一种锂离子动力电池荷电状态估算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种插电混合动力汽车（PHEV)和纯电动汽车（EV)的锂离子动力电池 荷电状态（SOC)估算方法，也可以应用于其它类型的锂离子动力电池新能源汽车，属于新 能源汽车动力电池管理系统（BMS)技术领域。
【背景技术】
[0002] 最近几年来，锂离子动力电池在混合动力汽车（HEV)，插电混合动力汽车以及纯电 动汽车中取得了广泛应用。由于锂离子动力电池单体电压存在平台区（特别是磷酸铁锂 类型的锂离子动力电池单体），以及汽车的复杂使用条件，因此锂离子动力电池荷电状态估 算，是电池管理系统核心功能之一，也是电池管理系统开发难点之一。提供精确的、稳定的 锂离子动力电池荷电状态估算方法，对于提高当前电池管理系统性能、以及新能源汽车动 力电池产业化具有巨大推动作用，将产生可观经济效益。
[0003] 目前国内外整车企业、锂电池公司、科研院所对锂离子动力电池荷电状态估算做 了大量研究，目前的论文和专利中普遍采用的方法包括:AH积分方法、开路电压修正方法、 卡尔曼滤波修正方法。
[0004] 本发明采用车辆静置一定时间（要求静置2小时及以上）后，车辆上电时电池管 理系统采集初始单体电压修正SOC方法和充电机充电过程中的单体电压修正SOC方法，适 用于具有充电功能的插电式混合动力汽车和纯电动汽车。车辆静置一定时间（要求静置2 小时及以上，此时间可以根据电池特性不同，通过单体试验确定新的时间值）后，车辆上电 时利用采集的初始单体电压修正SOC方法也适用于HEV汽车。目前利用这种方法进行锂离 子动力电池荷电状态估算的研究还未见报道。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种锂离子动力电池荷电状态估算方法，其适应性强，能充分满足锂 离子动力电池荷电状态估算精度要求。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种锂离子动力电池荷电状态估算方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤一、电池管理系统初始化，判断车辆锂离子动力电池状态；
[0009] 步骤二、根据车辆锂离子动力电池状态选择相应的锂离子动力电池荷电状态修正 方法：
[0010] 方法一：若车辆静置且静置超过2小时，则利用车辆上电单体电压进行锂离子动 力电池荷电状态修正：车辆锂离子动力电池静置超过2小时及以上时，此时车辆上电，电池 管理系统采集的单体电压信号接近于单体的开路（0CV值）电压值，利用此电压值进行电池 荷电状态的修正；
[0011] 方法二：若锂离子动力电池进入充电流程，则利用充电过冲中的单体电压进行锂 离子动力电池荷电状态修正：充电机充电过程中，利用电池管理系统实时采集的单体电压 值修正电池荷电状态，本方法仅适用于小电流充电情况，不适用于快速充电过程，要求充电 电流小于电池容量的七分之一；
[0012] 若车辆处于行驶过程中或不满足上述两种修正方法中任一种的修正条件时，直接 进入步骤三；
[0013] 步骤三、利用AH积分法实时计算锂离子动力电池荷电状态。
[0014] 本发明采用方法一和方法二的综合体进行动力电池荷电状态估算；对荷电状态的 修正条件，修正数据，试验验证做了全方位的分析，具有良好的效果和实际推广价值。
【附图说明】
[0015] 图1本发明的锂离子动力电池荷电状态估算整体流程框图。
[0016] 图2本发明中荷电状态精度测试用到的测试工况1(25%~70%S0C)的工况电 流。
[0017] 图3本发明中荷电状态精度测试用到的测试工况2(15%S0C)的工况电流。
[0018] 图4锂离子电池一阶电模型。
【具体实施方式】
[0019] 本发明提供的一种锂离子动力电池荷电状态估算方法，包括以下步骤：
[0020] 步骤一、电池管理系统初始化，判断车辆锂离子动力电池状态；
[0021] 步骤二、根据车辆锂离子动力电池状态选择相应的锂离子动力电池荷电状态修正 方法：
[0022] 方法一：若车辆静置且静置超过2小时，则利用车辆上电单体电压进行锂离子动 力电池荷电状态修正：车辆锂离子动力电池静置超过2小时及以上时，此时车辆上电，电池 管理系统采集的单体电压信号接近于单体的开路（0CV值）电压值，利用此电压值进行电池 荷电状态的修正；
[0023] 方法二：若锂离子动力电池进入充电流程，则利用充电过冲中的单体电压进行锂 离子动力电池荷电状态修正：充电机充电过程中，利用电池管理系统实时采集的单体电压 值修正电池荷电状态，要求充电电流小于电池容量的七分之一；
[0024] 若车辆处于行驶过程中或不满足上述两种修正方法的修正条件时，直接进入步骤 -* ? -?，
[0025] 步骤三、利用AH积分法实时计算锂离子动力电池荷电状态。
[0026] 本发明的核心思想是静置2小时（此时间根据不同单体性质需要重新进行试验确 定）及以上时，利用电池管理系统初始化过程中采集的电压值修正电池荷电状态，下面对 其理论基础进行详细分析。
[0027]第一，当动力电池静置达到2小时及以上时，充、放电过程中导致的累积离子会逐 步扩散，并且达到离子平衡状态。第二，通过在单体内埋设温度传感器进行测试，静置1. 5 小时后，单体内的温度恢复到与环境温度一致，在恒定温度和荷电状态下，结合图4的锂离 子电池单体一阶电模型，图4中的电阻和电容近似认为为恒定值；由公式（1)中的Q(t)计 算公式可知，在t= 5RC时（5RC大约等于100秒），图4中的电容电压会达到稳态电压值的 99%以上，此时电容效应近似可以忽略。结合以上两条原因，本文选择静置2小时及以上时 进行动力电池荷电状态修正具有很好的理论基础。
[0028] Q(t) =QOe-t/RC+e-t/RCfiet/RCdt (I)
[0029] 本发明研究开发了锂离子动力电池荷电状态估算方法，其整体设计流程如图1所 示。本发明仅针对图1中的SOC修正方法进行研究，不研究AH积分方法。一是车辆静置时 间达到2小时及以上时，车辆上电时电池管理系统采集的单体电压信号接近于单体的开路 (0CV值）电压值，利用此电压值进行电池荷电状态的修正；二是充电机充电过程中，当SOC 大于80%时，利用电池管理系统采集单体电压修正SOC的方法。
[0030] 一.车辆静置后上电时利用电池管理系统采集单体电压修正SOC方法
[0031] A公司插电混合动力轿车动力电池荷电状态在车辆行驶过程中采用AH积分方法 计算荷电状态，但如果仅利