專利名稱：一種利用電池充電曲線修正soc的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動力電池SOC估算技術(shù)的改進。
背景技術(shù)：
電池剩余電量又稱電池的荷電狀態(tài)(State of Charge，即S0C)是電池狀態(tài)的重要參數(shù)之一，為電動汽車整車的控制策略提供了依據(jù)。精確估算當(dāng)前電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過充或過放電對電池的損傷，為我們合理利用電池，提高電池使用壽命，降低維護成本提供了技術(shù)方向。如何準(zhǔn)確又可靠得獲得電池SOC值是電池管理系統(tǒng)最基本也是最重要的任務(wù)。目前國內(nèi)外在對電池SOC的準(zhǔn)確估算方面已做了大量研究。實際產(chǎn)品應(yīng)用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電壓和安時積分相結(jié) 合。開路電壓法需要電池靜置足夠長的時間，同時電池SOC隨開路電壓變化明顯，當(dāng)電池管理系統(tǒng)上電工作時根據(jù)電池單體電壓估算電池的初始SOC值。安時積分法是目前應(yīng)用最廣泛最簡單易行的估算方法。在電池的工作過程中，將電池的充放電電流對時間進行積分運算，然后估算電池的動態(tài)SOC值。安時積分法對電流采樣精度要求較高，否則長時間運行后可能產(chǎn)生較大的累積誤差。此外常見的還有卡爾曼濾波法和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，由于電池管理系統(tǒng)的硬件限制和算法自身的成熟度還未得到大量實際應(yīng)用。缺點和不足磷酸鉄鋰電池由于具有很平坦的充放電平臺，而電池管理系統(tǒng)的SOC需要精度較高，而且是實時的在線估計，開路電壓法也就不十分適合磷酸鉄鋰電池。而電動汽車要求任何時刻都必須提供準(zhǔn)確的SOC值，這就需要不能存在累計誤差，目前國家標(biāo)準(zhǔn)要求誤差不超過8%，而現(xiàn)有技術(shù)的估計方法不容易滿足。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是一種易于實施、估算精度高的利用電池充電曲線修正SOC的方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下方案實現(xiàn)
一種利用電池充電曲線修正SOC的方法，該方法步驟為
(1).獲取電池組當(dāng)前的平均電流I,電池單體電壓cellv，平均電池單體電壓cellv_avrg,總電壓，溫度T和額定容量Q參數(shù)數(shù)據(jù)；
(2).根據(jù)電池組當(dāng)前電流方向和持續(xù)時間t判斷電池是否處于充電狀態(tài)，若電池處于充電狀態(tài)則進入步驟(3)，否則進入步驟(6)；
(3).判斷電池單體電壓是否處于充電曲線的低端線性區(qū)間內(nèi)，即Cellv〈VL，若處于低端線性區(qū)間則進入步驟(4)，否則進入步驟(6)；
(4).根據(jù)電池組平均電流，計算當(dāng)前充電倍率C= I / Q；
(5).根據(jù)充電倍率C，溫度T和電池單體電壓cellv查表估算SOC修正值；
(6).根據(jù)電池單體電壓、總電壓、實際充電電流和允許充電電流條件判斷電池當(dāng)前充電是否結(jié)束，即是否處于充電曲線的高端充滿點，若處于高端充滿點則進入步驟(7)，否則進入步驟(9)；
(7).判斷電池S0C〈100%、且平均電池單體電壓大于閥值VH，若滿足則進入步驟(8)，否則進入步驟(9)；
(8) 修正SOC為100%,即電池達到充滿狀態(tài)；
(9).輸出修正后的SOC值或結(jié)束，如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上則輸出修正后的SOC值，否則不輸出。本發(fā)明在開路電壓法和安時積分法的基礎(chǔ)上，利用電池充電曲線的低端線性區(qū)間和高端充滿點修正磷酸鉄鋰電池的S0C，增加了 SOC修正機會，提高了 SOC估算精度，易于實行，容易推廣和使用，由于本發(fā)明增加了充電過程中的SOC低端線性區(qū)間修正，尤其可以提高充電中斷情況下的SOC估算精度。


附圖1為本發(fā)明實施例磷酸鐵鋰電池不同充電倍率下的充電曲線圖。
具體實施例方式為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述 如附圖1所示為磷酸鐵鋰電池不同充電倍率下的充電曲線圖，可以看出，在曲線低端
存在一段線性區(qū)間，通常當(dāng)SOC低于30%時，充電時的SOC值隨電池單體電壓變化較明顯，該段線性區(qū)間定義為低端線性區(qū)間，同樣在曲線高端點當(dāng)電池充滿時，電池單體電壓超出磷酸鉄鋰平臺電壓較多，所以可利用該充電曲線的兩個特殊區(qū)段進行充電時的SOC修正。結(jié)合附圖1，本實施例的具體修正步驟為
(1).修正前電池管理系統(tǒng)需要從采樣模塊中獲得電池組當(dāng)前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括電池單體電壓cellv,平均電池單體電壓cellv_avrg,總電壓,溫度T和額定容量Q參數(shù)數(shù)據(jù)，充電過程中電池的電流變化緩慢且波動較小，所以平均電流I取電池最近10秒內(nèi)電流的平均值；
(2)根據(jù)電池當(dāng)前電流方向和持續(xù)時間t判斷電池是否處于充電狀態(tài)，通常充電時電流方向為負，電流值小于零，放電時電流方向為正，電流值大于零，持續(xù)時間t通常取I分鐘，消除能量回饋產(chǎn)生充電電流的情況，若電流方向為負且持續(xù)I分鐘，則認為電池已進入充電狀態(tài)，進入步驟(3)，否則進入步驟(6)；
(3)判斷單體電壓是否處于充電曲線的低端線性區(qū)間內(nèi)，即Cellv〈VL，從充電曲線可知，當(dāng)SOC低于30%時，SOC與電池單體電壓有較好的對應(yīng)關(guān)系，電池單體電壓的測量精度為5mV，可以保證SOC的誤差在5%以內(nèi)；VL的取值與當(dāng)前充電倍率有關(guān)，由于電池內(nèi)阻的存在，充電電流大，電池單體電壓也會隨著上升，不同充電倍率曲線的VL可以通過實驗測得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，實際應(yīng)用過程中根據(jù)充電倍率查表選用不同的值，若處于低端線性區(qū)間則進入步驟(4)，否則進入步驟(6)；
(4)根據(jù)電池組平均電流，計算當(dāng)前充電倍率C= I / Q；
(5)根據(jù)充電倍率C、溫度T和單體電壓cellv，查表估算SOC修正值；充電倍率以0.2C為間隔，范圍為0. 2C至IC ;溫度T以20度為間隔，范圍為-15度至45度，根據(jù)上述條件對磷酸鉄鋰電池進行充電曲線測試；估算時根據(jù)單體電壓在相近的充電曲線上查找對應(yīng)的SOC值，然后采用線性插值的辦法處理中間點數(shù)據(jù)；充電曲線測試越詳盡，所估算的SOC值越準(zhǔn)確；以上是充電曲線低端線性區(qū)間的SOC修正過程；當(dāng)?shù)投诵拚龡l件不滿足時直接進入高端修正過程；
(6)根據(jù)單體電壓、總電壓、實際電流和允許充電電流條件判斷電池當(dāng)前充電是否結(jié)束，即是否處于高端充滿點，若磷酸鐵鋰電池單體達到3. 65V或總電壓達到充電上限，充電過程則由恒流階段進入恒壓降流階段，允許充電電流和實際充電電流慢慢減小直至為零，此時電池充滿；若處于高端充滿點則進入步驟(7)，否則進入步驟(9)；
(7)判斷電池S0C〈100%、且平均單體電壓大于閥值VH，若滿足則進入步驟(8)，否則進入步驟(9);VH的取值原理與VL相同，與當(dāng)前充電倍率有關(guān)，實際應(yīng)用過程中根據(jù)充電倍率查表選用不同的值，采用平均單體電壓判斷，防止個別電池單體過高的情況出現(xiàn)；
(8)修正SOC為100%，即電池達到充滿狀態(tài)，電池處于高端充滿點時，如果S0C〈100%則修正SOC為100% ;以上是充電曲線高端充滿點的SOC修正過程，如果高端修正條件也不滿足時則修正過程直接結(jié)束；
(9)輸出修正后的SOC值或結(jié)束，如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上則輸出修正后的SOC值，否則不輸出，避免SOC值不必要的跳變。上述實施例僅為本發(fā)明的其中具體實現(xiàn)方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些顯而易見的替換形式均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種利用電池充電曲線修正SOC的方法，該方法步驟為 (1).獲取電池組當(dāng)前的平均電流I,電池單體電壓cellv，平均電池單體電壓cellv_avrg,總電壓，溫度T和額定容量Q參數(shù)數(shù)據(jù)； (2).根據(jù)電池組當(dāng)前電流方向和持續(xù)時間t判斷電池是否處于充電狀態(tài)，若電池處于充電狀態(tài)則進入步驟(3)，否則進入步驟(6)； (3).判斷電池單體電壓是否處于充電曲線的低端線性區(qū)間內(nèi)，即Cellv〈VL，若處于低端線性區(qū)間則進入步驟(4)，否則進入步驟(6)； (4).根據(jù)電池組平均電流，計算當(dāng)前充電倍率C= I / Q； (5).根據(jù)充電倍率C，溫度T和電池單體電壓cellv查表估算SOC修正值； (6).根據(jù)電池單體電壓、總電壓、實際充電電流和允許充電電流條件判斷電池當(dāng)前充電是否結(jié)束，即是否處于充電曲線的高端充滿點，若處于高端充滿點則進入步驟(7)，否則進入步驟(9)； (7).判斷電池S0C〈100%、且平均電池單體電壓大于閥值VH，若滿足則進入步驟(8 )，否則進入步驟(9)； (8) 修正SOC為100%,即電池達到充滿狀態(tài)； (9).輸出修正后的SOC值或結(jié)束，如果SOC值在低端被修正，且SOC修正值和原有值相差5%以上則輸出修正后的SOC值，否則不輸出。
全文摘要
一種利用電池充電曲線修正SOC的方法，根據(jù)磷酸鐵鋰電池不同充電倍率下的充電曲線圖，利用低端線性區(qū)間和曲線高端點特性，逐步進行SOC修正，本發(fā)明在開路電壓法和安時積分法的基礎(chǔ)上，利用電池充電曲線的低端線性區(qū)間和高端充滿點修正磷酸鉄鋰電池的SOC，增加了SOC修正機會，提高了SOC估算精度，易于實行，容易推廣和使用，由于本發(fā)明增加了充電過程中的SOC低端線性區(qū)間修正，尤其可以提高充電中斷情況下的SOC估算精度。
文檔編號H01M10/42GK103022583SQ20121055716
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者劉飛, 文鋒, 阮旭松, 張金靈 申請人:惠州市億能電子有限公司