一种车用动力电池可用功率估算方法

摘要

本发明公开了一种车用动力电池可用功率估算方法，包括步骤：获得数据；获得动力电池的实际荷电状态，并采集上述实际荷电状态下的动力电池的最大温度和最小温度；得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率且定义为第一可用功率；得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率且定义为第二可用功率；取所述第一可用功率和第二可用功率中绝对值较小的一个作为可用功率基本值，将所述可用功率基本值与动态修正因子f相乘得到动力电池可用功率。该车用动力电池可用功率估算方法可以有效地避免电压急剧下降触发电池保护从而显著降低输出功率的情况。

权利要求

1.一种车用动力电池可用功率估算方法，其特征在于，包括步骤：

获得数据，通过试验获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下的可用功率；

获得动力电池的实际荷电状态，并采集上述实际荷电状态下的动力电池的最大温度和最小温度；

得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率且定义为第一可用功率；

得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率且定义为第二可用功率；

取所述第一可用功率和第二可用功率中绝对值较小的一个作为可用功率基本值；

将所述可用功率基本值与动态修正因子f相乘得到动力电池可用功率；

所述获得数据步骤，具体为：获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下持续放电第一预设时间段，电池单体电压达到放电截止电压所对应的放电功率作为可用功率，所述动态修正因子f的计算方法如下：其中，umin为动力电池的最小单体电压，udis为电池单体的放电截止电压；uocv(SOC)为电池单体在当前荷电状态下对应的开路电压；或者，所述获得数据步骤，具体为：获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下持续充电第二预设时间段，电池单体电压达到充电截止电压所对应的充电功率作为可用功率所述动态修正因子f的计算方法如下：其中，umax为动力电池的最大单体电压，uchg为电池单体的充电截止电压；uocv(SOC)为电池单体在当前荷电状态下对应的开路电压。

2.根据权利要求1所述的车用动力电池可用功率估算方法，其特征在于，所述采集上述实际荷电状态下的动力电池的最大温度和最小温度，具体为：采集实际荷电状态下的动力电池的多个点的温度，将采集到的最高温度作为最大温度，将采集到的最低温度作为最小温度。

3.根据权利要求1所述的车用动力电池可用功率估算方法，其特征在于，所述第一预设时间段为10-30s。

4.根据权利要求1所述的车用动力电池可用功率估算方法，其特征在于，多种预设荷电状态分别为SOC10％、SOC20％、SOC30％、SOC40％、SOC50％、SOC60％、SOC70％、SOC80％和SOC90％。

5.根据权利要求1所述的车用动力电池可用功率估算方法，其特征在于，所述获得数据步骤中，还包括将获得的多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下的可用功率制成表格。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的车用动力电池可用功率估算方法，其特征在于，步骤得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率且定义为第一可用功率具体为通过插值法获得实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率；

步骤得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率且定义为第二可用功率具体为通过插值法获得实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率且定义为第二可用功率。

说明书

一种车用动力电池可用功率估算方法

技术领域

[0001] 本发明涉及新能源汽车动力电池技术领域，更具体地说，涉及一种车用动力电池可用功率估算方法。

背景技术

[0002] 新能源汽车具有低排放、低油耗等突出的优点，是当今解决能源、环保等问题的重要途径，是当前汽车工业的研究热点。动力电池作为新能源汽车的储能部件，得到了广泛的应用。为了和汽车应用相配合，需要开发电池管理系统监控和记录电池的运行数据和状态，估算电池允许的充放电功率，为整车控制策略提供电池的相关信息。电池的可用功率代表了电池输出或接收功率的能力，其估算质量直接影响了汽车的能量管理和使用人员的驾乘感受，对保护电池的性能也具有十分重要的作用。

[0003] 电池的可用功率通常根据持续时间的长短分为短时功率和长时功率，短时功率用于起动发动机等短暂使用的场合，长时功率用于加速、能量回收等持续时间较长的场合。现有的充放电功率估算通常基于电池台架试验数据获得。以20秒放电功率为例，在特定的荷电状态(SOC)和温度下，持续放电20秒电池单体电压达到截止电压所对应的放电功率即为该电池状态下的20秒放电功率能力。这种方法实现较为简单，但在汽车应用上，电池的使用远比这种情况复杂。电池的放电功率大小、持续时间和驾驶员的操作相关，无法提前预知。在极端情况下，按这种方法估算的功率进行使用，会导致电压急剧下降触发电池保护从而显著降低输出功率，影响车辆的驾驶性。

[0004] 综上所述，如何有效地避免电压急剧下降触发电池保护从而显著降低输出功率的情况，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车用动力电池可用功率估算方法，该车用动力电池可用功率估算方法可以有效地避免电压急剧下降触发电池保护从而显著降低输出功率的情况。

[0006] 为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 一种车用动力电池可用功率估算方法，包括步骤：

[0008] 获得数据，通过试验获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下的可用功率；

[0009] 获得动力电池的实际荷电状态，并采集上述实际荷电状态下的动力电池的最大温度和最小温度；

[0010] 得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率且定义为第一可用功率；

[0011] 得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率且定义为第二可用功率；

[0012] 取所述第一可用功率和第二可用功率中绝对值较小的一个作为可用功率基本值；

[0013] 将所述可用功率基本值与动态修正因子f相乘得到动力电池可用功率。

[0014] 优选地，上述车用动力电池可用功率估算方法中，所述采集上述实际荷电状态下的动力电池的最大温度和最小温度，具体为：

[0015] 采集实际荷电状态下的动力电池的多个点的温度，将采集到的最高温度作为最大温度，将采集到的最低温度作为最小温度。

[0016] 优选地，上述车用动力电池可用功率估算方法中，所述获得数据步骤，具体为：

[0017] 获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下持续放电第一预设时间段，电池单体电压达到放电截止电压所对应的放电功率作为可用功率。

[0018] 优选地，上述车用动力电池可用功率估算方法中，所述预设时间段为10-30s。

[0019] 优选地，上述车用动力电池可用功率估算方法中，所述动态修正因子f的计算方法如下：

[0020]

[0021] 其中，umin为动力电池的最小单体电压，udis为电池单体的放电截止电压；uocv(SOC)为电池单体在当前荷电状态下对应的开路电压。

[0022] 优选地，上述车用动力电池可用功率估算方法中，所述获得数据步骤，具体为：

[0023] 获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下持续充电第二预设时间段，电池单体电压达到充电截止电压所对应的充电功率作为可用功率。

[0024] 优选地，上述车用动力电池可用功率估算方法中，所述动态修正因子f的计算方法如下：

[0025]

[0026] 其中，umax为动力电池的最大单体电压，uchg为电池单体的充电截止电压；uocv(SOC)为电池单体在当前荷电状态下对应的开路电压。

[0027] 优选地，上述车用动力电池可用功率估算方法中，多种预设荷电状态分别为SOC10％、SOC20％、SOC30％、SOC40％、SOC50％、SOC60％、SOC70％、SOC80％和SOC90％。

[0028] 优选地，上述车用动力电池可用功率估算方法中，所述获得数据步骤中，还包括将获得的多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下的可用功率制成表格。

[0029] 优选地，上述车用动力电池可用功率估算方法中，得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率且定义为第一可用功率具体为通过插值法获得实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率；

[0030] 得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率且定义为第二可用功率具体为通过插值法获得实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率且定义为第二可用功率。

[0031] 应用本发明提供的车用动力电池可用功率估算方法时，可以首先进行多次试验，通过试验获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下的可用功率，当需要估算车辆上的动力电池时，可以先获得车辆上的动力电池的实际荷电状态并采集实际荷电状态下的动力电池的最大温度和最小温度，通过之前的试验数据直接查到第一可用功率和第二可用功率，或根据之前的试验数据通过插值法得到第一可用功率和第二可用功率，并进行比较第一可用功率和第二可用功率，将绝对值较小的一个作为可用功率基本值，然后将可用功率基本值与动态修正因子f相乘得到动力电池可用功率。使用本申请提供的车用动力电池可用功率估算方法时，通过可用功率基本值与动态修正因子f相乘以对得到的可用功率基本值进行修正，得到最终的估算值，避免了电压急剧下降触发电池保护，同时避免了输出功率的显著降低以及影响车辆的驾驶性。

附图说明

[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0033] 图1为本发明实施例提供的车用动力电池可用功率估算方法的流程图。

具体实施方式

[0034] 本发明的目的在于提供一种车用动力电池可用功率估算方法，该车用动力电池可用功率估算方法可以有效地避免电压急剧下降触发电池保护从而显著降低输出功率的情况。

[0035] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 请参阅图1，本发明实施例提供的车用动力电池可用功率估算方法，包括步骤：

[0037] S1获得数据，通过试验获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下的可用功率；

[0038] 具体可以在电池台架上进行试验，通过试验得出多种预设荷电状态的动力电池在每种预设温度下的可用功率。即进行多次试验，将每种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下依次进行试验并记录每次试验得出的可用功率，即获得每种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下的可用功率。

[0039] S2获得动力电池的实际荷电状态，并采集上述实际荷电状态下的动力电池的最大温度和最小温度；

[0040] 动力电池一般包括多个单体电池，动力电池在使用过程中每个部位的温度并不尽相同，动力电池的最大温度是指其温度最高的部位的温度值，动力电池的最小温度是指其温度最低的部位的温度值。

[0041] S3得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率且定义为第一可用功率；

[0042] 即根据S1步骤中记录的数据，S1步骤中已经获得了每种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下的可用功率，因此可以查阅S1步骤中记录的数据得出实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率；若实际荷电状态为记录的两个预设荷电状态之间的数值，最大温度为记录的两个预设温度之间的数值，则可以根据插值法获得与实际荷电状态和最大温度对应的可用功率，并将与实际荷电状态和最大温度对应的可用功率定义为第一可用功率。

[0043] S4得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率且定义为第二可用功率；

[0044] 同理，也可以查阅S1步骤中记录的数据得出实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率；若实际荷电状态为记录的两个预设荷电状态之间的数值，最小温度为记录的两个预设温度之间的数值，则可以根据插值法获得与实际荷电状态和最小温度对应的可用功率，并将与实际荷电状态和最小温度对应的可用功率定义为第二可用功率。

[0045] S5取第一可用功率和第二可用功率中绝对值较小的一个作为可用功率基本值。

[0046] 即将S3步骤中得出的第一可用功率和S4步骤中得出的第二可用功率进行比较，将绝对值较小的一个作为可用功率基本值，该处可用功率基本值可以为估算出的可用功率。

[0047] S6将可用功率基本值与动态修正因子f相乘得到动力电池可用功率。

[0048] 即可用功率基本值与动态修正因子f相乘以对得到的可用功率基本值进行修正，得到最终的估算值。

[0049] 应用本发明提供的车用动力电池可用功率估算方法时，可以首先进行多次试验，通过试验获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下的可用功率，当需要估算车辆上的动力电池时，可以先获得车辆上的动力电池的实际荷电状态并采集实际荷电状态下的动力电池的最大温度和最小温度，通过之前的试验数据直接查到第一可用功率和第二可用功率，或根据之前的试验数据通过插值法得到第一可用功率和第二可用功率，并进行比较第一可用功率和第二可用功率，将绝对值较小的一个作为可用功率基本值，然后将可用功率基本值与动态修正因子f相乘得到动力电池可用功率。使用本申请提供的车用动力电池可用功率估算方法时，通过可用功率基本值与动态修正因子f相乘以对得到的可用功率基本值进行修正，得到最终的估算值，避免了电压急剧下降触发电池保护，同时避免了输出功率的显著降低以及影响车辆的驾驶性。

[0050] 其中步骤S2中，采集上述实际荷电状态下的动力电池的最大温度和最小温度，可以具体为：

[0051] 采集实际荷电状态下的动力电池的多个点的温度，将采集到的最高温度作为最大温度，将采集到的最低温度作为最小温度。即同时对实际荷电状态下的动力电池的多个部位进行温度检测，将检测出的最高温度作为最大温度，检测出的最低温度作为最小温度，多个点应该分散在动力电池上。

[0052] 在一种具体实施例中，步骤S1中获取数据的过程可以具体为：获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下持续放电第一预设时间段，电池单体电压达到放电截止电压所对应的放电功率作为可用功率。其中，第一预设时间段可以为10-30s，具体为20s，在此不作限定。即进行试验时，将每种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下持续放电第一预设时间段，电池单体电压达到放电截止电压时所对应的放电功率作为可用功率。电池单体电压达到放电截止电压时是指，动力电池在放电过程中，其中一个电池单体会第一个达到放电截止电压，即当有一个电池单体第一个达到放电截止电压时，此时动力电池所对应的放电功率作为可用功率。

[0053] 上述实施例中，动态修正因子f的第一种计算方法如下：

[0054]

[0055] 其中，umin为动力电池的最小单体电压，是指当前荷电状态下多个单体电池中电压最小的一个单体电池的电压；udis为电池单体的放电截止电压，其可由供应商提供；uocv(SOC)为电池单体在当前荷电状态下对应的开路电压，其可通过电芯试验获取。

[0056] 当获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下持续放电第一预设时间段，电池单体电压达到放电截止电压所对应的放电功率作为可用功率时，可以将可用功率与第一种计算方法得出的动态修正因子f相乘得到的数值即为最终估算的动力电池可用功率。

[0057] 在另一种具体实施例中，步骤S1中获取数据的过程可以具体为：获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下持续充电第二预设时间段，电池单体电压达到充电截止电压所对应的充电功率作为可用功率。其中，第二预设时间段可以为10-30s，具体为20s，在此不作限定。即进行试验时，将每种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下持续充电第二预设时间段，电池单体电压达到充电截止电压时所对应的放电功率作为可用功率。电池单体电压达到充电截止电压时是指，动力电池在充电过程中，其中一个电池单体会第一个达到充电截止电压，即当有一个电池单体第一个达到充电截止电压时，此时动力电池所对应的充电功率作为可用功率。

[0058] 动态修正因子f的第二种计算方法如下：

[0059]

[0060] 其中，umax为动力电池的最大单体电压，是指当前荷电状态下多个单体电池中电压最大的一个单体电池的电压；uchg为电池单体的充电截止电压，其可由供应商提供；uocv(SOC)为电池单体在当前荷电状态下对应的开路电压，其可通过电芯试验获取。

[0061] 当获得多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下持续充电第二预设时间段，电池单体电压达到充电截止电压所对应的充电功率作为可用功率时，可以将可用功率与第二种计算方法得出的动态修正因子f相乘得到的数值即为最终估算的动力电池可用功率。

[0062] 上述各个实施例中，多种预设荷电状态可以分别为SOC10％、SOC20％、SOC30％、SOC40％、SOC50％、SOC60％、SOC70％、SOC80％和SOC90％。

[0063] 多种预设温度可以为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃和60℃。

[0064] 为了便于步骤S3和S4中得出第一可用功率和第二可用功率，S1获得数据步骤中，还包括将获得的多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下的可用功率制成表格，如此步骤S3和S4中直接查表便可得出第一可用功率和第二可用功率。

[0065] 在另一实施例中，步骤得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率且定义为第一可用功率具体为通过插值法获得实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最大温度相等时所对应的可用功率。

[0066] 通过试验获得的多种预设荷电状态的动力电池在多种预设温度下的可用功率仅仅为多组离散数据。若实际荷电状态为两个预设荷电状态之间的数值，最大温度为两个预设温度的之间的数值，此时可以通过插值的方式获得与实际荷电状态和最大温度对应的可用功率。

[0067] 步骤得到实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率且定义为第二可用功率具体为通过插值法获得实际荷电状态与预设荷电状态相同且预设温度与最小温度相等时所对应的可用功率且定义为第二可用功率。

[0068] 同样地，若实际荷电状态为两个预设荷电状态之间的数值，最大温度为两个预设温度的之间的数值，此时可以通过插值的方式获得与实际荷电状态和最小温度对应的可用功率。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0069] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。