一种电池荷电状态的检测方法

摘要

本发明公开了一种电池荷电状态的检测方法，该方法首先确定电池的初始SOC，考虑电池的自放电效应，利用查表的方法对电池的SOC进行了精确的估算，再利用安时积分法求出下一刻电池的SOC估算值，并结合电池Thevenin模型，利用扩展卡尔曼滤波器算法对电池的SOC进行了校正。最后对电池的低电量、过流过温等进行了判断并作出预警和保护。本发明的方法综合考虑了电池是否第一次运行、停机时间造成电池自放电对电池容量的影响、温度、循环充放电次数、充放电电流等对电池额定容量的影响，对电池的SOC进行了误差的校正，提高了精度。

主权项

一种电池荷电状态的检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)根据电池的Thevenin模型，确定参数：电池的极化内阻R1、极化电容C1及电池内阻R0；2)建立SOC‑R0和SOC‑E查询表采用传统方法获得电池SOC值，并测得电池不同SOC时对应的电池内阻R0，建立SOC‑R0查询表；获得电池内阻R0的方法为：电池在静置状态和某一SOC值状态间有四种状态突变方式：(1)静置状态到额定放电状态、(2)额定放电状态到静置状态、(3)静置状态到额定充电状态、(4)额定充电状态到静置状态，按下式计算相应电池内阻：$R_0=\frac{\left|\Delta U\right|}{\left|I\right|}---\left(1\right)$其中ΔU表示电压的突变，I表示充放电电流；将四种状态下分别获得的电池内阻求平均值，即获得该SOC值对应的电池内阻R0；采用传统方法获得电池SOC值，并测得电池不同SOC时对应的端电压Uo，根据下式：U_o＝E‑R₀I+U₁   (2)${\stackrel{·}{U}}_1=-\frac{1}{C_1{R}_1}{U}_1+\frac{1}{C_1}I---\left(3\right)$U_o为电池的端电压，I表示电池的充放电电流，E表示电池的稳定开路电压，该电压只和电池的SOC有关，U1为等效的极化电容两端的电压，联立上述两个方程式，可获得不同SOC对应的电池稳定开路电压E，获得SOC‑E查询表；3)估算电池的初始SOC电池管理系统在启动时先判断本次启动是否第一次运行，若不是，则读取上次停机时间和记录的最后一个SOC数据，当停机时间超过预先设定值T1时，测得此时电池开路电压并根据步骤2)的SOC‑E查询表获得相应SOC，即为初始SOC，当停机时间未超过T1，则直接读取停机时最后一个SOC数据作为初始SOC；若电池管理系统是第一次工作，则实时测量电池的电压变化，直至电池的电压变化率不超过设定值Δ，则认为该电压为稳定开路电压，根据SOC‑E查询表获得相应SOC，作为初始SOC；4)电池充放电后估算k+1时刻的SOC利用安时积分法估算充放电Δt时长后电池的SOC值，公式如下：${\mathrm{SOC}}_{k+1}={\mathrm{SOC}}_k-\frac{i}{Q_0}\Delta t---\left(4\right)$其中SOC_k为k时刻电池的SOC，在充放电时长后为k+1时刻，i为k+1时刻电池的充放电电流，Q₀为实时校正后的电池额定电量；初始SOC为0时刻的SOC；5)获得精确SOC值根据步骤4)获得的k+1时刻的SOC值，对应SOC‑E查询表及SOC‑R0查询表，获得相应的稳定开路电压E和电池内阻R0，根据公式(2)和(3)可获得k+1时刻估算的端电压Uo，同时通过测量获得k+1时刻实际的端电压，检测该实际端电压是否达到充电完成时的电压，若达到则强制将电池SOC值设为100％，反之，则采用扩展卡尔曼滤波器增益算法获得修正后的k+1时刻的SOC值，即为该时刻精确SOC值；返回步骤4)再进行确定下一时刻电池精确SOC值；6)当步骤5)得到的修正后的电池SOC值低于20％时，触发电池声光警示，提示充电，当低于10％时，停机保护。