环次数充放电曲线图。
[0018] 下面将结合附图通过实例，对本发明作进一步详细说明，但下述实例仅仅是本发 明的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要 求书为准。
【具体实施方式】
[0019] 实例 1 由图1所示，图1中包括带有采集动力电池实时电流的电流采集单元、采集动力电池不 同采样点的温度采集单元及动力电池总高压的高压采集单元的动力电池，存储着由电池供 应商通过实验得到电池特性的电池特性数据存储单元，所述的电流采集单元输出端分别与 计算动力电池电动势的电动势计算单元、利用安时法计算动力电池剩余电量的安时积分法 SOC计算单元和计算修正安时积分的修正因子的修正因子计算单元输入端连接，高压采集 单元输出端分别与电动势计算单元及安时积分法SOC计算单元连接，温度采集单元输出端 与修正因子计算单元输入端连接，修正因子计算单元输出端与安时积分法SOC计算单元连 接；所述辨识动力电池电气模型参数的动力电池参数辨识单元输出端通过电动势计算单元 与利用电动势法计算剩余电量的电动势法SOC计算单元输入端连接；电池特性数据存储单 元输出端分别与电动势法SOC计算单元输入端及通过计算两种方法结合权值的权值计算 单元与计算最终剩余电量的SOC计算单元输入端连接；安时积分法SOC计算单元及电动势 法SOC计算单元的输出端与SOC计算单元输入端连接，SOC计算单元输出端直接与车载仪 表中的SOC显示单元相连接。
[0020] 本发明中涉及的两种SOC计算方法分别为：电动势法和安时积分法。以下分别以 实例方式进行详细描述： 电动势法：首先建立如图2所示的电气模型，其中具体需要辨识的参数为图2中的 _:5 _〇因此动力电池的电气模型可以表示成含有_，: 二的函数关系为：
从公式（5)可以看出，只要辨识出I麵妒，即可以知道編.s:
[0021] 本发明采用最小二乘方法对铁,i,夢进行辨识，进而得到__纏^動如下：
从公式（10)可知，在已知a，b，c，动力电池电流i(t)，以及动力电池总压V(t)的情况 下，可以通过计算得到每一时刻的电动势E(t)。而电动势E(t)与电池剩余电量SOC之间的 关系可以通过电池特性数据存储单元得到，至此我们将得到电动势法SOC计算单元的计算 结果； 安时积分法：分别放电电流修正因子，温度修正因子以及动力电池健康修正因子分别 为麵、_為，得到安时积分具体算法如下：
其中，分别为考虑充放电倍率、温度、老化因素的补偿系数； 加权SOC计算方法的权值鑛应根据电池在不同时期表现出来的不同特性来确定，这样 能有效的利用权值来在线矫正SOC的计算精度。本发明以三元材料电池实例，阐述三元电 池特性，并将其作为调节权值的依据。
[0022] 三元电池特性利用图3图4分两部分阐述，其中三元特性曲线图即为电池特性数 据存储单元存储的数据： 第一部分如图3所示，为电池循环次数与电池内阻关系，附图3中，纵坐标表示电池内 阻，横坐标表示电池充放电循环次数。从图中可以看出SOC=O时的欧姆内阻大于S0C=100% 时的内阻。在整个循环过程中内阻有很小幅度的波动，但整理呈上升趋势。说明随着循环 次数的增加，在SOC=O和100%时，电池欧姆内阻逐渐增大。
[0023] 第二部分如图4所示，25°C下，不同循环次数下的充放电曲线，其中横坐标表示电 池的S0C，纵坐标表示单体电压。附图3为在循环实验中第60次与第200次的充放电图，其 中③表示200次循环后的充电曲线；④表示60次循环后的充电曲线；⑤表示60次循环后 的放电曲线；⑥表示200次循环后的放电曲线；从图中可以看出，随着循环次数的增加，充 电极化大于放电极化，且在电池放电时，SOC为30%-50%之间，循环60次与循环200次在 同一SOC下的电压基本不变，说明随着电池老化，S0C=30%-50%之间的电池内阻变化微小。 SOC在100%以及0%时，电压也不会随着循环次数的增加而变化。
[0024] 因此以三元电池为实例，依据本发明提出的一套加权SOC算法得到权值如下： A、 在初始上电时，将权值设定为_:，即单纯电动势法；因为汽车刚启动时，电池开路电 压与电动势接近，实际就是采用开路电压法为SOC赋予初值；此时SOC计算单元计算最终 SOC的表达式（5)变为： 50C(a(13) B、 在充满电时，将权值设定为，即单纯的电动势法；因为在充满电时，电池的电压不 会受到循环次数的影响，因此较为准确的反应电池包的真实S0C，作为SOC的一次准确矫 正；此时SOC计算单元计算最终SOC的表达式为公式（13)。
[0025]C、当计算出来的SOC在20%_60%之间时，将权值级调整为接近0的小数，让电动势 法所占的权重更大，因为此时的电池电压也不受循环次数的影响，电动势法能很好的矫正 S0C，但是由于此时电池电压正处于平稳期，因此没有将其向前两条策略那样直接设定为0 ; 此时SOC计算单元计算最终SOC的表达式（5)变为： = \,V- XU- ). € [0t05] (14) D、在其他阶段，权值聽的设定要偏向于1，因为我们引入电动势法主要目的在于克服安 时积分法容易发散的缺点，以及受循环次数影响极大的问题；此时SOC计算单元计算最终 SOC的表达式（5)变为： 50C(r) = X? + X~wE[0.5,.1] (15) 当然，本发明还可能有其他多种实施实例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于电池特性的动态矫正剩余电量的方法，它包括带有电流采集单元、温度采 集单元及高压采集单元的动力电池，电池特性数据存储单元，其特征在于：电流采集单元输 出端分别与电动势计算单元、安时积分法SOC计算单元和修正因子计算单元输入端连接， 高压采集单元输出端分别与电动势计算单元及安时积分法SOC计算单元连接，温度采集单 元输出端与修正因子计算单元输入端连接，修正因子计算单元输出端与安时积分法SOC计 算单元连接；所述动力电池参数辨识单元输出端通过电动势计算单元与电动势法SOC计算 单元输入端连接；电池特性数据存储单元输出端分别与电动势法SOC计算单元输入端及通 过权值计算单元与SOC计算单元输入端连接；安时积分法SOC计算单元及电动势法SOC计 算单元的输出端与SOC计算单元输入端连接，SOC计算单元输出端直接与车载仪表中的SOC 显示单元相连接。2. 根据权利要求1中所述的基于电池特性的动态矫正剩余电量的方法，其特征在于： 电池特性数据存储单元输出端分别与修正因子计算单元输入端及通过电池健康度计算单 元再与修正因子计算单元输入端连接。
【专利摘要】一种基于电池特性的动态矫正剩余电量的方法，本发明的技术要点在于利用带有电流采集单元、温度采集单元及高压采集单元的动力电池，电池特性数据存储单元，在分析现有剩余电量方法的不足以及局限性的基础上，提出了一种适合于工程的剩余电量方法，此方法将安时积分法与电动势法通过加权因子相结合，根据电池特性，提出一套动态调节加权因子的策略，此方法有效的克服安时积分法容易发散的缺点，提高了剩余电量估算的精度，通过实车验证了此发明方法的有效性，实用性和可行性。
【IPC分类】G01R31/36
【公开号】CN105223512
【申请号】CN201510576116
【发明人】刘芳, 高力, 杨依楠, 刘义强
【申请人】华晨汽车集团控股有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月11日