本發(fā)明涉及動(dòng)力電池的研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于ocv-soc曲線特征的動(dòng)力電池soc估算的修正方法及裝置。

背景技術(shù)：

在電動(dòng)汽車用鋰動(dòng)力電池管理系統(tǒng)中，電池荷電狀態(tài)(soc)的估算是電池管理系統(tǒng)的核心內(nèi)容。soc估算準(zhǔn)確與否，將直接影響到電池管理系統(tǒng)的決策，精確的soc估計(jì)能夠改善電池性能，提高電池可靠性，延長電池使用壽命，并為電動(dòng)汽車整車控制提供依據(jù)，而且精確的soc估算還能為駕駛員提供準(zhǔn)確的續(xù)航里程信息，因此如何準(zhǔn)確估計(jì)soc是電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

soc的估算與電池的開路電壓、充放電電流、蓄電池內(nèi)阻、電解液溫度、自放電及電池的循環(huán)壽命等參數(shù)有關(guān)，且呈現(xiàn)較強(qiáng)的非線性。目前國內(nèi)外在對電池的soc的準(zhǔn)確估算方面已做了大量研究，但實(shí)際管理系統(tǒng)中由于電池管理系統(tǒng)硬件條件的限制，常用的方法仍然是簡單有效的開路積分法和安時(shí)積分法相結(jié)合。開路電壓法需要電池靜置足夠長的時(shí)間，同時(shí)soc值隨開路電壓變化明顯，且無法在線估算，而安時(shí)積分法則初值無法確定且存在傳感器的累積誤差。因此對動(dòng)力電池soc估算進(jìn)行必要的修正就十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于ocv-soc曲線特征的動(dòng)力電池soc估算的修正方法及裝置，增加soc的開機(jī)修正機(jī)會(huì)，提高soc的估算精度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種基于ocv-soc曲線特征的動(dòng)力電池soc估算的修正方法，是基于鋰離子電池ocv-soc曲線特征的平臺(tái)區(qū)、非平臺(tái)區(qū)、過渡區(qū)的劃分來進(jìn)行soc值的修正，所述soc修正方法包括開機(jī)修正和動(dòng)態(tài)修正兩個(gè)步驟：

所述開機(jī)修正包括下述步驟：

(1)利用bms時(shí)鐘芯片記錄的相對時(shí)間差，判斷本次開機(jī)與前次關(guān)機(jī)的間隔時(shí)間t，以判斷電池是否經(jīng)過足夠的靜止時(shí)間，去除懸浮電壓；

(2)獲得當(dāng)前的開機(jī)電壓平均值cell_avrg及當(dāng)前估算上報(bào)的soc值soc_0；

(3)根據(jù)電芯放電截止后，開路電壓回彈速率設(shè)置兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)t1和t2；

(4)判斷靜置時(shí)間t是否超過t1，如若超過，執(zhí)行步驟(5)；如若未超過t1但超過t2，執(zhí)行步驟(6)，如若未超過t2，則不進(jìn)行soc修正；

(5)判斷當(dāng)前獲得的開機(jī)平均電壓cell_avrg是否滿足過渡區(qū)，如若滿足，采用某一加權(quán)系數(shù)修正電池的荷電狀態(tài)soc值，如若不滿足，采用另一加權(quán)系數(shù)修正電池的荷電狀態(tài)soc值；

(6)判斷當(dāng)前獲得的開機(jī)平均電壓cell_avrg是否滿足非平臺(tái)區(qū)電壓條件，如若滿足，采用加權(quán)系數(shù)修正電池的荷電狀態(tài)soc值，如若不滿足不進(jìn)行soc開機(jī)修正；

所述動(dòng)態(tài)修正包括下述步驟：

(7)獲取當(dāng)前狀態(tài)下的充放電電流值i、持續(xù)時(shí)間t、電池單體平均電壓cell_v、當(dāng)前估算上報(bào)的soc值soc_0等參數(shù)信息；

(8)判斷當(dāng)前充放電電流是否小于i1，持續(xù)時(shí)間是否小于t1，若滿足同時(shí)進(jìn)入步驟(9)、(12)，如若不滿足不進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正；

(9)判斷當(dāng)前放電電流是否小于i2，持續(xù)時(shí)間是否小于t2，如若滿足進(jìn)入步驟(10)，如果不滿足不進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正；

(10)判斷電池單體的平均電壓cell_v是否位于非平臺(tái)區(qū)電壓范圍，即電壓范圍較高或較低，如若滿足查表獲得soc_1，采用加權(quán)系數(shù)修正soc，如若不滿足進(jìn)入步驟(11)；

(11)查表獲取soc_1，將當(dāng)前估算上報(bào)soc值與ocv查表的soc值進(jìn)行對比，差別大于20％，加權(quán)修正；差別小于20％，依照ocv查表直接標(biāo)定，不進(jìn)行修正；

(12)判斷充放電是否低于i3，持續(xù)時(shí)間是否低于t3，如若滿足進(jìn)入步驟(13)；

(13)將電池單體平均電壓與各特征電壓值比較判斷進(jìn)行soc值修正，如若滿足進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)態(tài)修正，如若不滿足不進(jìn)行修正。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，對于動(dòng)力電池的過渡區(qū)和非平臺(tái)區(qū)電壓采用不同的經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)對其進(jìn)行soc的開機(jī)修正，如若開機(jī)電壓位于平臺(tái)區(qū)，則不進(jìn)行修正。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(5)中，

判斷當(dāng)前獲得的開機(jī)平均電壓cell_avrg是否滿足過渡區(qū)電壓條件的方法是：

bms從板采集電池開機(jī)電壓，計(jì)算開機(jī)電壓平均值cell_avrg，如若開機(jī)平均電壓cell_avrg<3.29v或cell_avrg>3.329時(shí)，則認(rèn)為此時(shí)開機(jī)電壓滿足過渡區(qū)電壓條件，此時(shí)soc＝0.8*soc_1+0.2*soc_0；如若不滿足，則soc＝0.2*soc_1+0.8*soc_0。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(6)中，

判斷當(dāng)前獲得的開機(jī)平均電壓cell_avrg是否滿足非平臺(tái)區(qū)電壓條件的方法是：

bms從板采集電池開機(jī)電壓，計(jì)算開機(jī)電壓平均值cell_avrg，如若開機(jī)平均電壓cell_avrg<3.24v或cell_avrg>3.34時(shí)，則認(rèn)為此時(shí)開機(jī)電壓滿足非平臺(tái)區(qū)電壓條件，此時(shí)soc＝0.8*soc_1+0.2*soc_0；如若不滿足，則不進(jìn)行soc開機(jī)修正。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(13)中，所述的電池單體平均電壓與各特征電壓值比較判斷的soc值的修正策略為：

如果電池單體平均電壓大于3.40v小于3.45v，同時(shí)soc值小于70％，此時(shí)將soc值修正為73％；如果電池單體平均電壓大于3.45v，同時(shí)soc值小于75％，此時(shí)將soc值修正為77％；如果電池單體平均電壓大于3.10v小于3.4v，同時(shí)soc值大于30％，此時(shí)將soc值修正為25％；如果電池單體平均電壓大于3.0v小于3.1v，同時(shí)soc值大于23％，此時(shí)將soc值修正為18％；如果電池單體平均電壓小于3.0v，同時(shí)soc值大于15％，此時(shí)將soc值修正為10％。

本發(fā)明還提供了一種基于ocv-soc曲線特征的動(dòng)力電池soc估算的修正裝置，包括：bms主板、bms高壓板、多個(gè)bms從板以及msd手動(dòng)維修開關(guān)，所述bms主板與bms高壓板連接，所述多個(gè)bms從板一端連接在bms主板與bms高壓板之間，另一端連接在msd是手動(dòng)維修開關(guān)上；

所述bms主板用于實(shí)現(xiàn)bms策略運(yùn)算和執(zhí)行功能，所述bms從板用于實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)的采集功能，所述bms高壓板用于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層軟件的功能設(shè)計(jì)，三者之間通過can總線通信協(xié)議進(jìn)行信息交流。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述bms從板設(shè)置有信息采集模塊，主要獲取電池的電流、電壓、溫度、以及當(dāng)前估算上報(bào)的soc值的參數(shù)信息；所述bms高壓板設(shè)計(jì)開機(jī)修正和動(dòng)態(tài)修正的判斷模塊，根據(jù)bms從板提供的相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的開機(jī)修正和動(dòng)態(tài)修正的軟件控制策略，bms主板設(shè)置開機(jī)修正和動(dòng)態(tài)修正的執(zhí)行模塊，根據(jù)bms高壓板的控制決策執(zhí)行相應(yīng)的選擇策略或修正策略。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明增加了soc的修正機(jī)會(huì)，提高了soc的估算精度，在開機(jī)修正與動(dòng)態(tài)修正過程中可將soc值修正到趨于合理值的一個(gè)區(qū)間。

2、本發(fā)明采用了ocv-soc查表與開機(jī)估計(jì)上報(bào)soc相結(jié)合的方法，基于采集到的不同的電壓、電流以及soc值，采用不同的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)對其進(jìn)行soc修正的技術(shù)方案，解決了soc在線估算時(shí)間長、估算精度差的問題，具備控制方案簡單、在線估算時(shí)間短、估算精度高的效果。

3、本發(fā)明將信號(hào)的采集、估算與執(zhí)行嵌入至bms的主板、從板和高壓板中，具備結(jié)構(gòu)簡單、集中化程度高、計(jì)算精度高的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明開機(jī)修正的策略圖；

圖2為本發(fā)明ocv-soc曲線圖；

圖3為本發(fā)明動(dòng)態(tài)修正的策略圖；

圖4為本發(fā)明動(dòng)力電池soc修正裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

本發(fā)明修正方法分為開機(jī)修正和動(dòng)態(tài)修正兩部分，具體實(shí)施方式分別如圖1、圖3所示，其原理是基于ocv-soc曲線特征進(jìn)行修正。其中開機(jī)修正的方法為：

s1、利用bms時(shí)鐘芯片記錄的相對時(shí)間差，判斷本次開機(jī)與前次關(guān)機(jī)的間隔時(shí)間t，以判斷電池是否經(jīng)過足夠的靜止時(shí)間，去除懸浮電壓；

s2、獲取當(dāng)前的開機(jī)電壓平均值cell_avrg、當(dāng)前估算上報(bào)soc值soc_0及查表獲得的soc值soc_1；

s3、根據(jù)電芯放電截止后，開路電壓回彈速率設(shè)置兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)t1和t2；

靜止時(shí)間t不同，對應(yīng)的電壓值及soc值也不同，本發(fā)明將t1和t2分別取值為2小時(shí)和10分鐘。其是根據(jù)電芯放電截止后，開路電壓回彈速率來選擇的。試驗(yàn)結(jié)果表明，充放電結(jié)束后，靜置2小時(shí)后，開路電壓與靜置2小時(shí)的差別不大，而靜置10分鐘后，與靜置2小時(shí)的開路電壓值接近；

s4、判斷間隔時(shí)間t是否超過t1，如若超過，執(zhí)行步驟s6；如若未超過t1但超過t2,執(zhí)行步驟s7，如若未超過t2，則不進(jìn)行soc開機(jī)修正；

s5、動(dòng)力電池ocv-soc曲線如圖2所示，根據(jù)ocv-soc曲線中各區(qū)域的斜率大小，在ocv-soc曲線上設(shè)置4個(gè)特征點(diǎn)a、b、c、d，這四個(gè)點(diǎn)將ocv-soc曲線劃分為平臺(tái)區(qū)、非平臺(tái)區(qū)和過渡區(qū)。非平臺(tái)區(qū)位于ocv-soc曲線兩端，a點(diǎn)(soc15％,ocv3.24v)和d點(diǎn)(soc90％,ocv3.34v)之外；平臺(tái)區(qū)為b(soc40％,ocv3.29v)、c(soc70％,ocv3.329v)之間，其余是過渡區(qū)，平臺(tái)區(qū)的電壓范圍是通過經(jīng)驗(yàn)以及ocv對soc曲線的斜率確定的；

s6、判斷當(dāng)前獲得的開機(jī)平均電壓cell_avrg是否滿足過渡區(qū)電壓條件，如若滿足，采用某一加權(quán)系數(shù)修正電池的荷電狀態(tài)soc值，如若不滿足，采用另一加權(quán)系數(shù)修正電池的荷電狀態(tài)soc值；

s7、判斷當(dāng)前獲得的開機(jī)平均電壓cell_avrg是否滿足非平臺(tái)區(qū)電壓條件，如若滿足，采用加權(quán)系數(shù)修正電池的荷電狀態(tài)soc值，如若不滿足，不進(jìn)行修正；

步驟s6、s7中加權(quán)比例選擇0.8和0.2，其僅是經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；

在對動(dòng)力電池進(jìn)行開機(jī)修正之后，電池充放電時(shí)進(jìn)行一定的動(dòng)態(tài)修正，可使剩余充電更加準(zhǔn)確，提高電池soc的估算精度。

除了與開機(jī)修正類似的要點(diǎn)外，動(dòng)態(tài)修正的差別主要有：

(1)只有在很小充放電電流，并且持續(xù)一段時(shí)間的前提下，才允許進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正；

(2)只有在電池單體平均電壓值較高或較低時(shí)(具體電壓值請參考圖3)才進(jìn)行修正；

(3)將當(dāng)前估算上報(bào)soc值與ocv查表的soc值進(jìn)行對比，差別大于20％時(shí)，加權(quán)修正；差別小于20％時(shí)，依照ocv查表直接標(biāo)定不進(jìn)行修正。

動(dòng)態(tài)修正的主要步驟有：

s8、獲取當(dāng)前狀態(tài)下的充放電電流值i、持續(xù)時(shí)間t、電池單體平均電壓cell_v、當(dāng)前估算上報(bào)的soc值soc_0等參數(shù)數(shù)據(jù)；

s9、判斷當(dāng)前充放電電流是否小于i1，持續(xù)時(shí)間是否小于t1，如若滿足同時(shí)進(jìn)入步驟s10、s13，如若不滿足不進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正；

設(shè)置充放電電流i1為10a，持續(xù)時(shí)間t1為30s用于判斷當(dāng)前電流i是否滿足小充放電電流并充放電一定時(shí)間條件；

s10、判斷當(dāng)前放電電流是否小于i2，持續(xù)時(shí)間是否小于t2，如若滿足進(jìn)入步驟s11，如若不滿足不進(jìn)行修正；

設(shè)置放電電流i2為3a，持續(xù)時(shí)間t2為10s進(jìn)一步判斷當(dāng)前充放電電流是否滿足小充放電電流并充放電一定時(shí)間條件；

s11、判斷電池單體的平均電壓cell_v是否位于非平臺(tái)區(qū)電壓范圍，即電壓范圍較高或較低，如若滿足查表獲得soc_1，采用加權(quán)系數(shù)修正soc，如若不滿足進(jìn)入步驟s12；

s12、查表獲取soc_1，將當(dāng)前估算上報(bào)soc值與ocv查表的soc值進(jìn)行對比，差別大于20％時(shí)，加權(quán)修正；差別小于20％時(shí)，依照ocv查表直接標(biāo)定，不進(jìn)行修正；

s13、判斷充放電電流是否低于i3，持續(xù)時(shí)間是否低于t3，如若滿足進(jìn)入步驟s14；

設(shè)置充放電電流i3為1c，持續(xù)時(shí)間t3為5s，進(jìn)一步判斷是否滿足小充放電電流、充放電一定時(shí)間條件；

s14、將電池單體平均電壓與各特征電壓值比較判斷進(jìn)行soc值修正，如若滿足進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)態(tài)修正，如若不滿足不進(jìn)行修正。

優(yōu)選的，所述的電池單體電壓與各特征點(diǎn)的電壓值的比較判決與soc值的修正策略為：

如果電池單體平均電壓大于3.40v小于3.45v，同時(shí)soc值小于70％，此時(shí)將soc值修正為73％；如果電池單體平均電壓大于3.45v，同時(shí)soc值小于75％，此時(shí)將soc值修正為77％；如果電池單體平均電壓大于3.10v小于3.4v，同時(shí)soc值大于30％，此時(shí)將soc值修正為25％；如果電池單體平均電壓大于3.0v小于3.1v，同時(shí)soc值大于23％，此時(shí)將soc值修正為18％；如果電池單體平均電壓小于3.0v，同時(shí)soc值大于15％，此時(shí)將soc值修正為10％。

如圖4所示，本發(fā)明另外還提出了一種基于ocv-soc曲線特征的動(dòng)力電池soc估算的修正裝置，包括：bms主板、bms高壓板、多個(gè)bms從板以及msd手動(dòng)維修開關(guān)，所述bms主板與bms高壓板連接，所述多個(gè)bms從板一端連接在bms主板與bms高壓板之間，另一端連接在msd是手動(dòng)維修開關(guān)上；

所述bms主板用于實(shí)現(xiàn)bms策略運(yùn)算和執(zhí)行功能，所述bms從板用于實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)的采集功能，所述bms高壓板用于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層軟件的功能設(shè)計(jì)，三者之間通過can總線通信協(xié)議進(jìn)行信息交流。

所述bms從板設(shè)置有信息采集模塊，主要獲取電池的電流、電壓、溫度、以及當(dāng)前估算上報(bào)的soc值的參數(shù)信息；所述bms高壓板設(shè)計(jì)開機(jī)修正和動(dòng)態(tài)修正的判斷模塊，根據(jù)bms從板提供的相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的開機(jī)修正和動(dòng)態(tài)修正的軟件控制策略，bms主板設(shè)置開機(jī)修正和動(dòng)態(tài)修正的執(zhí)行模塊，根據(jù)bms高壓板的控制決策執(zhí)行相應(yīng)的選擇策略或修正策略。

本發(fā)明提供的方法及裝置簡單實(shí)用，增加了soc的開機(jī)修正機(jī)會(huì)，提高了soc的估算精度，在開機(jī)修正與動(dòng)態(tài)修正過程中可將soc值修正到趨于合理值的一個(gè)區(qū)間。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。