一种荷电状态校正方法、电池管理装置、介质及控制器与流程

本发明属于电池管理，尤其涉及一种荷电状态校正方法、电池管理装置、介质及控制器。

背景技术：

1、随着新能源汽车技术的发展，动力电池为车辆驱动部件及智能座舱等提供动力，电池荷电状态soc（state of charge）评估的准确性对用户体验、车辆性能以及电池维护起到重要作用。

2、在目前汽车领域中应用最广泛的方法是根据电池的静置后电压、静置时间以及温度得到本次驾驶循环的初始值，通过传感器获取的瞬时电流值累计积分计算得到soc的变化量，使得soc值动态更新。

3、如图1所示，磷酸铁锂电池剩余能量百分比在30%～95%以上区间对应的开路电压比较接近，磷酸铁锂若电池处于该区间时无法获得初始值。若车辆长时间运行而无法获得初始值，随着电流传感器的误差积累，会导致soc发生跳变，降低用户体验感受，长期可能会导致车辆性能下降，电池寿命衰减过快的情况。

技术实现思路

1、本发明实施例公开了一种荷电状态校正方法，包括第一本征信息分段步骤、第二荷电状态更新步骤；其第一本征信息分段步骤获取目标电池或电池组开路电压ocv与荷电状态soc的第一本征曲线，根据斜率docv/dsoc将其第一本征曲线分割为n段；该n段中第m段为待校正段，m、n均为正整数，n>m，且n大于或等于6；通常，n可以取6，m取4。

2、具体地，第m段的斜率dm与第m-1段的斜率d（m-1）相差预设的第一数值，第m段的斜率dm与第m+1段的斜率d（m+1）相差预设的第二数值。

3、进一步地，第二荷电状态更新步骤根据目标电池或电池组的负载状态，对目标电池或电池组处于第m段的荷电状态soc进行校正；其中，负载状态包括第一空载静置状态、第二在线行车状态。

4、其中，若负载状态处于第一空载静置状态；则获取目标电池或电池组接入高压时的单体电池电压vss、断开高压后的静置时间tst、平均模组温度tav、断开高压时的荷电状态socoff；并对第m段内的荷电状态进行更新，得到校正后的荷电状态socnew1；使得：

5、socnew1=socoff+（sococv-socoff）*qstocv；

6、qstocv是根据理论误差值evlt获得的更新权重系数，更新权重系数qstocv在理论误差值evlt大于或等于5%时，取值为0；更新权重系数qstocv在理论误差值evlt小于5%时，取值为-20*evlt+100%。

7、进一步地，若负载状态处于第二在线行车状态；则根据温度系数qt和权重系数qrun来修正荷电状态的当前值socpre与离线模型获得的荷电状态估算值socrun，进而获得第二在线行车状态下的荷电状态更新值socnew2；使得：

8、socnew2=socpre+（socrun-socpre）*qt*qrun。

9、其中，权重系数qrun可根据目标电池或电池组电压的理论值vtr与测量值vdt的关系进行修正：

10、若vtr-vdt大于或等于3毫伏，则此时权重系数qrun=0；

11、若vtr-vdt小于3毫伏，则qrun=-0.33*（vtr-vdt）+100%；

12、温度系数qt在25摄氏度时取1，温度系数qt随温度的降低而增大。

13、进一步地，可检测目标电池或电池组相隔时间为△t的k时刻及k-1时刻的瞬态电压和瞬态电流，并根据电芯一阶等效模型求解电芯一阶等效模型的模型参数。

14、其中，瞬态电压包括k时刻的模型开路电压v（k）、k-1时刻的模型开路电压v（k-1），瞬态电流包括k时刻的模型电流i（k）、k-1时刻的模型电流i（k-1）；且满足：

15、v（k）=i（k）r（0）+v（p,k）+v（ocv），

16、v（k-1）=i（k-1）r（0）+v（p,k-1）+v（ocv），

17、且根据电容电感特性还可得到：

18、v（k）= v（k-1）*θ1+i（k）*θ2+i（k-1）θ3+θ4；其中，

19、θ1= e^（-△t/τ）；

20、θ2=r（0）；

21、θ3=r（0）e^（-△t/τ）+r（p）（1- e^（-△t/τ））；

22、θ4= v（ocv）（1- e^（-△t/τ））；

23、其中，温度修正系数qt基于电芯实测表现获取，通过测试数据拟合二项式：

24、当温度大于25摄氏度时为1，当温度小于25摄氏度时符合下式：

25、y = 0.0002x^2 - 0.0076x + 1.0731，x是模组温度，y是修正系数qt。

26、相应地，本发明实施例还公开了一种电池管理装置，包括第一本征信息分段单元、第二荷电状态更新单元；其第一本征信息分段单元获取目标电池或电池组开路电压ocv与荷电状态soc的第一本征曲线，根据斜率docv/dsoc将第一本征曲线分割为n段；n段中第m段为待校正段，m、n均为正整数，n>m，且n大于或等于6。

27、具体地，第m段的斜率dm与第m-1段的斜率d（m-1）相差预设的第一数值，第m段的斜率dm与第m+1段的斜率d（m+1）相差预设的第二数值。

28、进一步地，第二荷电状态更新单元可根据目标电池或电池组的负载状态，对目标电池或电池组处于第m段的荷电状态soc进行校正；其中，负载状态包括第一空载静置状态、第二在线行车状态。

29、其中，若负载状态处于第一空载静置状态；则获取目标电池或电池组接入高压时的单体电池电压vss、断开高压后的静置时间tst、平均模组温度tav、断开高压时的荷电状态socoff；并对第m段内的荷电状态进行更新，得到校正后的荷电状态socnew1；使得：

30、socnew1=socoff+（sococv-socoff）*qstocv；

31、qstocv是根据理论误差值evlt获得的更新权重系数，该更新权重系数qstocv在理论误差值evlt大于或等于5%时，取值为0；该更新权重系数qstocv在理论误差值evlt小于5%时，取值为-20*evlt+100%。

32、进一步地，若负载状态处于第二在线行车状态；则根据温度系数qt和权重系数qrun来修正荷电状态的当前值socpre与离线模型获得的荷电状态估算值socrun，进而获得第二在线行车状态下的荷电状态更新值socnew2；使得：

33、socnew2=socpre+（socrun-socpre）*qt*qrun。

34、其中，权重系数qrun可根据目标电池或电池组电压的理论值vtr与测量值vdt的关系进行修正：

35、若vtr-vdt大于或等于3毫伏，则此时权重系数qrun=0；

36、若vtr-vdt小于3毫伏，则qrun=-0.33*（vtr-vdt）+100%；

37、其温度系数qt在25摄氏度时取1，且该温度系数qt随温度的降低而增大。

38、具体地，m可以是4；检测目标电池或电池组相隔时间为△t的k时刻及k-1时刻的瞬态电压和瞬态电流，并根据电芯一阶等效模型求解电芯一阶等效模型的模型参数。、

39、其中，瞬态电压包括k时刻的模型开路电压v（k）、k-1时刻的模型开路电压v（k-1），瞬态电流包括k时刻的模型电流i（k）、k-1时刻的模型电流i（k-1）；且满足：

40、v（k）=i（k）r（0）+v（p,k）+v（ocv），

41、v（k-1）=i（k-1）r（0）+v（p,k-1）+v（ocv），

42、且根据电容电感特性还可得到：

43、v（k）= v（k-1）*θ1+i（k）*θ2+i（k-1）θ3+θ4；其中，

44、θ1= e^（-△t/τ）；

45、θ2=r（0）；

46、θ3=r（0）e^（-△t/τ）+r（p）（1- e^（-△t/τ））；

47、θ4= v（ocv）（1- e^（-△t/τ））；

48、其中，温度修正系数qt基于电芯实测表现获取，通过测试数据拟合二项式：

49、当温度大于25摄氏度时为1，当温度小于25摄氏度时符合下式：

50、y = 0.0002x^2 - 0.0076x + 1.0731，x是模组温度，y是修正系数qt。

51、其中，τ为时间常数，反映电路中响应变化的快慢；v（k）、v（k-1）可根据传感器测量计算得到，i（k）、i（k-1）可根据电流传感器测量得到；通过上述等效模型可得到v（ocv）、r（0）、r（p）以及时间常数τ。

52、相应地，本发明实施例还公开了一种计算机存储介质和相应的控制器；其计算机存储介质包括用于存储计算机程序的存储介质本体；当计算机程序在被微处理器执行时，可实现如上的任一荷电状态校正方法；类似地，其控制器包括如上的任一电池管理装置和/或任一计算机存储介质。

53、对于磷酸铁锂电池的剩余电量计算情况，现有技术的可靠性不佳，易出现剩余能量发生跳变或者剩余能量与实际电池表现偏差较大的情况；对于家用车辆，如设定充电上限，例如：可是车辆长时间使用在30%-80%soc区间；对于营运车辆，可认为静置时间为零。

54、本发明通过对ocv-soc曲线精细划分实现静置和行车工况soc的修正，并且不需要额外增加新硬件，为磷酸铁锂电池剩余电量校准提供更多机会，提升剩余能量估值的精度。

55、本发明方法和相关产品经济可行，可提升剩余电量评估的可靠性，降低由于电量不准所带来的电池性能衰减和客户体验差的风险；当然，对于非磷酸铁锂电池，本发明方法和产品同样适用。

56、综上，本发明根据斜率特征，对ocv-soc曲线在目标区域进行了重新分段处理，进而在该目标区域结合工况对soc进行了校正；本发明实施例公开的方法和产品，结合单体电池电压在上、下高压时的电压及soc取值、静置时间、平均模组温度等参数对静置工况的soc进行了估值和校正；还通过电芯一阶等效电路对运行工况下的soc进行了估值和校正；本发明在不引入新硬件的前提下，使得电池、特别是磷酸铁锂电池soc在ocv-soc曲线60%前后的剩余电量估值精度得到了有效的提升，进而使得电池管理装置和相关控制器的电能管理水平得到改善。

57、需要说明的是，在本文中采用的“第一”、“第二”等类似的语汇，仅仅是为了描述技术方案中的各组成要素，并不构成对技术方案的限定，也不能理解为对相应要素重要性的指示或暗示；带有“第一”、“第二”等类似语汇的要素，表示在对应技术方案中，该要素至少包含一个。