CN103529396A - 一种高精度锂离子电池荷电状态初始值估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种高精度锂离子电池荷电状态初始值估算方法，属于汽车动力电池技术领域。该估算方法包括以下步骤：首先根据不同温度下开路电压与SOC对应关系曲线，查表估算开路电压荷电状态SOCocv；其次根据电池的静置时间、电池当前电压平台、电池包温度，三维查表得到上电初始荷电状态。最后根据电池的自放电特性修正初始荷电状态。本发明方法在不同温度下开路电压特性、电池静置时间、电池自放电特性等因素的基础上，有效地减小安时积分法初始值估算不准引起的累积误差及停车时静态电流损耗引起的荷电状态估算误差，具有更高的准确性。本方法适用于电池单体、模块、电池总成的SOC初始值估算。

Description

一种高精度锂离子电池荷电状态初始值估算方法

技术领域

本发明属于新能源汽车的锂电池管理系统领域，涉及锂离子电池荷电状态的估算方法。

背景技术

随着全球气候逐步恶化、城市大气污染加剧和石油资源过度消耗，汽车领域越来越多的人将目光投到了新能源汽车上。锂离子电池具有体积小、能量密度高、储存寿命长、无记忆效应、高电压和自放电率低等优良性能，逐渐成为新能源汽车动力电池的赢家。因此，如何利用好电池已成为电池及其集成领域一项关键技术，其中准确监控电池荷电状态(State of Charge，SOC)，已成为电池管理系统乃至电动汽车研究的难点与热点问题。因此提高SOC估算精度及SOC算法的实用性具有很高的理论价值和实际意义。

目前常用的SOC估算方法主要有：安时积分法、开路电压法、神经网络法等。其中安时积分法是最通用、最简单的方法，但在应用中安时积分法最大的缺点是：受初始SOC值选取影响大，且初始值估算不准，引起安时积分法SOC估算存在累积误差，大大降低了安时积分法的适用性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高精度锂离子电池荷电状态初始值估算方法，以实现高精度估算初始SOC值，有效地减小安时积分法初始值估算不准引起的累积误差及停车时静态电流损耗引起的SOC估算误差，大大提高了安时积分法的适用性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高精度锂电池荷电状态初始值估算方法，包括以下步骤：

1、根据锂电池不同温度下开路电压与荷电状态SOC(State of Charge)对应关系曲线，查表估算开路电压荷电状态SOCocv，即SOCocv=SOCocv(T,V)；

2、根据锂电池的静置时间、首次上电测得电压值、电池温度的关系查三维系数表得到上电初始荷电状态；

3、根据锂电池的自放电特性修正初始荷电状态。

所述开路电压荷电状态SOCocv估算具体为：

通过试验得到不同温度T下OCV(Open Circuit Voltage，OCV)和SOC的关系：SOCocv=SOCocv(T,V)。

所述上电初始荷电状态的得到具体为：将电池包静置前下电存储荷电状态与开路电压荷电状态加权得到上电初始荷电状态：

SOC_初始值=w*SOC_{下电存储值}+(1-w)*SOCocv。

所述w为上电初始荷电状态估算权重，该权重w由电池静置时间t、首次上电测得电压值V、电池包温度T三维查表获得，关系式为w=w(t,V,T)。

所述修正初始荷电状态具体为：SOC_{修正初始值}=η(w,V,T)*SOC_初始值，其中η(w,V,T)是与权重w，电压V，温度T相关的三维查表。通过大量实验预先估算电池的自放电情况，通过查表对初始荷电状态校正。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开的高精度锂电池荷电状态初始值估算方法综合考虑不同温度下开路电压特性、电池静置时间、电池自放电特性等因素对荷电状态估算的影响，有效地减小安时积分法初始值估算不准引起的累积误差及停车时静态电流损耗引起的SOC估算误差，具有更高的准确性。

本方法适用于电池单体、模块、电池总成的SOC初始值估算。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明提出的高精度锂电池荷电状态初始值估算方法流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1所示，一种高精度锂离子电池荷电状态初始值估算方法，具体包括以下步骤：

S101、根据不同温度下开路电压与SOC(State of Charge，SOC)查表曲线估算不同温度下开路电压荷电状态SOC_ocv；

具体的，通过试验得到不同温度T下OCV(Open Circuit Voltage，OCV)和SOC的关系：SOC_ocv=SOC_ocv(T,V)。

S102、根据电池的静置时间、首次上电测得电压值、电池包温度，三维查表得到上电初始荷电状态。

具体的，将电池包静置前下电存储荷电状态与开路电压荷电状态加权得到上电初始荷电状态：SOC_初始值=w*SOC_{下电存储值}+(1-w)*SOC_ocv。权重w具体的需进行大量的试验、仿真分析，建立电池静置时间t、首次上电测得电压值V、电池包温度T的三维查表关系式：w=w(t,V,T)。

S103、考虑电池的自放电特性对初始荷电状态修正。

具体的，考虑电池自放电特性对初始荷电状态修正：SOC_{修正初始值}=η(w,V,T)*SOC_初始值，其中η(w,V,T)是与权重w，电压V，温度T相关的三维查表。通过大量实验预先估算电池的自放电情况，通过查表对初始荷电状态校正。

在上述实施例中，本发明使用的一种高精度锂离子电池荷电状态初始值估算方法，就电池荷电状态估算的影响因素综合考虑了不同温度下开路电压特性、电池静置时间、电池自放电特性，从而有效地减小了安时积分累积误差对SOC初始值的影响，使SOC估算初始值更准确。

Claims (5)

1.一种高精度锂离子电池荷电状态初始值估算方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

（1）根据不同温度下开路电压与SOC对应关系曲线，查表估算不同温度下开路电压荷电状态SOC_ocv；

（2）根据电池的静置时间、首次上电测得电压值V、电池包温度T，三维查表得到上电初始荷电状态;

（3）根据电池的自放电特性修正初始荷电状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）的开路电压荷电状态SOC_ocv估算具体为：通过试验得到不同温度T下OCV和SOC的关系：SOC_ocv=SOC_ocv(T,V)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）的上电初始荷电状态具体得到为：将电池包静置前下电存储荷电状态与开路电压荷电状态加权得到上电初始荷电状态：SOC_初始值=w*SOC_{下电存储值}+(1-w)*SOC_ocv。W为上电初始荷电状态估算权重。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述上电初始荷电状态估算权重w由电池静置时间t、首次上电测得电压值V、电池包温度三维查表获得，关系式为w=w(t,V,T)。

5.根据权利要求4中所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）的修正初始荷电状态具体为：考虑电池自放电特性对初始荷电状态修正：SOC_{修正初始值}=η(w,V,T)*SOC_初始值，其中η(w,V,T)是与权重w，电压V，温度T相关的三维查表，通过大量实验预先估算电池的自放电情况，通过查表对初始荷电状态校正。

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