ah，在一次工作中，被放电30Ah，后充电20Ah，这样累计的电池循环数据为50Ah；如此不间断工作到8000Ah后，此动力电池的总容量会变成39Ah或者其他数据，依照此数据建立所述电池容量与电池循环数据关系。图3中的折线是以40Ah的动力电池为例的一种型号(具体型号不做限定，很多不同型号的动力电池的测试数据会相同)的检测数据表，其中横坐标的数值是所述电池循环数据除以动力电池的额定容量(即40Ah)后的阈值数据，即每达到一定电池循环数据值，就检测一次动力电池的容值后得到。
作为优选方案，本实施例中，所述步骤S1中，所述判定是否需要进入电池容量校准的判定标准为间隔第三预定时间需要进行一次动力电池容量校准。优选的，所述第三预定时间为1个月，若是连续多个月用户均不允许进行动力电池的容量校准，则自动选择合适的时间进行动力电池的容量校准。此处，一般为6个月为最大时间段，即连续6个月没有对电池进行校准的情况下，电池管理***就对动力电池的容量进行校准。
作为优选方案，本实施例中，每次进行动力电池容量校准，调整的所述动力电池的容量值大小不能超过1Ah。一旦所述校准容量与上次校准后的动力电池的容量之间差值大于1Ah，则说明校准存在错误，则本次不进行数据调整，选取最近的一次合适时间再次进行动力电池容量校准即可。或者，当本次校准容量的值比上次校准的动力电池的容量值大，则也不进行动力电池的容量数据调整，其后续的操作流程与上述差值超过1Ah的相同，此处不做赘述。
作为优选方案，本实施例中，所述正常充电操作为所述电池管理***按照预设的充电策略进行充电，直到电池充满电或手动结束充电。
作为优选方案，在对动力电池进行校准完成后，则可以计算电池的每次的续航信号和电池寿命信息。其中，所述电池寿命信息可以通过寿命计算公式得到，所述寿命计算公式为：
SOHcp＝CP/Cpo；
其中，SOHcp为电池寿命值；CP为电池校准容量值；Cpo为电池的初始容量。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种结合充电策略校准动力电池容量的方法，其特征在于，包括步骤：
S1、整车电池管理***与充电桩连接，电池管理***判定是否需要进入电池容量校准，若是，则执行步骤S2；若否，则执行正常充电操作；
S2、使用校准充电操作将电池充满电，根据充电的电量累加值和充电完毕的动力电池的SOC上升值得到动力电池的充电计算容量值；然后通过电池管理***获取动力电池的电池循环数据，进而通过动力电池的电池容量与电池循环数据关系得到电池循环容量值；
S3、根据所述充电计算容量值和所述电池循环容量值得到动力电池的校准容量。
2.根据权利要求1所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述校准充电操作包括步骤：
S21、将动力电池按照正常充电操作充电到第一预设SOC，然后暂停充电第一预定时间；
S22、所述电池管理***获取动力电池的SOC-OCV特征关系表，并根据所述SOC-OCV特征关系表得到第一计算SOC；
S23、所述电池管理***按照正常充电操作将电池充电到第二预设SOC，然后暂停充电第二预定时间，同时所述电池管理***获取电池的电量从所述第一预设SOC到所述第二预设SOC过程中的电量积累值；
S24、根据所述SOC-OCV特征关系表得到第二计算SOC，根据所述第一计算SOC、所述第二计算SOC和所述电量积累值，通过容值计算公式得到动力电池的充电计算容量值。
3.根据权利要求2所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，其特征在于，步骤S24中，所述容值计算公式为：
Figure FDA0002501897870000011
其中，CP1为充电计算容量值；DeltaAh为SOCOCV1-SOCOCV2之间充电的电量积累值；SOCOCV1为第一计算SOC；SOCOCV2为第二计算SOC。
4.根据权利要求2所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，其特征在于，所述第一预设SOC的取值范围为15％-40％。
5.根据权利要求2所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，其特征在于，所述第二预设SOC的取值范围为80％-90％。
6.根据权利要求1所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，其特征在于，所述校准容量的计算公式为：
CP＝W1*CP1+W2*CP2；
其中，CP为校准容量；W1为第一权重因子；W2为第二权重因子；CP1为充电计算容量值；CP2为电池循环容量值。
7.根据权利要求1所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，其特征在于，所述电池循环容量值为所述电池管理***获取所述电池循环数据，通过电池容量与电池循环数据关系得到；
所述电池容量与电池循环数据关系为对若干同型号动力电池进行充放电测试得到。
8.根据权利要求1所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述判定是否需要进入电池容量校准的判定标准为间隔第三预定时间需要进行一次动力电池容量校准。
9.根据权利要求8所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，其特征在于，每次进行动力电池容量校准，调整的所述动力电池的容量值大小不能超过1Ah。
10.根据权利要求1所述的结合充电策略校准动力电池容量的方法，其特征在于，所述正常充电操作为所述电池管理***按照预设的充电策略进行充电，直到电池充满电或手动结束充电。
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