本發(fā)明涉及鋰電池領(lǐng)域，具體是一種低速電動(dòng)車鋰電池SOC的估算方法。

背景技術(shù)：

低速電動(dòng)車泛指行駛速度低、續(xù)駛里程短、安全技術(shù)性能尚達(dá)不到現(xiàn)行電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)的這一類車。低速電動(dòng)車價(jià)格低廉，使用成本低，近年來在部分地區(qū)快速增長(zhǎng)，規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。隨著國家對(duì)低速電動(dòng)車的管理逐步規(guī)范化，越來越多的低速車采用鋰電池作為動(dòng)力，而鋰電池的SOC，作為鋰電池的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，在低速電動(dòng)車的使用過程中意義重大。

SOC全稱是State of Charge，荷電狀態(tài)，也叫剩余電量，代表的是電池使用一段時(shí)間或長(zhǎng)期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。其取值范圍為0~1，當(dāng)SOC=0時(shí)表示電池放電完全，當(dāng)SOC=1時(shí)表示電池完全充滿。

低速電動(dòng)車用鋰電池SOC目前常用的估算分析方法如下：

1、放電實(shí)驗(yàn)法

將電池作放電實(shí)驗(yàn)，以放出電量的多少為電池容量，但實(shí)際行車情況剩余電量是用來行駛的，無法單純以放電結(jié)果作為電量預(yù)估標(biāo)準(zhǔn)。

2、安時(shí)積分法

通過初始與工況狀態(tài)下電流和時(shí)間積分的和來計(jì)算當(dāng)前電量，當(dāng)前SOC精度主要依賴初始和瞬時(shí)電流的精度，但是隨著時(shí)間延長(zhǎng)，誤差累計(jì)嚴(yán)重，且無法單獨(dú)修正。

3、開路電壓法

根據(jù)不同材料體系、工藝的電池其靜止開路電壓與SOC的對(duì)應(yīng)關(guān)系來計(jì)算。工況狀態(tài)下測(cè)得的開路電壓只能作為參考，并不是真實(shí)開路電壓。

4、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

由電壓、電流、溫度、內(nèi)阻等各種瞬時(shí)數(shù)據(jù)形成輸入層，自動(dòng)歸納成隱層，再通過系統(tǒng)模型的輸出層收斂和優(yōu)化形成瞬時(shí)SOC。各層信息互不通信、并無聯(lián)系，但目前達(dá)到商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的收斂、優(yōu)化、建模技術(shù)還沒有實(shí)際解決，成本高，穩(wěn)定性差特點(diǎn)，技術(shù)還在研究階段。

5、卡爾曼濾波法

匈牙利的R.E.Kalman 在 1960 年提出的基于最小均方差的數(shù)字濾波算法，用于最優(yōu)估算動(dòng)態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)初始誤差有很強(qiáng)的修正作用，缺點(diǎn)是需要較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，準(zhǔn)確度由電池模型決定。目前研究熱度很大。

低速電動(dòng)汽車的工作環(huán)境處于一種經(jīng)常變化的狀態(tài)，既有高溫和低溫天氣，又有干燥和潮濕的天氣，對(duì)動(dòng)力電池性能參數(shù)要求非常高。電池容量受溫度影響的成分也相對(duì)增加，這對(duì)SOC估計(jì)算法提出了更為嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)SOC估計(jì)方法根本無法實(shí)現(xiàn)低速電動(dòng)汽車電池組SOC的在線實(shí)時(shí)精確估算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種低速電動(dòng)車鋰電池SOC的估算方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種低速電動(dòng)車鋰電池SOC的估算方法，具體步驟如下：

（1）低速電動(dòng)車上電的時(shí)候，鋰電池進(jìn)行額定容量計(jì)算，確保鋰電池容量衰減之后，計(jì)算SOC的基準(zhǔn)額定容量SOC準(zhǔn)確，額定容量的估算公式如下：

Q_額定=Q_初始*K*SOH；

（2）SOC計(jì)算，包括SOC的估算在充電和放電的過程中，采用安時(shí)積分的方法，SOC估算公式如下：

SOCt=SOC_初始-（）/Q_額定。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟（2）中充電過程的SOC估算：不斷根據(jù)安時(shí)積分法進(jìn)行SOC累加，當(dāng)最高單體超過電池最高額定電壓4.2V的時(shí)候，SOC設(shè)置為1；充電過程中，如果最高單體電壓未達(dá)到4.15 V，SOC已經(jīng)累加到了95%，此時(shí)SOC不進(jìn)行累加，直到最高單體電壓達(dá)到4.15 V，才繼續(xù)進(jìn)行累積SOC；鋰電池靜置1小時(shí)或者電動(dòng)車下電超過1小時(shí)，SOC根據(jù)開路電壓和SOC的表格進(jìn)行校正。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟（2）中放電過程的SOC估算：不斷根據(jù)電流進(jìn)行SOC計(jì)算，當(dāng)放電電流<0.2C，而且持續(xù)20S，最高單體電壓≤3.45V，如果此時(shí)SOC≥5%，則SOC校正到5%；此時(shí)繼續(xù)根據(jù)安時(shí)積分進(jìn)行SOC計(jì)算；如果放電過程中，產(chǎn)生最高單體電壓低于3V，也就是電池過放，需要設(shè)置SOC為0，此時(shí)重新根據(jù)安時(shí)積分累加SOC。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述低速電動(dòng)車鋰電池SOC的估算方法所采用的鋰電池管理系統(tǒng)主要包括高壓電池檢測(cè)器、單片機(jī)和電壓檢測(cè)模塊，其中高壓電池檢測(cè)器和電壓檢測(cè)模塊與鋰電池均并聯(lián)設(shè)置，且高壓電池檢測(cè)器和電壓檢測(cè)模塊的信號(hào)輸出端連接單片機(jī)的信號(hào)輸入端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：在各種不同的情況下分別采用開路電壓法、安時(shí)積分法以及各種修正補(bǔ)償算法綜合起來，以滿足低速電動(dòng)車在復(fù)雜多變的工作環(huán)境下對(duì)電池SOC估算精度的要求。本發(fā)明經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，精度可以達(dá)到5%，很好的滿足了低速電動(dòng)車的行駛要求。

附圖說明

圖1為低速電動(dòng)車鋰電池SOC的估算方法所采用的鋰電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為SOC計(jì)算流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例中，一種低速電動(dòng)車鋰電池SOC的估算方法，具體操作步驟如下：

（1）低速電動(dòng)車上電的時(shí)候，鋰電池進(jìn)行額定容量計(jì)算，確保鋰電池容量衰減之后，計(jì)算SOC的基準(zhǔn)額定容量SOC準(zhǔn)確，額定容量的估算公式如下：

Q_額定=Q_初始*K*SOH

Q_額定：鋰電池的額定容量，也就是滿充容量

Q_初始：：鋰電池出廠時(shí)的標(biāo)稱容量

K： 鋰電池在不同溫度下的衰減系數(shù)

SOH ：鋰電池的健康狀態(tài)

其中K系數(shù)需要根據(jù)鋰電池的溫度進(jìn)行計(jì)算，范圍是0-1，電芯最高溫度Tmax≤55℃，電芯最低溫度滿足如下條件，分別得出不同的K系數(shù)：

SOH需要根據(jù)鋰電池的循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其中：

（2）SOC計(jì)算，包括 SOC的估算在充電和放電的過程中，采用安時(shí)積分的方法，同時(shí)根據(jù)不同的條件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保證SOC準(zhǔn)確估算。

SOCt=SOC_初始-（）/Q_額定

其中：

SOCt：為t時(shí)刻鋰電池的SOC；SOC_初始：為鋰電池初始SOC值；i：為鋰電池的工作電流；Q 額定：為鋰電池的額定容量；

a、充電過程的SOC估算：

充電過程，不斷根據(jù)安時(shí)積分法進(jìn)行SOC累加。當(dāng)最高單體超過電池最高額定電壓4.2V的時(shí)候，SOC設(shè)置為1。

充電過程中，如果最高單體電壓未達(dá)到 4.15 V，SOC已經(jīng)累加到了95%，此時(shí)SOC不進(jìn)行累加，直到最高單體電壓達(dá)到4.15 V，才繼續(xù)進(jìn)行累積SOC。

鋰電池靜置1小時(shí)或者電動(dòng)車下電超過1小時(shí)，SOC根據(jù)開路電壓和SOC的表格進(jìn)行校正。

下表是某廠家的三元電池在不同溫度下，不同的電壓對(duì)應(yīng)的SOC的關(guān)系表：

b、放電過程的SOC估算

放電過程，不斷根據(jù)電流進(jìn)行SOC計(jì)算。當(dāng)放電電流<0.2C，而且持續(xù)20S,最高單體電壓≤3.45V，如果此時(shí)SOC≥5%，則SOC校正到5%。此時(shí)繼續(xù)根據(jù)安時(shí)積分進(jìn)行SOC計(jì)算。

如果放電過程中，產(chǎn)生最高單體電壓低于3V，也就是電池過放，需要設(shè)置SOC為0，此時(shí)重新根據(jù)安時(shí)積分累加SOC。

請(qǐng)參閱圖1，所述低速電動(dòng)車鋰電池SOC的估算方法所采用的鋰電池管理系統(tǒng)主要包括高壓電池檢測(cè)器、單片機(jī)和電壓檢測(cè)模塊，其中高壓電池檢測(cè)器和電壓檢測(cè)模塊與鋰電池均并聯(lián)設(shè)置，且高壓電池檢測(cè)器和電壓檢測(cè)模塊的信號(hào)輸出端連接單片機(jī)的信號(hào)輸入端，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的信息采集。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。