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        一種電動汽車SOC修正方法研究

        2019-07-09 23:33:04韓友國許伶莉奚新文
        時代汽車 2019年6期
        關(guān)鍵詞:動力電池修正電動汽車

        韓友國 許伶莉 奚新文

        摘 要:本文主要提出了一種電動汽車與電池管理系統(tǒng)SOC修正方法。該方法利用安時積分和開路電壓兩種方法,實現(xiàn)電動汽車在不同狀態(tài)下的SOC的動態(tài)修正和靜態(tài)修正,進而保證車輛的運行可靠性。

        關(guān)鍵詞:電動汽車;動力電池;SOC估算;修正

        電池荷電狀態(tài)SOC(State of Charge)是被用來反應(yīng)電池剩余容量的重要參數(shù)[1-2]。SOC的準確性與整車電池管理系統(tǒng)的控制策略以及續(xù)航里程等都息息相關(guān),因此,精確地SOC估算非常重要。常用的SOC估算方法主要有安時積分法、電阻法、開路電壓法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和卡爾曼濾波法等[3]。但是不論是安時積分法還是其他智能法,都存在各自的不足之處。

        安時積分法,由于電流波動大和充放電速率影響,長期易造成累計誤差,且誤差越來越大。開路電壓法根據(jù)電池的開路電壓與SOC存在一定的對應(yīng)關(guān)系,可以對電池的SOC進行估算,但是開路電壓法需要穩(wěn)定的電壓,往往需靜置一小時以上,而實際整車在行駛時電流跳動大,電壓卻是不能穩(wěn)定的。因此,將兩者結(jié)合,可以有效彌補各自不足,對SOC精度進行修正。

        本文在前人基礎(chǔ)之上,提出一種更精確的估算動力電池SOC的修正方法。

        首先SOC定義與安時積分法相結(jié)合估算電池動態(tài)SOC值,然后用開路電壓法,根據(jù)SOC與OCV的對應(yīng)關(guān)系,對SOC進行靜態(tài)修正,并根據(jù)整車使用情況,分類考慮,提出不同工況下SOC的靜態(tài)修正方法,以提高整車SOC估算精度。

        1 電動汽車SOC估算原理

        美國先進電池聯(lián)合會USABC(U.S. Advanced Battery Consortium)在其《電動汽車電池實驗手冊》中有關(guān)SOC的定義為:電池在一定放電倍率下,剩余電量與相同條件下額定容量的比值[4]。

        安時積分法可適用于所有電動汽車電池,如果能夠精確地測量電流,有充足估計起始狀態(tài)數(shù)據(jù),是一種簡單、有效的SOC估算方法。對于不同結(jié)構(gòu)、不同材料的動力電池,公式各有不同。但通過對容量的修正,可以實現(xiàn)電動汽車在行駛過程SOC的動態(tài)估算修正。

        2.2 開路電壓法修正

        開路電壓法對于放電初期和末期,以及靜態(tài)條件下,SOC的估算較為準確。在使用開路電壓法計算SOC時,目前大多數(shù)的做法是得到不同溫度不同SOC下開路電壓矩陣圖,即SOC-OCV對應(yīng)表(下文簡寫為SOC2),再利用開路電壓法對車輛進行靜態(tài)修正。并將靜態(tài)修正分為以下三種情況:滿電修正、空電修正和上電修正。

        滿電修正是指電動汽車通過快充或者慢充形式,將車輛充電到廠家規(guī)定的最高閾值時,進行的修正。具體的,當充電時,根據(jù)動力電池的單體電壓、總壓、電流等條件,判定是否充滿電,如果充滿電,則直接修正到100%。如果某動力電池當動力電池中某一節(jié)單體電壓達到4.2V時,此時判定為充滿電,但此時真實SOC為99.5%,則需要修正到100%。如果充電過程中,出現(xiàn)突然斷電情況,按照公式(3)估算公式,充多少便是多少,不進行修正。

        空電修正指車輛行駛到不能再行駛為止。具體的,當行駛時,依據(jù)動力電池的單體電壓、總壓、電流等條件,判定車輛是否空電,如果空電,則直接修正0%。

        上電修正就是車輛處于下電狀態(tài)到處于可行駛狀態(tài)時進行的修正。首先上電初始化后,比較存儲的公式(3)中的SOC1值與開路電壓法SOC-OCV對應(yīng)表中的SOC2的差值△SOC,進行修正。

        ①當|△SOC|≥5%時,進行修正,且SOC=;

        ②當|△SOC |<5%時,進行修正,此時SOC(t)=SOC1(t-1),即斷電前一秒修正值。

        3 結(jié)論

        目前許多SOC估算方法不能滿足電動汽車實時、高精度計算的要求,主要是初始容量和估算方法的不精確造成的。開路電壓法在充電初期和放電末期估算SOC準確;在保證初始容量正確的前提下,安時積分算法簡單易實現(xiàn)。本文利用兩個方法的優(yōu)點,將兩者相結(jié)合,并在動態(tài)與靜態(tài)時分類修正,更精確進行SOC估算,更接近真實值,實現(xiàn)了汽車各種工況下的SOC修正,給顧客更好的駕駛感受。

        資金支持:2018年奇瑞新能源汽車暨智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程項目-奇瑞新能源汽車全鋁框架產(chǎn)線分布式在線檢測系統(tǒng)(皖發(fā)改產(chǎn)業(yè)函[2018]602號)

        參考文獻:

        [1]Cheng F,Liang J,Tao Z,et al. Functional materials for rechargeable batteries[J]. Advanced Materials,2011,23(15):1695-1715.

        [2]Lukic S M,Cao J,Bansal R C,et al. Energy Storage Systems for Automotive Applications[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics,2008,55(6):2258-2267.

        [3]華周發(fā),李靜.電動汽車動力電池SOC估算方法綜述[J].電源技術(shù),2013,37(9):1686-1689.

        [4]USABC electric vehicle Battery Test Procedures Manual. Revision 2[J]. Office of Scientific & Technical Information Technical Reports,1996.33-135.

        [5]姚朝華,張偉,楊玉梅,等.電動汽車SOC影響因素研究[J].科技視界,2018,1(2):6-7.

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