一种用于估算和修正锰酸锂串联电池包soc值的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于估算和修正电动汽车动力电池的荷电状态SOC值的计算方法领域，尤 其是涉及一种用于估算和修正锰酸锂串联电池包SOC值的方法。
【背景技术】
[0002] 对于电动汽车，动力电池荷电状态SOC表征电池的剩余容量，它作用如同传统汽 车油箱油量表的作用。但SOC作为电池内部参量无法直接测得。针对SOC的估计算法主要 有安时积分法、开路电压法、神经网络法、卡尔曼滤波法，这些方法都有自身的缺陷：安时积 分法有累计误差，开路电压法不能实现在线估算，神经网络法受到训练数据的限制难以推 广，卡尔曼滤波算法对系统处理速度要求较高。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明旨在提出一种用于估算和修正锰酸锂串联电池包SOC值的方 法，能够以安时积分法和开路电压法两个计算方法结合使用为基础，必要时结合修复性充 电方式，更加准确地估算和修正电池包的荷电状态SOC值。
[0004] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0005] -种用于估算和修正锰酸锂串联电池包SOC值的方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤（1):定义锰酸锂串联电池包在充放电的运行过程中的基本概念；
[0007] 步骤（2):定义步骤（1)内的基本概念之间的基础运算公式；
[0008] 步骤（3):定义进行估算和修正SOC值的四种适合时机，分别是：第一适合时机、第 二适合时机、第三适合时机和第四适合时机；
[0009] 步骤（4):分别定义步骤（3)中的四种合适时机的估算和修正SOC值的具体算法；
[0010] 步骤（5):根据采集到的电池信息，判断该电池信息满足何种适合时机，并根据该 种适合时机的具体方法估算和修正SOC值。
[0011] 进一步的，步骤（1)中定义的基本概念具体包括：
[0012] 基本概念（1):基本静置：电池不充电也不放电，通过电池电流为0 ;
[0013] 基本概念（2):充分静置：静置时间至少3小时以上，15小时以内；
[0014] 基本概念（3):电池端电压U :在电池正负极上直接测量得到的电压差；
[0015] 基本概念（4):电池开路电压Uocv :电池充分静置后，端电压几乎不再变化时的 值，得到准确的Uocv只能通过充分静置电池后测量电池端电压U即等于Uocv;
[0016] 基本概念（5):电池欧姆电压Uom :有电流通过时，由于电池电阻造成的电压变化 值；
[0017] 基本概念（6):电池极化电压Up :有电流通过时，由于电池内部极化效应造成的电 压变化值；
[0018] 基本概念（7):电池单体SOC-OCV曲线：电池SOC值和Uocv值的对应关系，它受外 界温度和电池老化程度影响较小，基本不改变；
[0019] 基本概念（8):电池容量：电池储存的电量；
[0020] 基本概念（9):单体电池额定容量：在设计规定的条件下，电池能放出的最低容 量；
[0021] 基本概念（10):-次电池循环：电池管理系统处于唤醒状态，即工作时段下对应 的电池充电、放电和静置的变化过程，若电池管理系统进入休眠或者断电状态，一次电池循 环结束，待电池管理系统恢复唤醒状态后启动下一次电池循环；
[0022] 基本概念（11):修复性充电：可人为设定的充电方式，将充电过程分为三个阶段， 修复性充电第一阶段--充电前静置3小时，修复性充电第二阶段--标准丨旦流丨旦压充电， 修复性充电第二阶段--充电后静置3小时；
[0023] 基本概念（12):单体电池放完电：指单体电池放电到电池的开路电压Uocv等于放 电截止电压的状态；
[0024] 基本概念（13):单体电池充满电：指单体电池充电到电池的开路电压Uocv等于充 电截止电压的状态；
[0025] 基本概念（14):单体电池最大可用容量Qimax :指单体电池从充满电状态放电至 放完电状态过程中放出的容量；
[0026] 基本概念（15):单体电池剩余容量Qidischarge :单体电池从当前状态到放完电 状态过程中放出的容量；
[0027] 基本概念（16):单体电池可充容量Qicharge :单体电池从当前状态到充满电状态 过程中吸收的容量；
[0028] 基本概念（17):电池包剩余容量Qdischarge :等于电池包n节串联单体中 Qidischarge的最小值；
[0029] 基本概念（18):电池包可充容量Qcharge :等于电池包n节串联单体中Qicharge 的最小值；
[0030] 基本概念（19):电池包最大可用容量Qmax :电池包剩余容量Qdischarge和电池 包可充容量Qcharge之和；
[0031] 基本概念（20):电池包荷电状态SOC :电池包剩余容量Qdischarge与电池包最大 可用容量Qmax的比值。
[0032] 进一步的，步骤（2)所定义的基础运算公式具体包括：
[0033] 公式⑴：U = Uocv±Uom±Up ;
[0034] 公式（2) :Qidischarge = QimaxXSOCi ;
[0035] 公式（3) :Qicharge = QimaxX (I-SOCi);
[0036] Qimax = Qidischarge+Qicharge
[0041 ] 公式（8) :Qdischarge = min {Qldischarge, Q2discharge,…，Qndischarge}
[0042] = min {Qlmax X S0C1，Q2max X S0C2,…，Qnmax X SOCn};
[0043] 公式（9) :Qcharge = min {Qlcharge，Q2charge，...，Qncharge}
[0044] = min{QlmaxX (1-S0C1)，Q2maxX (1-S0C2),…，QnmaxX (1-SOCn)} 〇
[0045] 进一步的，步骤（3)中所定义的四种适合时机，分别是具体为：
[0046] 第一适合时机：未对电池进行修复性充电前提下，电动车辆运行或标准恒流恒压 充电过程中有电流经过电池或者电池连续静置时间小于3小时；
[0047] 第二适合时机：未对电池进行修复性充电前提下，电池管理系统检测到电池当下 满足连续静置时间大于或等于3小时；
[0048] 第三适合时机：人为选择修复性充电方式；
[0049] 第四适合时机：未对电池进行修复性充电前提下，将每相邻的两次静置时间大于 或等于3小时的静置状态划分为一组，每组中包含两种情况：第一种情况：电池管理系统第 一次检测到电池连续静置时间大于或等于3小时，第二次检测到电池连续静置时间大于或 等于3小时且两次静置状态间隔中电池累计充或放电容量大于或等于单体电池额定容量 的50%;第二种情况：电池管理系统第一次检测到电池连续静置时间大于或等于3小时，第 二次检测到电池连续静置时间大于或等于3小时且两次静置状态间隔中电池累计充或放 电容量小于单体电池额定容量的50%。
[0050] 进一步的，步骤（4)所定义的四种适合时机的具体计算方法为：
[0051] 第一适合时机的算法为：利用安时积分公式在线实时计算电池包荷电状态SOC 值，不修正任何参数，具体公式为：
[0052]
[0053] 其中，SOCini为电池包在上一次电池循环结束时估算的SOC值，即新一次电池循 环开始时SOC状态的初始值，SOCini也是第二适合时机、第三适合时机和第四适合时机的 条件满足时，被修正的SOC值，即修正SOC值后电池启动新一轮充电、放电和静置状态SOC 的初始值，Qmax为电池包最大可用容量，I为电池包充放电电流，放电时电流取负值，充电 时电流取正值，□ AH表示充电或放电过程中容量的变化；
[0054] 第二适合时机的算法包括的计算步骤为：
[0055] 第一步，监测各单体电池端电压，取单体Uocv值等于单体端电压值；
[0056] 第二步，根据单体Uocv值，查表SOC-OCV曲线，得到各单体电池当前荷电状态 SOCi ；
[0057] 第三步，不改变单体电池最大可用容量Qimax，即电池管理系统调取最近一次计算 保存的Qimax值，用来修正单体电池剩余容量和可充电容量：
[0058] 单体电池剩余容量：Qidischarge = QimaxXSOCi ;
[0059] 单体电池可充电容量：Qicharge = QimaxX (I-SOCi);
[0060] 第四步，修正电池包剩余容量和可充电容量：
[0061]电池包剩余容量：Qdischarge = min {Qldischarge, (^discharge,… ，Qndischarge}
[0062] = min {QlmaxX S0C1，Q2maxX S0C2,…，QnmaxX SOCn}，
[0063] 电池包可充电容量：Qcharge =min {Qlcharge, Q2charge,…，Qncharge}
[0064] = min {QlmaxX (1-S0C1)，Q2max X (1-S0C2),…，QnmaxX (1-SOCn)};
[0065] 第五步，修正电池包最大可用容量：Qmax = Qcharge+Qdischarge
[0066] = min {Qlmax X S0C1，Q2max X S0C2,…，Qnmax X SOCn}
[0067] +min{QlmaxX (1-S0C1)，Q2maxX (1-S0C2)，…，QnmaxX (1-SOCn)};
[0068] 第六步，修正当前时刻电池包SOC状态，并将其作为后续SOC在线计算的初始值