CN117471340B - 一种估算电池***容量保持率的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种估算电池***容量保持率的方法及***，属于电池技术领域，包括如下步骤：设定容量保持率的矫正时机，包括有:出现满充后进行一次放电；出现满放后进行一次充电；出现一次低电量放电后静置，且又进行一次充电；出现充、放电至中间段后静置且又进行一次充、放电；当出现上述任一矫正时机时，对容量保持率进行矫正，通过本发明有效地解决现有技术中电池***容量保持率准确度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种估算电池***容量保持率的方法及***，属于电池技术领域。
背景技术
新能源汽车目前主要采用动力电池作为动力源***，而动力电池在使用和存储过程中存在容量衰减，从而导致动力电池的容量保持率下降，而容量保持率表示某工况下的电池包实际放出或者冲进去的实际可用容量，然后除以在该工况下的新电池的实际可用容量,得出SOHCap，用来表征此刻电池***的容量保持率。
目前SOC（state of charge，电量状态）、SOP等BMS内部功能以及外部其他控制器等需要的是电池真实的容量保持率SOHCap，国标SOH不能反映电池非正常老化、损坏和电芯一致性等原因导致的电池实际容量减少，因此需要计算电池***的实时可用容量，进而计算实时容量保持率；现有技术对电池***容量保持率的估算通过SOC-OCV曲线估算出实际容量保持率，但对其矫正过程中仅在满充满放时刻对容量保持率进行矫正，由于满充满放时机相对较少，因此不能很好的保障大多数时刻电池***容量保持率的准确度。
发明内容
本发明的目的是提供一种估算电池***容量保持率的方法及***，用以解决现有技术中电池***容量保持率准确度低的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
本发明的一种估算电池***容量保持率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）设定容量保持率的矫正时机，包括有:
出现满充后进行一次放电；出现满放后进行一次充电；出现一次低电量放电后静置，且又进行一次充电；出现充、放电至中间段后静置且又进行一次充、放电；
2）当出现上述任一矫正时机时，根据该矫正时机对应的容量保持率子可信度与当前容量保持率总可信度之间的关系判断是否进行容量保持率矫正。
本发明通过设置除了在电池满放、满充以及低电量时刻对容量保持率的矫正，还额外增加了在中间段电量时，对容量保持率的矫正，由于电池在满充、满放以及低电量时机较少，因此对于容量保持率的实时性很难保证，而中间段出现的时机较满充、满放以及低电量时机较多，由于矫正机会的增加，因此可以一定程度提升容量保持率的准确度。
进一步地，步骤2）中若矫正时机对应的容量保持率子可信度大于当前容量保持率总可信度，则在该时机下对容量保持率进行矫正；否则不进行矫正；其中当前容量保持率总可信度与上次矫正至当前的容量循环次数有关，上次矫正至当前的容量循环次数越大，对应的可信度越低。
当出现矫正时机时，还根据对应的容量保持率可信度判断矫正条件是否满足，如果该矫正时机对应的容量保持率子可信度大于当前容量保持率总可信度，则满足矫正条件，当矫正时机对应的容量保持率子可信度小于当前容量保持率总可信度，则不需要矫正，通过该方式可以减少对于容量保持率非必要的矫正，解决误矫正问题，进一步提升了容量保持率的准确度。
进一步地，当前容量保持率总可信度与上次矫正至此刻的容量循环次数的具体转换关系如下：
SOHCapCred=100-（SOHCap CorrctCyclTimes÷100）
式中：SOHCapCred为容量保持率可信度，SOHCap CorrctCyclTimes为上次矫正至此刻的容量循环次数。
通过上次矫正至此刻的容量循环次数，决定容量保持率可信度，转换方式快速、简单。
进一步地，该方法还包括对当前矫正时机矫正的容量保持率进行修正，具体计算公式如下：
SOHCap(t)= SOHCap(t-1)×(1- SOHCapCredSub)+ SOHCapCorr×SOHCapCredSub
式中：SOHCap(t)为当前时刻修正后的容量保持率，SOHCap(t-1)为矫正前容量保持率，SOHCapCorr为本次矫正时机得到矫正容量保持率，SOHCapCredSub为矫正时机对应的容量保持率子可信度。
通过矫正时机下的子可信度以及上一次的容量保持率对当前容量保持率进行修正，进一步提升了容量保持率的准确度。
进一步地，该方法还包括利用修正后的容量保持率估算最终容量保持率，最终容量保持率等于该次修正后的容量保持率与最近n次矫正的容量保持率的加权和，距离当前时刻越近的权重越大。
进一步地，在利用最近的n次矫正的容量保持率时采用与当前时刻温度一致时矫正的容量保持率。
通过前几次对应权重下的容量保持率之和，计算得到的最终容量保持率，更进一步的提升了容量保持率的准确度。
进一步地，每个矫正时机下的容量保持率通过在OCV-SOC非平台期计算出初始和结束SOC值，再计算出该期间的实际容量值，根据容量除以SOC差，得到真实容量，估算出实时满充和满放可用容量，计算出在某温度下的电池包实际放出的可用容量，然后除以在该温度下的新电池的实际可用容量，得到实时容量保持率。
通过在OCV-SOC非平台期的初始和结束SOC值，可间接计算出满充和满放可用容量，进而通过该温度下新电池的实际可用容量，计算得到实时容量保持率，通过该方式可在OCV-SOC非平台期的任何时期便可计算得到容量保持率，不需要等到满充和满放时机便可得到。
进一步地，各校正时机所对应容量保持率可信度的大小存在以下关系：出现所述满充、满放、低电量以及中间段不同时机下所对应设置的容量保持率可信度依次降低。
由于电池在满充时机下通过OCV得到SOC，最终计算的容量保持率较为准确，因此设置满充时机下的可信度依次高于满放、低电量以及中间段，通过以上根据电池出现各时机进行合理的设置门槛，可以提升矫正效率。
本发明还提供了一种估算电池***容量保持率的***，包括处理器，所述处理器用于执行计算机指令实现上述估算电池***容量保持率的方法。
附图说明
图1是本发明中满充和满放可用容量计算流程图；
图2是本发明实施例中得到的容量保持率表组。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。
本发明的构思在于：由于现有技术中针对电池容量保持率缺少***的估算功能，或者混动工况下的电池容量保持率估算时，矫正机会少，***满充或者满放机会较少，由于缺少矫正，因此容量保持率在使用时会存在与实际相比误差大的问题，本发明通过增加中间段的矫正时机，且中间段的时机较满充满放时机较多，因此减少了容量保持率的误差。
估算电池***容量保持率的方法实施例：
本发明的一种估算电池***容量保持率的方法实施例，如图1所示，在OCV-SOC非平台期（混动再额外考虑中间段SOC处于60%-70%），计算出较准确初始和结束SOC值，再计算出该期间的实际容量值，根据容量除以SOC差，得到真实容量。通过滚动迭代循环估算出实时满充和满放可用容量，计算出在某温度下的电池包实际放出的可用容量，然后除以在该温度下的新电池的实际可用容量表组,得出实时SOHCap，用来表征此刻电池***的容量保持率，通过上述方式得到的容量保持率，供BMS、VCU等其他控制器使用。
滚动迭代出容量，容量除以计算始末的SOC差，即为本次充放电的可用容量，可用容量除以可用容量表组，即为图2的容量保持率。容量保持率表组:BMS***实时SOHCap数组，实时工况中，不同温度对应的***总可用容量与额定容量的比值数组,滚动循环迭代5次。该表为，5*温度点[-40,-30,-25,-20,-15,-10,-5,0,5,10,15,20,25,45,55]，共5*15=75个数值，该表为暂定。该图中初始值通过电芯测试获得，作为默认值，后期通过自适应学习更新。
说明：本实施例中所用到的图2中容量保持率为原有扩大1000倍后的显示结果，在进行容量保持率的迭代循环计算时，前几次的容量保持率选择通过在本次容量保持率所在的最接近表中设定的温度点下对应的容量保持率数组进行迭代计算。
当电池出现以下矫正时机时，则对电池容量保持率进行矫正，SOHCap的矫正时机主要有四种，具体如下：
时机1：电池出现一次满充（最大单体电压达到满充截止电压（≥3.65V），电流较小（≤max(0.1C,5A），持续一定时间（≥5s）），且 100，且进行一次放电（放电容量大于60%额定容量），则进行一次矫正，子矫正算法可信度SOHCapCredSub=100。
时机2：电池出现一次满放（最小单体电压达到满充截止电压（≤2.5V），电流较小（≤max(0.1C,5A）），持续一定时间（≥20s）），且 95，且进行一次充电（充电容量大于60%额定容量），则进行一次矫正，子矫正算法可信度SOHCapCredSub=95。
时机3：电池出现一次低电量放电且静置（SOCByOCV≤20%，且静置时间大于2h），且 85，且进行一次充电（充电容量大于60%额定容量），则进行一次矫正，子矫正算法可信度SOHCapCredSub=85。
时机4：电池出现一次中间段电量充、放电且静置（60% ≤ SOCByOCV≤70%，且静置时间大于2h），且 70，且进行一次充、放电（充、放容量大于30%额定容量），则进行一次矫正，子矫正算法可信度SOHCapCredSub=70。
以上矫正时机中所用到的电压、电流、持续时间、可信度均可根据实际情况进行调整，在其他实施例中也可设置为其他数值。
其中可信度估算模型如下：
SOHCap可信度表征此刻SOHCap误差程度，主要与是否矫正及矫正后电流积分累计容量有关，用SOHCapCred可信度去表征，开发SOHCap误差可信度估算模型，根据可信度大小和其他条件决定误差矫正模型的矫正时机，解决误矫正问题。
通过“上次矫正至此刻的容量循环次数”计算出SOHCap值的可信度（0-100，数值越大，可信度越高）。
计算公式如下：可信度SOHCapCred（0-100）与“上次矫正至此刻的容量循环次数”SOHCapCorrctCyclTimes（30-0次，避免精度损失，其扩大100倍为3000-0）的转化关系：
当SOHCap（满充、中间段或者满放且静置工况）满足矫正条件一次，则更新初值，可信度与“上次矫正至此刻的容量循环次数清零”，重新开始计算。
当满足以上其中任一条件时，则对电池容量保持率进行更新，更新方式如下：
计算出较准确初始和结束SOC值，再计算出该期间的实际容量值，根据容量除以SOC差，得到真实容量。通过滚动迭代循环估算出实时满充和满放可用容量，计算出在某温度下的电池包实际放出的可用容量，然后除以在该温度下的新电池的实际可用容量表组,得出 实时SOHCap。
举例说明：
1）BMS***上电工作，判断SOHCap更新条件、计算总可信度SOHCapCred、矫正值SOHCapCorr、及子矫正算法可信度SOHCapCredSub。
例子1：若计算结果，SOHCap更新条件1满足，可信度SOHCapCred无论多少，该次矫正都使能， SOHCap(t-1)=9800，SOHCapCorr =9600，因为永远成立，所以滚动更新一次SOHCap数组值。 。
例子2：若计算结果，SOHCap更新条件4满足，可信度SOHCapCred=90，SOHCapCredSub4=70，SOHCap(t-1)=9800，SOHCapCorr =9600，因为，所以本次不更新。
若计算结果，SOHCap更新条件4满足，可信度SOHCapCred=65，SOHCapCredSub4=70， ，/> ，因为/> ，所以更新滚动更新一次SOHCap数组值。 。
估算电池***容量保持率的***实施例：
本发明估算电池***容量保持率的***包括处理器，该处理器用于执行计算机指令以实现一种估算电池***容量保持率的方法，该方法已在上述一种估算电池***容量保持率的方法实施例中详细介绍，此处不再赘述。
Claims (7)
1.一种估算电池***容量保持率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）设定容量保持率的矫正时机，包括有:
出现满充后进行一次放电；出现满放后进行一次充电；出现一次低电量放电后静置，且又进行一次充电；出现充、放电至中间段后静置且又进行一次充、放电；
2）当出现上述任一矫正时机时，根据该矫正时机对应的容量保持率子可信度与当前容量保持率总可信度之间的关系判断是否进行容量保持率矫正；
所述步骤2）中若矫正时机对应的容量保持率子可信度大于当前容量保持率总可信度，则在该时机下对容量保持率进行矫正；否则不进行矫正；其中当前容量保持率总可信度与上次矫正至当前的容量循环次数有关，上次矫正至当前的容量循环次数越大，对应的可信度越低；
该方法还包括对当前矫正时机矫正的容量保持率进行修正，具体计算公式如下：
SOHCap(t)= SOHCap(t-1)×(1- SOHCapCredSub)+ SOHCapCorr× SOHCapCredSub
式中：SOHCap(t)为当前时刻修正后的容量保持率，SOHCap(t-1)为矫正前容量保持率，SOHCapCorr为本次矫正时机得到矫正容量保持率，SOHCapCredSub为矫正时机对应的容量保持率子可信度。
2.根据权利要求1所述的估算电池***容量保持率的方法，其特征在于，当前容量保持率总可信度与上次矫正至此刻的容量循环次数的具体转换关系如下：
SOHCapCred=100 -（SOHCap CorrctCyclTimes÷100）
式中：SOHCapCred为容量保持率可信度，SOHCap CorrctCyclTimes为上次矫正至此刻的容量循环次数。
3.根据权利要求1所述的估算电池***容量保持率的方法，其特征在于，该方法还包括利用修正后的容量保持率估算最终容量保持率，最终容量保持率等于该次修正后的容量保持率与最近n次矫正的容量保持率的加权和，距离当前时刻越近的权重越大。
4.根据权利要求3所述的估算电池***容量保持率的方法，其特征在于，在利用最近的n次矫正的容量保持率时采用与当前时刻温度一致时矫正的容量保持率。
5.根据权利要求1所述的估算电池***容量保持率的方法，其特征在于，每个矫正时机下的容量保持率通过在OCV-SOC非平台期计算出初始和结束SOC值，再计算出该期间的实际容量值，根据容量除以SOC差，得到真实容量，估算出实时满充和满放可用容量，计算出在某温度下的电池包实际放出的可用容量，然后除以在该温度下的新电池的实际可用容量，得到实时容量保持率。
6.根据权利要求1所述的估算电池***容量保持率的方法，其特征在于，各校正时机所对应容量保持率可信度的大小存在以下关系：出现所述满充、满放、低电量以及中间段不同时机下所对应设置的容量保持率子可信度依次降低。
7.一种估算电池***容量保持率的***，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于执行计算机指令实现如权利要求1-6任一项所述的估算电池***容量保持率的方法。
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