一种电池剩余容量估算方法与流程

本发明涉及电池系统管理领域，尤其是一种电池剩余容量估算方法。

背景技术：
电动汽车的电池管理系统中，需要精确估算电池包的剩余容量(SOC)。只有清楚当前电量的消耗情况，从而能够预估出车辆能够行驶继续行驶的里程。如果，不能精确估算SOC可能会存在电池包过放单体的危险，造成电池包单体过低对电池本身造成不可逆伤害，从而对电池寿命产生很大影响。在精确估计SOC的情况下可以了解充多少电，能够放出多少电。就如传统汽油车一样能够加了多少汽油，能够准确的估计车辆能够行驶多远。通常情况下精确估计SOC需要严格的知道电池包充满电情况下的总容量。然而用户使用电动汽车则很难精确的了解电池包的容量情况。即使是在试验室在测试电池容量情况下，电池的初始容量受到多种因素的影响：电芯的出厂时长、电芯的充放电循环次数、温度等。从这些因素还是不能够很好的判断电池的SOC，其问题在于考虑电池的高温存储寿命，电池负载情况，充放电深度，充放电倍率等。不能准确的估计SOC，很可能导致电池一直处于大的负载，大的充放电深度等情况下，对电池的寿命有很大影响。

技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种用于精确估算处于运行状态中的电池剩余容量的方法。本发明所采用的技术方案是：一种电池剩余容量估算方法，包括有以下步骤：A、根据电池包的充放电电流计算电池剩余容量SOC(Ah)；B、若电池包静置状态超过预定时间，则检测开路电压OCV；C、计算每个时间周期内电池剩余容量的变化量ΔSOC(Ah)以及根据开路电压查表计算电池剩余容量的变化量ΔSOC(ocv)；D、根据步骤C中计算得到的两个变化量计算电池容量衰减权重值W；E、根据电池容量衰减权重值W以及前一时刻的电池剩余容量计算当前电池剩余容量。进一步，所述步骤A中根据充放电电流采用电流积分法计算已使用的电池容量，并计算电池剩余容量。进一步，所述步骤B中的静置状态为电流输出的绝对值小于1A。进一步，所述步骤D中电池容量衰减权重值W的计算方法为：其中，K1、K2、K3均为偏移量常数，SOC(Ah)Error为电池单体电压测量误差，SOC(ocv)Error为电池单体开路电压误差，SOC(ocv)ErrorP为上一时间周期的电池单体开路电压误差。进一步，所述电池单体电压测量误差SOC(Ah)Error的计算方法为：SOC(Ah)Error＝∫(gI+k)dt，其中，g为电流误差增益，I为充放电电流，k为偏移量。进一步，所述步骤E中，当前电池剩余容量SOC(Ah)present的计算方法为：SOC(Ah)present＝1-(使用的电池容量/电池系统总容量)，其中，所述已使用的电池容量根据电池包的充放电电流采用Ah积分法计算，所述电池包总容量为前一时间周期的电池包总容量与电池容量衰减权重值W的乘积。本发明的有益效果是：本发明方法将电池容量的衰减趋势通过权重值表现，并在剩余电池容量的计算时引入该权重值，在计算过程中进行误差修正，从而实现对电池剩余容量的精确估算；该方法只要在电池管理系统运行时符合条件就进行剩余容量的更新。附图说明图1为本发明方法总步骤流程图；图2为本发明电池管理系统结构框图。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：参照图1，一种电池剩余容量估算方法，包括有以下步骤：A、根据电池包的充放电电流计算电池剩余容量SOC(Ah)；B、若电池包静置状态超过预定时间，则检测开路电压OCV；C、计算每个时间周期内电池剩余容量的变化量ΔSOC(Ah)以及根据开路电压查表计算电池剩余容量的变化量ΔSOC(ocv)；D、根据步骤C中计算得到的两个变化量计算电池容量衰减权重值W；E、根据电池容量衰减权重值W以及前一时刻的电池剩余容量计算当前电池剩余容量。电池管理系统结构如图2所示，包括有电池包(或者单个电池)，通过温度传感器、电压传感器、电流传感器获取电池包当前信息，通过ADC转换后进入到MCU处理器中。处理器MCU外接时钟电路、显示装置、以及存储设备。进一步作为优选的实施方式，所述步骤A中根据充放电电流采用电流积分法计算已使用的电池容量，并计算电池剩余容量。电流积分法通过电流传感器获取电池系统电流大小，然后将周期性的电流与时间值乘积累加得到，如下I(t1)*t1+I(t2)*(t2-t1)…I(tn)*(tn-t(n-1))。为了保证积分的准确性，时间周期T一般在100ms以下，即t1＝t2-t1＝…＝(tn-t(n-1))<100ms。I(tn)为tn时刻电流值。进一步作为优选的实施方式，所述步骤B中的静置状态为电流输出的绝对值小于1A。当电流值小于一定阀值的时候认为电池包处于静置状态，比如车辆处于停止状态没有大功率设备使用，电流输出绝对值小于1A，可以认为电池包处于静置状态。阀值的设定视具体情况而定，对电池包影响较小的电流情况下都可以认为是静置状态。在静置时间足够长的时间后，通过电池包单体电压进行OCV计算。通过t1和t2时刻计算出SOC(Ah)＝SOC(Ah)t1-SOC(Ah)t2；通过t1和t2时刻SOC(ocv)＝SOC(ocv)t1-SOC(ocv)t2。进一步作为优选的实施方式，所述步骤D中电池容量衰减权重值W的计算方法为：其中，K1、K2、K3均为偏移量常数，SOC(Ah)Error为电池单体电压测量误差，SOC(ocv)Error为电池单体开路电压误差，SOC(ocv)ErrorP为上一时间周期的电池单体开路电压误差。SOC(ocv)Error为电池单体电压测量误差，该误差导致OCV查表产生误差，该差产生的来源主要包括有以下方面：电池的静置时间长短，静置前时刻温度情况，静置前时刻温度情况直接导致电池单体去极化所需要的时间长短。比如在0℃情况下，去极化所需要的时间在4个小时以上，这时候的单体电压测量误差较小；在30℃情况下，去极化所需要的时间比较短。如果去极化不完全，那么SOC(ocv)Error误差值越高；在实际运用过程中，需要通过电池包进行试验标定。权重值计算中引入上一时间周期的电池单体开路电压误差SOC(ocv)ErrorP是为了防止OCV表误差比较大的情况下使得SOC(ocv)Error的权重占比过大。进一步作为优选的实施方式，所述电池单体电压测量误差SOC(Ah)Error的计算方法为：SOC(Ah)Error＝∫(gI+k)dt，其中，g为电流误差增益，I为充放电电流，k为电流测量误差偏移量；上述偏移量常数K1、K2、K3以及k在实际运用过程中需要通过标定来得到。进一步作为优选的实施方式，所述步骤E中，当前电池剩余容量SOC(Ah)present的计算方法为：SOC(Ah)present＝1-(使用的电池容量/电池系统总容量)，其中，所述已使用的电池容量根据电池包的充放电电流采用Ah积分法计算，所述电池包总容量为前一时间周期的电池包总容量与电池容量衰减权重值W的乘积。以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。