适用于动态电流工况的电池剩余放电容量的估计方法
【专利摘要】本发明提出一种适用于动态电流工况的电池剩余放电容量的估计方法，包括以下步骤：获取电池当前测量值，根据测量值选取符合预设条件的时间段作为辨识段；计算当前辨识段的电池端电压变化和对应的电流差累积电量，得到当前的动态电压变化率；通过动态电压变化率与标定所得到的动态电压变化率和剩余放电容量的对应关系确定电池当前的剩余放电容量。本发明的方法，计算简单、准确性高。
【专利说明】适用于动态电流工况的电池剩余放电容量的估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车与电池状态估计领域，尤其涉及一种适用于动态电流工况的电池剩余放电容量的估计方法。
【背景技术】
[0002]与传统燃油汽车相比，电动汽车在行驶经济性和环境友好程度上有很大优势。但电动汽车的续驶里程不容易估计，容易造成用户的里程焦虑。电动汽车的续驶里程取决于动力电池的剩余放电能量和整车的能量消耗，其中电池剩余放电能量受未来的放电平均电压和电池剩余放电容量的影响。由于电池的放电电压曲线较为平缓，未来的放电平均电压较固定，因此剩余放电能量的估计精度主要依赖于电池剩余容量的精度。
[0003]目前已有一些电池剩余放电容量的计算方法,但这些方法主要基于电池模型以及电池放电全过程中的累积电荷量。如通过电池模型计算放电过程中的开路电压来估计剩余容量，或者通过累积计算电池放电电量来估计当前荷电状态SOC (State of Charge),进而计算剩余放电容量。但是这两种方法均未针对电流大小的差别进行专门修正。当电流不同时，电池模型不能保证开路电压估计值在各种电流下的精度，另外电流大小的不同会在累积放电电量计算时造成较大的累积误差。因此这两种方法在电流变化时的估计效果有限。虽然有的方法也考虑了电流差异的影响，根据普克特方程(Peukert方程)对不同电流下的剩余放电容量进行估计。但锂离子电池的大量试验显示，如果电流的变化较为动态，则电池的剩余容量与普克特方程的结果符合的并不好，因此在实车应用中也有一定的问题。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本发明的目的在于提出一种计算简单、可实时控制的适用于动态电流工况的电池剩余放电容量估计方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明实施例的适用于动态电流工况的电池剩余放电容量估计方法，包括以下步骤:获取电池当前测量值，根据所述测量值选取符合预设条件的时间段作为辨识段；计算当前所述辨识段的电池端电压变化和对应的电流差累积电量，得到当前的动态电压变化率；通过所述动态电压变化率与标定所得到的所述动态电压变化率和剩余放电容量的对应关系确定锂离子电池当前的剩余放电容量。
[0007]根据本发明实施例的适用于动态电流工况的电池剩余放电容量的估计方法，在不同的动态电流下，动态电压变化率相同时对应的剩余放电容量较为相似，因此可以在较少标定量的基础上，在动态电流下提供剩余容量估计结果。而在高电流相差不大的情况下，动态电压变化率相同时对应的剩余放电容量基本相同，因此本发明实施例的方法可以通过几组不同高电流的台架测试，无需复杂的电池模型估计电池当前的荷电状态S0C，只需简单的加减乘除计算和时间较短的电流差积分，便可在动态电流下提供较准确的剩余容量估计结果O[0008]在一些示例中，所述电池当前测量值包括电池的端电压、电流以及时间。
[0009]在一些示例中，所述动态电压变化率的计算基于当前辨识段的电流差累积电量和对应的端电压变化量。
[0010]在一些示例中，所述当前辨识段对应的电流差累积电量变化通过对一定时间段内的闻低电流差的积分获得。
[0011]在一些示例中，所述端电压变化量是所述当前辨识段开始后h时刻对应的端电压和所述辨识段开始后th时刻对应的端电压的差值，其中，h>0。
[0012]在一些示例中,标定用的所述动态电压变化率和所述剩余放电容量的对应关系通过对所述电池进行台架测试得到。
[0013]在一些示例中，所述台架测试的标定次数和标定所用的标定电流数值根据所述剩余放电容量的估计精度需求确定。
[0014]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是台架测试所用的两阶段阶跃电流工况的示意图；
[0016]图2是根据本发明一个实施例的适用于动态电流工况的电池剩余放电容量估计方法流程图；
[0017]图3是本发明一个实施例的电池在放电过程中的不同位置对高电流段的电压响应的不意图；和
[0018]图4是根据本发明一个实施例的电池在不同的高电流下动态电压变化率和剩余放电容量的关系的示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0020]某时刻电池的剩余放电容量是指从这一时刻开始直到端电压达到放电截止电压的过程中，电池累计放出的电荷量。由于放电过程中无法知道电池的放电截止时刻,剩余放电容量只能通过估计电池状态的方式进行预测。
[0021]本发明实施例的适用于动态电流工况的电池剩余放电容量估计方法，包括以下步骤:获取电池当前测量值，根据测量值选取符合预设条件的时间段作为辨识段；计算当前辨识段的电池端电压变化和对应的电流差累积电量，得到当前的动态电压变化率；通过动态电压变化率与标定所得到的动态电压变化率和剩余放电容量的对应关系确定电池当前的剩余放电容量。
[0022]在进行电池剩余放电容量估计前，先对电池进行台架测试以获得标定用的动态电压变化率和剩余放电容量的对应关系。电池台架测试所用的两阶段阶跃电流工况的示意图如图1所示。台架测试中采用一类特殊的动态工况，即两阶段阶跃电流进行动态电压变化率-剩余放电容量关系的标定。两阶段阶跃工况的一个循环单位中，电流较小的一段为低电流段，其电流记为标定低电流I1J1,持续时间为^Μ?。电流较大的一段为高电流段，其电流记为标定高电流IhJ1，持续时间为th.Ml。以一个低电流段和一个高电流段为一个循环单位，对电池进行放电，直至放电截止电压Ut.md。在每个高电流段，以进入高电流段后h时刻为起点，以进入高电流段后th.Ml为终点，计算起止时刻对应的端电压变化量AUtdyn.cal=ut0-uth.。由于动态电流中欧姆内阻会导致电压变化，此处称为欧姆压降。欧姆压降在电流变化后较短时间就趋于稳定，之后的变化可以忽略，这一欧姆内阻压降趋于稳定时刻即t07 to小于高电流段的持续时间thjl。同时计算起止时刻之间高低电流差Δ Idyn.cal对应的累积电里八Qeum.dyn.Ml，W足A Qeum.dyn.Ml- 丁八I dyn.，其中标定的闻低电流差八Idyn.eal-1h.Cal-1uw由放电过程不同高电流段的电流差累积电量以及这一累积电量对应的端电压变化量计算对应时刻的电池动态电压变化率
【权利要求】
1.一种适用于动态电流工况的电池剩余放电容量的估计方法，其特征在于，包括以下步骤: 获取电池当前测量值，根据所述测量值选取符合预设条件的时间段作为辨识段； 计算当前所述辨识段的电池端电压变化和对应的电流差累积电量，得到当前的动态电压变化率； 通过所述动态电压变化率与标定所得到的所述动态电压变化率和剩余放电容量的对应关系确定电池当前的剩余放电容量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池当前测量值包括电池的端电压、电流以及时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态电压变化率的计算基于当前辨识段的电流差累积电量和对应的端电压变化量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当前辨识段对应的电流差累积电量变化通过对一定时间段内的高低电流差的积分获得。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述端电压变化量是所述当前辨识段开始后h时刻对应的端电压和所述辨识段开始后th时刻对应的端电压的差值，其中，h>0。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，标定用的所述动态电压变化率和所述剩余放电容量的对应关系 通过对所述电池进行台架测试得到。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述台架测试的标定次数和标定所用的标定电流数值根据所述剩余放电容量的估计精度需求确定。
【文档编号】G01R31/36GK103901348SQ201410077688
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】刘光明, 欧阳明高, 卢兰光, 李建秋 申请人:清华大学