动力电池SOP估算方法

技术领域

本发明涉及车辆动力电池技术领域，具体地指一种动力电池SOP 估算方法。

背景技术

动力电池是电动汽车的能量单元，也是电动汽车的重要关键部件。动力电池SOP(State of Power，电池的功率状态)值反映的是动力电池在充放电时能够使用的峰值功率，电动汽车车辆实车运行时VCU 主要参考该值对驱动电机与发电机功率赋能进行车速及能量回收等相关控制，依此达到车辆驾驶需求。

动力电池SOP的精确估算可最大限度地提高电池的利用效率，如刹车时，VCU结合充电SOP值控制发电机可以尽量多的回收能量给动力电池，在加速时，VCU结合放电SOP值控制驱动电机提供更大的功率获得更大的加速度。反之，如果动力电池SOP估算有较大偏差就会导致动力电池过充或过放，这样会影响车辆驾驶体验，也会导致电池寿命急剧劣化，长期会导致动力电池热失控等安全事故。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种动力电池SOP估算方法。

本发明的技术方案为：一种动力电池SOP估算方法，根据车辆运行状态，确定动力电池所处工况；

在动力电池处于静置工况时，计算动力电池的静置SOP；

在动力电池处于放电工况时，确定本放电周期的放电SOP估算是否结束，在本放电周期的放电SOP估算工作没有结束时，根据本放电周期的放电曲线确定最大放电电流和最小放电电压，基于最大放电电流和最小放电电压估算放电SOP；

在动力电池处于充电工况时，计算动力电池的充电SOP。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，根据本放电周期的放电曲线确定最大放电电流和最小放电电压的方法包括：在放电周期的放电曲线上设定放电估算时刻区间，根据tafel公式计算放电估算时刻区间的最大放电电流作为本放电周期的最大放电电流，根据动力电池特性获得的设定放电电压作为本放电周期的最小放电电压。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，根据tafel公式计算放电估算时刻区间的最大放电电流的方法包括：获取放电估算时刻区间的平均超电势和平均电流，将平均超电势和平均电流代入tafel 公式得到系数a和系数b，基于本放电周期放电起始时刻动力电池 SOC值对应的开路电压和最小放电电压计算得到放电估算时刻区间内的放电平均超电势，将系数a、系数b和放电平均超电势代入tafel 公式得到最大放电电流。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，将平均超电势和平均电流代入tafel公式得到系数a和系数b的方法包括：在放电周期的放电曲线上设定两个连续的放电子区间形成放电估算时刻区间，获取两个放电子区间的平均电流和平均超电势，将平均电流和平均超电势代入到tafel公式，计算得到系数a和系数b。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，基于本放电周期放电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压和最小放电电压计算得到放电估算时刻区间内的放电平均超电势的方法包括：将本放电周期放电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压与最小放电电压的差值作为放电估算时刻区间内的放电平均超电势。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，获取两个放电子区间的平均电流和平均超电势的方法包括：将本放电周期放电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压与放电子区间的平均电压的差值作为该放电子区间的平均超电势。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，确定本放电周期的放电SOP估算是否结束的方法包括：放电过程中监控动力电池的实时温度和SOC值，当某时刻动力电池温度与放电起始时刻温度相差不小于第一设定温度、或者某时刻动力电池SOC值与放电起始时刻动力电池SOC值相差不小于第一设定值，认为本周期放电SOP 估算工作结束，进入下一周期放电SOP估算。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，在动力电池处于充电工况时，确定本充电周期的充电SOP估算是否结束，在本充电周期的充电SOP估算工作没有结束时，根据本充电周期的充电曲线确定最大充电电流和最大充电电压，基于最大充电电流和最大充电电压估算充电SOP。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，根据本充电周期的充电曲线确定最大充电电流和最大充电电压的方法包括：在充电周期的充电曲线上设定充电估算时刻区间，根据tafel公式计算充电估算时刻区间的最大充电电流作为本充电周期的最大充电电流，根据动力电池特性获得的设定充电电压作为本充电周期的最大充电电压。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，根据tafel公式计算充电估算时刻区间的最大充电电流的方法包括：获取充电估算时刻区间的平均超电势和平均电流绝对值，将平均超电势和平均电流绝对值代入tafel公式得到系数A和系数B，基于本充电周期充电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压和最大充电电压计算得到充电估算时刻区间内的充电平均超电势，将系数A、系数B和充电平均超电势代入tafel公式得到最大充电电流。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，将平均超电势和平均电流绝对值代入tafel公式得到系数A和系数B的方法包括：在充电周期的放电曲线上设定两个连续的充电子区间形成充电估算时刻区间，获取两个充电子区间的平均电流绝对值和平均超电势，将上述平均电流绝对值和平均超电势代入到tafel公式，计算得到系数A 和系数B。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，基于本充电周期充电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压和最大充电电压计算得到充电估算时刻区间内的充电平均超电势的方法包括：将最大充电电压与本充电周期充电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压的差值作为充电估算时刻区间内的充电平均超电势。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，获取两个充电子区间的平均电流和平均超电势的方法包括：将放电子区间的平均电压与本充电周期放电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压的差值作为该放充电区间的平均超电势。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，确定本充电周期的充电SOP估算是否结束的方法包括：充电过程中监控动力电池的实时温度和SOC值，当某时刻动力电池温度与充电起始时刻温度相差不小于第二设定温度、或者某时刻动力电池SOC值与充电起始时刻动力电池SOC值相差不小于第二设定值，认为本周期充电SOP 估算工作结束，进入下一周期充电SOP估算。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，计算动力电池的静置SOP的方法包括：在动力电池处于静置工况时，根据动力电池的最低放电电压与静置前动力电池为放电状态的开度电压的差值与动力电池的最低放电电压的乘积同动力电池静置状态时温度与SOC对应的放电电阻的比值计算静置放电SOP；

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，根据动力电池的最高充电电压与静置前动力电池为充电状态的开度电压的差值与动力电池的最高充电电压的乘积同动力电池静置状态时温度与SOC 对应的充电电阻的比值计算静置充电SOP。

根据本发明提供的一种动力电池SOP估算方法，根据车辆运行状态，确定动力电池所处工况的方法包括：动力电池的电流大于零时，判断动力电池处于放电工况；

动力电池的电流小于零时，判断动力电池处于充电工况；

动力电池的电流等于零时，判断动力电池处于静置工况。

本发明的优点有：1、本发明在计算动力电池SOP的过程中，根据动力电池的工作状态进行针对性的计算，每种工况下采取特定的 SOP估算方法来进行，可以更加准确的估算动力电池SOP，提高了估算的工作效率和精确到，能够有效防止动力电池过充过放等滥用情况；

2、本发明的估算方法在动力电池处于放电工况时，通过获取最大放电电流和最小放电电压来确定动力电池的放电SOP，最大放电电流的确定是根据据tafel公式结合动力电池的放电情况来进行计算得到的，计算的方法效率很高，大幅度提高了放电工况下SOP计算精度；

3、本发明在利用tafel公式计算的过程中，通过动力电池放电的情况来确定tafel公式中的系数a和系数b，基于放电情况下的开路电压和最小放电电压确定放电平均超电势，最后基于系数a、系数b和放电平均超电势就可以得到最大放电电流，这种计算方式完全根据动力电池的放电情况来确定对应放电估算周期的最大放电电流，计算更为贴近动力电池的放电情况，结果更为精确；

4、本发明在确定tafel公式中的系数a和系数b的过程中，是在放电曲线上设定两个放电子区间，分别确定两个放电子区间内的平均电流和平均超电势，将获得的数据代入到tafel公式中，通过解二元一次方程就可以得到系数a和系数b，计算方法极为简单，计算效率极高；

5、本发明在计算放电平均超电势的过程中，是基于本放电周期放电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压与最小放电电压的差值得到的，这样计算的放电平均超电势更为准确，计算更为简单；

6、本发明通过实时监测动力电池的温度和SOC值，进行判断本放电周期的放电SOP估算是否结束，用此方法来进行放电周期的确定，提高放电SOP估算的准确性；

7、本发明在动力电池处于充电工况情况下，采用了特定的针对性估算方法，是根据本充电周期的充电曲线确定最大充电电流和最大充电电压估算充电SOP，估算的方法简单，准确度高，有效避免了过充的问题；

8、本发明在确认最大充电电流和最大充电电压的过程中，根据 tafel公式计算充电估算时刻区间的最大充电电流，根据动力电池特性获得最大充电电压，计算的方法简单且高效，能够方便最后准确获取 SOP值；

9、本发明在获取最大充电电流的过程中，首先根据充电估算时刻区间的平均超电势和平均电流绝对值计算得到tafel公式得到系数 A和系数B，基于开路电压和最大充电电压得到充电平均超电势，然后将充电平均超电势以及系数A、系数B代入到tafel公式即可得到最大充电电流，整个方式简单且高效，充分结合了动力电池充电工况下的特性；

10、本发明确定tafel公式得到系数A和系数B的方式极为简单，通过在充电曲线上设定两个充电子区间，分别确定两个充电子区间内的平均电流和平均超电势，将获得的数据代入到tafel公式中，通过解二元一次方程就可以得到系数A和系数B，计算方法极为简单，计算效率极高；

11、本发明确定充电平均超电势的方式是结合动力电池的充电工况进行确定的，通过开路电压与最大充电电压即可得到充电估算时刻区间内的充电平均超电势，计算方法针对性好，结果准确；

12、本发明通过实时监测动力电池的温度和SOC值，进行判断本放电周期的充电SOP估算是否结束，用此方法来进行充电周期的确定，提高充电SOP估算的准确性；

13、本发明根据动力电池静置工况下的特性，设定了特定的计算方法计算动力电池的静置SOP，静置SOP包括静置放电SOP和静置充电SOP，计算的方法准确反映了动力电池在静止工况下的特性，估算结果准确；

14、本发明对于动力电池工况的划分非常简单，电流实时判断即可准确获取动力电池的工况，方案简单且高效。

本发明的动力电池SOP估算方法简单且高效，通过将动力电池的工况进行划分，针对性的对动力电池的各个工况进行分别估算，估算结果更为准确，估算精度极高。

附图说明

图1：本发明的动力电池SOP估算示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本申请涉及到一种动力电池SOP估算方法，根据动力电池的工况进行针对性的估算，最后确定的SOP能够准确反映动力电池的充放电特性，整个估算的效率和精确度极高，能够有效防止动力电池过充过放等滥用情况。

具体的本申请按照以下步骤进行动力电池的SOP估算，如图1 所示：

S1、根据车辆运行状态，确定动力电池所处工况；

S2、在动力电池处于静置工况时，计算动力电池的静置SOP；

S3、在动力电池处于放电工况时，计算动力电池的放电SOP；

S4、在动力电池处于充电工况时，计算动力电池的充电SOP。

即首先根据车辆动力电池的状况，确定动力电池当前所处的工况，然后根据对应的工况采用对应的估算方法进行SOP估算。

在本申请的一些实施例中，本实施例对上述的步骤S1进行了优化，具体的本实施例是通过采集动力电池的电流进行工况的确定，动力电池的电流大于零时，判断动力电池处于放电工况；动力电池的电流小于零时，判断动力电池处于充电工况；动力电池的电流等于零时，判断动力电池处于静置工况。通过上述方法能够快速确定动力电池的工况，方便后续的SOP估算。

在本申请的另外一些实施例中，本实施例对上述的步骤S2进行了优化，具体的，当动力电池的电流为0时，证明当前动力电池处于静止状态，就是开路状态，动力电池没有负载。动力电池静止时，估算SOP有两种情况，一种是动力电池静置前为放电状态，一种是动力电池静置前为充电状态。

针对动力电池静置前为放电状态的情况，可以按照以下公式进行计算静置放电SOP：

SOP

其中：SOP

V

R

其中V

针对动力电池静置前为充电状态的情况，可以按照以下公式进行计算静置充电SOP：

SOP

其中：SOP

V

R

其中V

在本申请的一些优选实施例中，本实施例对上述的步骤S3进行了优化，具体的，当动力电池的电流大于0时，判断动力电池处于放电工况，在放电工况下可以按照以下步骤进行动力电池放电SOP的计算：

S31、确定本放电周期的放电SOP估算是否结束；

S32、在本放电周期的放电SOP估算工作没有结束时，根据本放电周期的放电曲线确定最大放电电流和最小放电电压；

S33、基于最大放电电流和最小放电电压估算放电SOP；

动力电池的最小放电电压是根据动力电池的特性确定的，为已知值。在确定最大放电电流后，可以根据以下公式计算得到放电SOP：

SOP

其中：SOP

V

I

在本申请进一步的实施例中，本实施例对上述的步骤S31进行了优化，具体的，放电过程中实时监控动力电池的实时温度和SOC值，当某时刻动力电池温度T

这样的判断逻辑是，在当前动力电池的放电过程中，符合上述的情况时，认为用于SOP估算的动力电池温度和SOC参数相对固定不变，可以进行本周期放电SOP估算，这样能够给消除误差，增加估算精度。

在本申请的优选的实施例中，本实施例对上述的步骤S32进行了优化，具体的在计算最大放电电流的过程中，可以按照以下步骤进行：

S321、在放电周期的放电曲线上设定放电估算时刻区间；

S322、获取放电估算时刻区间的平均超电势和平均电流，将平均超电势和平均电流代入tafel公式得到系数a和系数b；

S323、基于本放电周期放电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压和最小放电电压计算得到放电估算时刻区间内的放电平均超电势；

S324、将系数a、系数b和放电平均超电势代入tafel公式得到最大放电电流。

在步骤S321中，本实施例在放电曲线上设定放电估算时刻区间， [0，2ζt]，实际上就是两个连续的放电子区间，分别为[0，ζt]和[ζ t，2ζt]，根据放电SOP估算的需求，ζ可以取不大于0.5的任意值。

在步骤S322中，分别计算[0，ζt]和[ζt，2ζt]内的平均电流和平均电压，分别为I

η

其中：η

V

I

OCV

η

V

I

然后将η

η＝a+b*log I

可以得到系数a和系数b的值。

本放电周期放电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压OCV

在步骤S323中，放电估算时刻区间内的放电平均超电势的计算方法可以按照以下公式得到：

η

其中：η

OCV

V

在步骤S324中，将系数a、系数b和放电平均超电势代入tafel 公式得到最大放电电流，具体计算公式如下：

I

其中：I

η

在本申请的一些优选实施例中，本实施例对上述的步骤S4进行了优化，具体的，当动力电池的电流小于0时，判断动力电池处于充电工况，在充电工况下可以按照以下步骤进行动力电池充电SOP的计算：

S41、确定本充电周期的充电SOP估算是否结束；

S42、在本充电周期的充电SOP估算工作没有结束时，根据本充电周期的充电曲线确定最大充电电流和最大充电电压；

S43、基于最大充电电流和最大充电电压估算充电SOP；

动力电池的最大充电电压是根据动力电池的特性确定的，为已知值。在确定最大充电电流后，可以根据以下公式计算得到充电SOP：

SOP

其中：SOP

V

I

在本申请进一步的实施例中，本实施例对上述的步骤S41进行了优化，具体的，充电过程中实时监控动力电池的实时温度和SOC值，当某时刻动力电池温度T

这样的判断逻辑是，在当前动力电池的充电过程中，符合上述的情况时，认为用于SOP估算的动力电池温度和SOC参数相对固定不变，可以进行本周期充电SOP估算，这样能够给消除误差，增加估算精度。

在本申请的优选的实施例中，本实施例对上述的步骤S42进行了优化，具体的在计算最大充电电流的过程中，可以按照以下步骤进行：

S421、在充电周期的充电曲线上设定充电估算时刻区间；

S422、获取充电估算时刻区间的平均超电势和平均电流，将平均超电势和平均电流代入tafel公式得到系数A和系数B；

S423、基于本充电周期充电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压和最大充电电压计算得到充电估算时刻区间内的充电平均超电势；

S424、将系数A、系数B和充电平均超电势代入tafel公式得到最大充电电流。

在步骤S421中，本实施例在充电曲线上设定充电估算时刻区间，[0，2Ξt]，实际上就是两个连续的充电子区间，分别为[0，Ξt]和[Ξ t，2Ξt]，根据充电SOP估算的需求，Ξ可以取不大于0.5的任意值。

在步骤S322中，分别计算[0，Ξt]和[Ξt，2Ξt]内的平均电流和平均电压，分别为I

η

其中：η

V

I

OCV

η

V

I

然后将η

η＝A+B*log I

可以得到系数A和系数B的值。

本充电周期充电起始时刻动力电池SOC值对应的开路电压 OCV

在步骤S423中，充电估算时刻区间内的充电平均超电势的计算方法可以按照以下公式得到：

η

其中：η

OCV

V

在步骤S424中，将系数A、系数B和充电平均超电势代入tafel 公式得到最大充电电流，具体计算公式如下：

I

其中：I

η

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。