專利名稱：一種電池荷電預(yù)測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車電池荷電預(yù)測方法及裝置。
技術(shù)背景電池作為一種化學(xué)電源，其與物理電源有本質(zhì)上的區(qū)別。由于化學(xué)電源不可重復(fù)性的工作特點，因此需要考慮多方的因素，如外部 環(huán)境(如環(huán)境溫度)、操作參數(shù)(充放電電流，充放電時間)、本身特 性(各種類型電池的特性)才能對電池荷電狀態(tài)進(jìn)行一個較準(zhǔn)確的預(yù)測。目前，化學(xué)電源在手機(jī)、筆記本電腦、各種電動工具的領(lǐng)域中的 使用已經(jīng)很普遍，對其荷電狀態(tài)預(yù)測的研究和應(yīng)用也較為簡單和成熟， 在各種文獻(xiàn)中也都有記錄，如CN200510007491. 3專利介紹了一種手機(jī) 電池電壓余量顯示方法及裝置，CN00136839. 7專利介紹了一種筆記本 電腦電池容量的測控裝置及測控方法。近年來，由于汽車主機(jī)廠對各種電動汽車的竟相開發(fā)，給電動汽荷電狀態(tài)預(yù)測多通過余量計運算實現(xiàn)。在一定簡單的使用環(huán)境下，如 充放電電流變化不大，環(huán)境溫度較穩(wěn)定時，這種方法可獲得較好的結(jié) 果。若電池用在電動車上，尤其用在混合動力車中，充放電電流值在 一個很大的范圍內(nèi)變化，而且使用溫度也變化較大，如果仍使用上述 簡易的方法，根本達(dá)不到預(yù)期的精度值，不僅不能優(yōu)化整車的性能， 而且有可能最終導(dǎo)致電池?fù)p傷嚴(yán)重甚至報廢。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種電池荷電預(yù)測方法及裝置，能夠 有效對汽車電池荷電狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測。本發(fā)明基于同 一發(fā)明構(gòu)思具有兩個技術(shù)方案1、 一種電池荷電預(yù)測方法，其特征在于高壓電池與整車部分的 逆變器之間通過高壓線進(jìn)行充放電，主控制器根據(jù)充放電電流信號、 電池溫度信號和電池電壓信號計算獲得當(dāng)前荷電狀態(tài)。2、 一種實現(xiàn)前述方法的電池荷電預(yù)測裝置，其特征在于設(shè)有電 池電流傳感器、電池溫度傳感器，電流傳感器、溫度傳感器分別接電 流檢測回路和溫度檢測回路，同時還設(shè)有電池電壓檢測回路，溫度檢 測回路、電流檢測回路和電壓檢測回路的信號輸出端接A/D轉(zhuǎn)換器， A/D轉(zhuǎn)換器信號輸出端接主控制器。本發(fā)明具有的有益效果本發(fā)明能夠準(zhǔn)確有效地對混合動力車用電池的荷電狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，不 僅能較好滿足整車的需求，而且還可以使電池處于最佳條件，延長電池使 用壽命。


圖1為本發(fā)明電氣構(gòu)成原理圖； 圖2為電池自放電曲線圖；圖3為充電時電池開路電壓隨S0C、 T變化的曲線圖； 圖4為放電時電池開路電壓隨SOC、 T變化的曲線圖； 圖5為某溫度下電池充電時的效率值ri變化曲線圖； 圖6為某溫度下電池放電時的效率值Ti變化曲線圖； 圖7為電池老化系數(shù)P隨充放電循環(huán)次數(shù)的變化曲線圖。
具體實施例方式
如圖l所示，設(shè)有電池電流傳感器3、電池溫度傳感器，電流傳感 器、溫度傳感器分別接電流檢測回路U3和溫度檢測回路U2，同時還設(shè) 有電池電壓一全測回路Ul,溫度檢測回路、電流4全測回路和電壓檢測回 路的信號輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元電路U4接A/D轉(zhuǎn)換器U5, A/D轉(zhuǎn)換器 信號輸出端接主控制器U6，主控器接整車的儀表板U7。
高壓電池1與整車部分的逆變器2之間通過高壓線4進(jìn)行充放電， 主控制器根據(jù)充放電電流信號、電池溫度信號和電池電壓信號計算獲 得當(dāng)前荷電狀態(tài)。
f "t
當(dāng)前荷電狀態(tài)的計算公式為一安時積分方程soc=soc。+ J"5^77 ,
其中SOC為當(dāng)前荷電值，SOC。為上電前的荷電值，Cn為電池的額定容量，
q為充力文電效率，e為電池老化系凄t。
1、上電前荷電值SOQ的獲得
在上次停機(jī)前，儲存當(dāng)前電池荷電狀態(tài)值SOC1和電流方向w，根據(jù)上 次停機(jī)和本次起動之間的時間間隔tl,如圖2所示，根據(jù)電池自放電曲線
圖獲得自放電率e,將soci減去自放電率e,記得到修正的socr;
同時讀出本次上電的開路電壓值和溫度值，并對上述的w進(jìn)行判斷， 當(dāng)w為正數(shù)時，如圖3所示，根據(jù)充電時電池開路電壓隨SOC、 T變化
的曲線圖，獲得修正值SOC2，，當(dāng)W為負(fù)數(shù)時，如圖4所示，根據(jù)放電時
電池開路電壓隨S0C、 T變化的曲線圖獲得修正值S0C2，，； 最終得出上電前的荷電值SOC。=a * SOCl，+b SOC2，或者 SOC。=a*SOCl，+b* SOC2"，其中a、 b為可標(biāo)定變量，通過上次停機(jī)和本次起 動之間的時間間隔tl獲得，時間間隔tl與a、 b之間關(guān)系見下表
(h代表小時、d代表天)
tl<2h2h6h<tl2d3d4d5d6d7d8d9d10dlld12d13d14d15d
《tl《
《24h
6h
10.970.950.920.890.860.830.80.770.740.710.680.650.620.590.560.53
b00.030.050.080.110.140.170.20.230.260.290.320.350.380.41.0440.472、 充放電效率q的獲得
根據(jù)上電前的荷電值SOC0、當(dāng)前電池電流值、溫度值、W方向，結(jié) 合某溫度下電池充電時的效率值n變化曲線圖，如圖5所示；或者結(jié) 合某溫度下電池放電時的效率值ri變化曲線圖，如圖6所示，獲得充 放電效率n。
3、 電池老化系數(shù)p的獲得
電池老化系數(shù)p可根據(jù)多次充放電循環(huán)后所測的電池實際容量與額 定容量Cn的商得到。
如圖7所示，電池老化系數(shù)p與充放電循環(huán)次數(shù)的變化曲線，其中 縱坐標(biāo)為循環(huán)m次后所測的實際容量與額定容量Cn的商即為卩。
整個過程以T為周期循環(huán)，從某t時刻開始，若此時IdU〉0，并上 一周期(t-T時刻)Idir< 0,表明/人t時刻電池開始充電，記錄此時對應(yīng) 的SOCt,在以后的運行中，時刻判斷W的正負(fù)， 一旦某時刻(t+nT) Idir <0，表明此次充電運4亍結(jié)束，同時記錄此時對應(yīng)的SOCt+NT;
若從某t時刻開始，Idir<0，并上一周期(t-T時刻)Idir>0,表明 從t時刻電池開始放電，記錄此時對應(yīng)的SOCt,后續(xù)的判斷思路與開
始充電程序相同；這樣的判斷是為了計算單次充電運行或放電運行過
程中，電池的SOC變化情況， 一旦ISOCt化T-SOQ |>5%,則循環(huán)次數(shù)m 加l，否則m保持不變；然后由圖7查得老化系數(shù)卩。
前述的各曲線變化圖為現(xiàn)有技術(shù)，提前植入到主控器中，主控制器按 照方程式S(X^SOCo+J^y;,選定一個積分周期，對所采集到的電流值按積 分周期進(jìn)行積分，方程式中充電電流為正，放電電流為負(fù)，將所得到的當(dāng) 前電池荷電狀態(tài)值(S0C)定時更新，并顯示到儀表板上。
權(quán)利要求
1、一種電池荷電預(yù)測方法，其特征在于高壓電池與整車部分的逆變器之間通過高壓線進(jìn)行充放電，主控制器根據(jù)充放電電流信號、電池溫度信號和電池電壓信號計算獲得當(dāng)前荷電狀態(tài)。
2、權(quán)利要求1所述的電池荷電預(yù)測方法，其特征在于當(dāng)前荷電狀態(tài)的計算7>式為SOOSOCo十5^77 ,其中SOC為當(dāng)前荷電值，SOCo為上電前的荷電^f直，Cn為電池的額定容量，n為充》文電歲文率，e為電池老化系數(shù)。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池荷電預(yù)測方法，其特征在于 上電前的^"電《直SOQ可以通過以下方法獲4尋，在上次停才幾前，儲存當(dāng)前電池荷電狀態(tài)值SOC1和電流方向Idlr， 4艮據(jù)上次停機(jī)和本次起動之間的時間間隔ti，獲得自放電率e,將soci減去自放 電率e ，記得到修正的socr;同時讀出本次上電的開路電壓值和溫度值，并對上述的w進(jìn)行判斷，當(dāng)W為正數(shù)時，獲得修正值SOC2，，當(dāng)Idir為負(fù)數(shù)時，獲得修正值SOC2，，；最終得出上電前的荷電值SOC。=a * SOCl，+b SOC2，或者 SOC。=a*SOCl，+b* SOC2",其中a、 b為可標(biāo)定變量，通過上次停機(jī)和本次起 動之間的時間間隔tl獲得。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池荷電預(yù)測方法，其特征在于充放 電效率r!可根據(jù)上電前的荷電值SOC。、當(dāng)前電池電流值、溫度值獲得。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池荷電預(yù)測方法，其特征在于電池 老化系數(shù)e可根據(jù)多次充放電循環(huán)后所測的電池實際容量與額定容量Cn 的商得到。
6、 一種實現(xiàn)權(quán)利要求1方法的電池荷電預(yù)測裝置，其特征在于 設(shè)有電池電流傳感器、電池溫度傳感器，電流傳感器、溫度傳感器分 別接電流檢測回路和溫度檢測回路，同時還設(shè)有電池電壓檢測回路， 溫度檢測回路、電流檢測回路和電壓檢測回路的信號輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)采 集單元電路接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器信號輸出端接主控制器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池荷電預(yù)測裝置，其特征在于主控 器接整車的儀表板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池荷電預(yù)測方法及裝置，能夠有效對汽車電池荷電狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測。本發(fā)明基于同一發(fā)明構(gòu)思具有兩個技術(shù)方案1.一種電池荷電預(yù)測方法，其特征在于高壓電池與整車部分的逆變器之間通過高壓線進(jìn)行充放電，主控制器根據(jù)充放電電流信號、電池溫度信號和電池電壓信號計算獲得當(dāng)前荷電狀態(tài)。2.一種實現(xiàn)前述方法的電池荷電預(yù)測裝置，其特征在于設(shè)有電池電流傳感器、電池溫度傳感器，電流傳感器、溫度傳感器分別接電流檢測回路和溫度檢測回路，同時還設(shè)有電池電壓檢測回路，溫度檢測回路、電流檢測回路和電壓檢測回路的信號輸出端接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器信號輸出端接主控制器。
文檔編號G01R31/36GK101324656SQ20081013307
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者燕 李 申請人:奇瑞汽車股份有限公司