r>[0046] 接下来，考虑电池模组的温度对S0C的影响，当S0(Vv>处于预定范围W内时，如果 温度处于预定区间W内，增益参数取，如果温度处于低值范围，增益参数取K胃，如果温 度处于高值范围，增益参数取。例如SOCfaw上述【30%，70 %】的预定范围内时，设定温 度的预定区间为【-l〇°C，0°C】，如果温度处于此预定区间内，则单体电池电压的采集误差较 大，增益参数取，如果温度低于-10°C，则认为温度处于低值范围，增益参数取K胃，如果温 度高于〇°C，则认为温度处于高值范围，增益参数取K<6。
[0047] 通过上述描述可知，在计算式（1)中，只有U模组估算为一个未知量，要获得S0C 的估算值，先要计算获得U模组估算，接下来将详细描述如何计算U模组估算。
[0048] 为了计算U模组估算该一参数，需要建立如图1所示的电池模组模型。该电池模组 模型与电池在充放电过程中发生的电化学反应密切相关。在该模型中，用交流阻抗Ra。、电荷 转移电阻Rct和韦伯阻抗Rwm、Rwb冰计算电池模组不同状态下的电压。该四个阻抗（电阻） 值与电池的S0C、t、I相关，RAe、RcT和Rwm、RwB2是基于单体电池测试数据进行标定的。其中， 交流阻抗Rac包括电池模组内的单体电池本身阻抗和单体电池之间的连接件的阻抗之和。
[0049] 根据该模型，电池模组模型的估算输出电压的计算式为：
[0050] U模组估算=0CV+(IXRAc+IXRcTXe-t/ta°+ixiVXe-t/ta°+iXRw2Xe-t/ ta°) X (1+dR)，（2)
[0化1] 其中，tao为修正参数，dR代表电池模组的内阻变化率。
[0化2] 在计算式（2)中，只有dR为未知量，要获得U模组估算，先需要通过电池模组内阻 模型进行计算。
[0化3] 电池模组内阻模型如图2所示。
[0054] 根据图2中的电池模组内阻模型，电池模组内阻变化率的计算式如下；
[0055]U模组预测-0CV=U过电压（测量值）X (1+dR)+off; (3)
[0056]U过电压（测量值）=U模组测试-OCV; (4)
[0057]其中，U过电压（模型估算）指的是通过电池模组模型计算的过电压；U过电压（测 量值）指的是BMS利用电流矩阵采集电池模组电压获得的过电压，off为补偿值。
[0化引而电池模组预测电压U模组预测的计算式为：
[0059] U模组预测=0CV+I X Rac+I X Rct X e-t/tao+I X R肥1 X e-t/tao+I X R肥2 X e-t/ta。，巧）
[0060] 参考图3,在汽车动力电池的充放电电流范围内，例如0-180A，设定充电上限电 压，例如4. 2v，并设定放电的下限电压，例如3.Ov，利用BMS利用预定的电流周期间隔的电 流值I形成的一列电流矩阵II、12…化，通过采样计算能够获得一列相应的电池模组测试 电压（即，U模组测试）U1、U2…Uk，而将相同的电流矩阵II、12…化代入计算式巧），能够 计算获得一列相应的电池模组预测电压（即，U模组预测）Ur、U2' -Uk'。
[0061] 将一列Ul、U2…化和一列Ur、U2'…化'代入内阻变化率的计算式（3)和计算 式（4)，利用线性插值法即能够求得dR和off两个未知数。
[0062] 在获得dR后，将dR代入计算式（2)即能够获得U模组估算，将U模组估算代入计 算式（1)，即能够获得估算的S0C值。
[0063] 综合上述描述可知，估算S0C是通过对一个个未知量进行求解实现的，而实际上， W需要先后获得的变量顺序进行描述的话，对汽车动力电池S0C进行估算的方法为：
[0064] 首先，BMS利用一列电流矩阵检测电池模组，BMS通过计算获得一列相应的电池模 组测试电压（即，U模组测试）；
[00化]同时，将相同的电流矩阵代入电池模组内阻模型，利用计算式巧）能够计算获得 一列相应的电池模组预测电压（即，U模组预测）；
[0066] 在获得一列电池模组测试电压和一列电池模组预测电压后，利用计算式做和 (4)能够计算获得电池模组的内阻变化率（即，dR);
[0067] 然后再将内阻变化率代入计算式（2)，能够计算出电池模组模型的估算输出电压 (即，U模组估算）；
[0068] 最后，将估算输出电压、电池模组测试电压代入计算式（1)，就能够估算出汽车动 力电池S0C。
[0069] 该估算方法将理论值与实测值相结合来进行估算，正确地反映出了电池模组的内 阻变化率的实时变化对S0C的影响。本方法相当于将开路电压法和安时积分相结合，利用 电池模组测试电压的矩阵和电池模组预测电压的矩阵来进行线性插值法计算，使得估算结 果更加准确。在本方法中还考虑到了电池的衰减的影响因素，减少U模组估算的误差，并且 本方法根据温度、是否开启均衡、电流、电压的多种因素，判断电池模组的预测值与某一时 刻的真实测量值的误差值是属于高、中或者低端，用增益参数K对误差值进行修正，因此估 算获得的S0C更加准确。
[0070] 虽然本发明是结合W上实施例进行描述的，但本发明并不限定于上述实施例，而 只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对本实施例进行等效替换或者变 型，但并不离开本发明的实质构思和范围。
【主权项】
1. 一种汽车动力电池SOC的估算方法，其特征在于，包括： 利用一列电流矩阵检测电池模组，获得一列相应的电池模组测试电压； 将相同的电流矩阵代入电池模组内阻模型，计算获得一列相应的电池模组预测电压； 根据所述电池模组测试电压和所述电池模组预测电压计算获得电池模组的内阻变化 率； 根据所述内阻变化率计算电池模组模型的估算输出电压； 根据所述估算输出电压、所述电池模组测试电压估算所述汽车动力电池S0C。2. 根据权利要求1所述的汽车动力电池SOC的估算方法，其特征在于，所述电池模组预 测电压的计算式为： U 模组预测=OCV+I X RAC+I XRct X e_t/ta°+I X Rwm X e_t/ta°+I X Rwb2 X e_t/ta°， 其中，U模组预测代表所述电池模组预测电压，OCV代表对应所述电流矩阵中的电流的 开路电压，I代表所述电流矩阵中的电流值，RAC代表电池模组模型的交流阻抗，所述交流 阻抗包括电池模组内的单体电池本身阻抗和单体电池之间的连接件的阻抗之和，RCT代表 电池模组模型的电荷转移电阻，RWBl、RWB2代表电池模组模型的韦伯阻抗，t为所述电流矩 阵中的电流周期间隔，tao为修正参数。3. 根据权利要求2所述的汽车动力电池SOC的估算方法，其特征在于，根据所述电池模 组测试电压和所述电池模组预测电压计算获得电池模组的内阻变化率的计算式为： U模组预测-OCV = U过电压（测量值）X (1+dR) +off ; U过电压（测量值）=U模组测试-OCV ; 其中，U过电压（测量值）代表利用所述电流矩阵计算获得的电池模组的过电压，U模 组测试代表所述电池模组测试电压，dR代表电池模组的内阻变化率，off为补偿值，将所述 一列相应的电池模组测试电压和所述一列相应的电池模组预测电压代入内阻变化率的计 算式后利用线性插值法求得dR。4. 根据权利要求3所述的汽车动力电池SOC的估算方法，其特征在于，所述估算输出电 压的计算式为： U 模组估算=OCV+ (I X RAC+I XRct X e-t/ta〇+I X Rwm X e-t/ta〇+I X Rm2 X e-t/ta。）X (1+dR)， 其中U模组估算代表电池模组模型的估算输出电压。5. 根据权利要求4所述的汽车动力电池SOC的估算方法，其特征在于，估算所述汽车动 力电池SOC的计算式为： SOC = S0C_+I X t/CO+ (U模组估算-U模组测试）X K， 其中，soctev)S对电池模组进行标定试验获得的对应不同OCV的SOC值，CO为电池模 组的初始电池容量，K为增益参数。6. 根据权利要求5所述的汽车动力电池SOC的估算方法，其特征在于，所述增益参数为 离散值，并根据S0Ctev)、电压波动、电池均衡是否开启、温度取不同值。7. 根据权利要求6所述的汽车动力电池SOC的估算方法，其特征在于，所述增益参数为 Ka、K巾和Kis三个离散值。8. 根据权利要求7所述的汽车动力电池SOC的估算方法，其特征在于，当SOC _处于 预定范围以外时，如果单体电池的电压波动小于阈值，则所述增益参数取Ka，如果单体电 池的电压波动大于阈值，则所述增益参数取K +;当SOC tev)处于预定范围以内时，如果单体 电池的电压波动小于阈值，则所述增益参数取Ka。9. 根据权利要求7所述的汽车动力电池SOC的估算方法，其特征在于，当电池均衡未开 启时，所述增益参数取Kte，当电池均衡开启时，所述增益参数取K a。10. 根据权利要求7所述的汽车动力电池SOC的估算方法，其特征在于，当SOC _处于 预定范围以内时，如果温度处于预定区间以内，所述增益参数取K+，如果温度处于低值范 围，所述增益参数取K a，如果温度处于高值范围，所述增益参数取Kte。
【专利摘要】本发明提供了一种汽车动力电池SOC的估算方法，包括：利用一列电流矩阵检测电池模组，获得一列相应的电池模组测试电压；将相同的电流矩阵代入电池模组内阻模型，计算获得一列相应的电池模组预测电压；根据所述电池模组测试电压和所述电池模组预测电压计算获得电池模组的内阻变化率；根据所述内阻变化率计算电池模组模型的估算输出电压；根据所述估算输出电压、所述电池模组测试电压估算所述汽车动力电池SOC。本发明的方法所估算出的SOC值更加准确。
【IPC分类】G01R31/36
【公开号】CN104950263
【申请号】CN201510332864
【发明人】梁荣荣, 夏顺礼, 赵久志, 秦李伟, 庞艳红
【申请人】安徽江淮汽车股份有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月12日