一種電池剩余容量動態估算方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及電池狀態檢測技術，特別是涉及一種電池剩余容量動態估算方法。
【背景技術】
[0002] 蓄電池的剩余容量(S0C)通常會受到環境溫度、放電電倍率、充電時間、老化程度 等眾多因素的影響。目前，使蓄電池用戶在使用前或在工況中了解電池實際所剩容量是非 常重要的。例如，汽駕駛員須了解目前狀態下還剩多少燃油，能否在燃油耗盡之前到達目的 地。但目前電池的剩余容量測量不能達到燃油汽車剩余油量的測量水平，因此容易造成電 動汽車在比如十字路口，或高速公路等工作狀況下臨時停車，對用戶而帶來不便甚至是危 害。剩余容量的非準確測量對電池的充電產生直接的影響，由于不能準確的預測是否"淺 放"或"過放"電，使電池發生"過充"或"欠充"，造成電池早衰壽命縮短，進而使成本增加。 由此看來，蓄電池的S0C的準確測量問題已成為其廣泛取代燃油能源的瓶頸。蓄電池 S0C的 檢測比較復雜，今年來常用的方法有:電池電壓分段折算容量法和安時法。
[0003] 電池分段折算容量法原理:通過外接一個處于工作狀態下電池周期性的恒定電流 負載，測得一系列的電池工作電壓，這些工作電壓采用階段斜率的計算方法求電池該時刻 的剩余時間，從而推算電池放電過程的S0C。此方法的容量計算優點是通過監測電池工作電 壓來折算電池容量，在電池放電過程中結合電池放電倍率，可以較為準確的計算出電池剩 余容量。但是，由于電池負載的不確定，在無負載時，電池靜置電壓無法正確反應電池的剩 余容量，而當負載突加突卸時，電池電壓突變導致剩余容量的突變，不符合容量漸進變化的 特點，且該法不適用于電池充電狀態。
[0004] 安時法原理:通過對電池充放電流的時間累積計算電池剩余容量，安時法計算過 程中會存在兩方面的誤差:初始容量的偏差及電流采樣偏差引起的累計誤差，隨著時間的 增加，以上產生的剩余容量累加積分值的誤差會線性增加。
【發明內容】
[0005] 針對上述現有技術存在的不足，本發明提出的一種電池剩余容量動態估算方法。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現:在電池組放電狀態或靜置狀態 時，利用電壓分段折算法計算出放電容量VSoc(t)，利用安時法計算放電容量Soc(t)，通過 比較二者的差值計算得出修正系數匕;通過修正系數I對Soc(t)進行修正；在電池組充電 過程中將放電或靜置狀態下修正后的最終電池剩余容量作為充電安時法初始容量_或_5， 并在安時法的公式內增加充電修正系數m計算得出電池剩余容量Soc(t)。
[0007] 在本發明一實施例中，當電池處于放電或靜置狀態時，采用以下公式計算電池剩 余容量_這〇，
其中，S〇c(te)為系統啟動時的電池初始容量，
Q:8為電池的額定安時數，&為電池處于放電或靜置工作狀態下的電池容量修正系數；當電 池處于充電狀態時，采用以下公式計算電池剩余容量 其中，為電池放電或靜置狀態下的最終電池剩余容量，為電池的額定安時數，m為 電池充電狀態下的電池容量修正系數。
[0008] 進一步的，當電池處于放電或靜置工作狀態時，電池剩余容量的計算包括以下步 驟:S1:根據采樣的電池電壓Vbat，采用電壓折算法獲得出t時刻電壓法電池容量V S0C(t); S2:將VSoc(t)賦值給，采用以下公式計算出t時刻安時法電池容量
實時比較Soc'（t)和Vsoc(t)，確定修正系數，當VSoc (t)> Soc'（t)時，_'c=k/(VSoc (t )_Soc，（t));當VSoc(t)〈 Soc'（t)時，故e=k*( Soc '（ t)-VSoc(t));當VSoc(t)=Soc'（t)時，l=k;其中：k值為電池恒流放電倍率，根據實時采樣的電 池放電電流Ib at和放電時間t利用peukert方程計算電池在不同放電電流下對應的放電倍 率;S4:根據S3確定的修正系數，采用以下公式對步驟S2計算出的⑩進行修正，獲得 修正的電池剩余容量= So啦(6)一S5:實時保存經過修正的 電池剩余容量
[0009] 進一步的，計算t時刻電壓法電池容量VSoc(t)，實現方式如下： 當Vbat>Vi時，VSocUMVbat-VD *h/ (Vf-VD +a1; 當Vi 2 Vbat >V2時，VSoc (t) = (Vbat_V2)*b2/(V1-V2) +a2; 當V2 2 Vbat >V3時，VSoc (t) = (Vbat_V3)*b3/(V2-V3) +a3; 當V3 2 Vbat >V4時，VSoc (t) = (Vbat-V4)*b4/(V3-V4) +a4; 參參參 當 Vn-i 2 Vbat > Vn時，VSo c (t) = (Vbat-Vn) *bn/(Vn-rVn)+an 當Vn 2 Vbat 2 0時，VSoc (t) =Vbat/Vn*bn+1; 其中，Vf為電池的浮充電壓，〇<Vn〈· · ?V3<V2<Vi<Vf，〇<a1<a2<a3〈· · .〈an< 1,0<bl<b2<b3 · · ?<bn+l<l〇
[0010] 在本發明一實施例中，當電池處于充電狀態時，根據實測充電量估算出電池充電 修正系數m，將放電或靜置狀態下的最終電池剩余容量賦值給細治化采用以下公式 計算出經過修正的電池剩余容量= 攝/?，其中，1.2<m <1.5〇
[0011] 本發明將電池電壓分段折算容量法和安時法兩種方法有效的結合，避免電壓折算 法容量突變和安時法初始容量不準及累計誤差的問題，提高了電池剩余容量在充放電過程 的動態估算精度，延長電池使用壽命，降低系統工作成本。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明的一種電池剩余容量動態估算的方法的系統流程圖； 圖2為電池剩余容量利用本方法的修正前和修正后的對比曲線。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。
[0014] 針對上述現有技術存在的不足，本發明提出的一種電池剩余容量動態估算方法， 本方法采用以下技術方案實現。一種電池剩余容量動態估算方法，實時采樣電池電壓V bajP 電池電流Ibat，根據電池工作狀態計算電池剩余容量;容量計算的實現過程分為放電和充電 過程，在電池組放電態下，利用電壓分段折算法計算出放電容量VSoc(t)，利用安時法計算 放電容量Soc(t)，由于放電過程VSoc(t)的精度高于Soc(t)，通過比較二者的差值得出修正 系數&，通過調節修正系數I對Soc(t)進行修正，使其精度接近VSoc(t);在電池組充電過 程不計算VSoc(t)，而將放電或靜置狀態修正后的最終電池剩余容量作為充電安時法初始 容量與并在安時法的公式內增加充電修正系數m，保證安時法充電容量精度。
[0015] 當電池處于放電或靜置狀態時，采用以下公式計算電池剩余容量SbeCt)，
其中，為系統啟動時的電池初始容量，為電池的額定安時數，< 為電池處于 放電或靜置工作狀態下的電池容量修正系數； 當電池處于充電狀態時，采用以下公式計算電池剩余容量:???，
其中，轉為電池放電或靜置狀態下的最終電池剩余容量，％為電池的額定安時 數，m為電池充電狀態下的電池容量修正系數。
[0016] 進一步的，當電池處于放電或靜置工作狀態時，電池剩余容量的計算包括以下步 驟： S1:根據采樣的電池電壓Vbat，采用電壓折算法獲得出t時刻電壓法電池容量Vs〇c(t); S2:將Vsoc (t)賦值給雜<私9，采用以下公式