[發明專利]一種電動汽車用鋰離子電池電量檢測方法

在審

• 申請號: 201410808891.3
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104597405A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 周燕敏
• 申請（專利權）人: 余姚億威電子科技有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及電池管理技術領域，特別涉及鋰離子電池電量檢測技術。

背景技術

隨著人口的增長和石油資源的消耗，環保越來越受到人們的關注。電動汽車由于使用電能這種清潔的二次能源，在環保和經濟方面都比傳統燃油汽車有優勢。目前電動汽車的充電站少，電動汽車的續駛里程短，這些問題容易給電動汽車用戶帶來不便和心里焦慮。這種情況下，電池管理技術中的剩余電量檢測技術能給用戶帶來非常重要的信息。

傳統的鋰電池剩余電量檢測的方法主要有開路電壓OCV與電荷狀態SOC的關系曲線法。OCV-SOC曲線與鋰電池對外放電電流大小有關。在電動汽車運行的過程中，由于電流的劇烈變化等其他因素，導致估計不準。

另外用得比較多的鋰電池電量檢測方法，是通過電流傳感模塊監控鋰電池充電和放電過程中的電流值，然后對其積分，得到電量。剩余電量的計算方法是已充電量減去已用電量。這種檢測方法直觀，但是長時間的積分會造成較大的累計誤差。

隨著鋰電池充放電次數的增加，鋰電池的內阻會變大，總儲電量也會降低。

故，針對目前現有技術中存在的上述缺陷，實有必要進行研究，以提供一種方案，解決現有技術中存在的缺陷。

發明內容

本發明提供一種電動汽車用鋰離子電池電量的檢測方法。

該方法相配套的檢測系統包括鋰電池內阻檢測模塊、電壓檢測模塊、電量檢測模塊和MCU數據處理模塊。

鋰電池內阻檢測模塊用于檢測鋰電池的內阻。由于隨著鋰電池充放電次數的增加，電池內部電阻會顯著增大，但同一個充電周期的鋰電池內阻可以當作恒定不變。

電壓檢測模塊用于在T1時刻開始和結束分別測出電池電壓，稱作第一電壓和第二電壓。將所述的第一電壓與第二電壓相減即可得到T1時間段的電壓變化。

電量檢測模塊用于在T1時刻開始和結束分別測出電池向外提供的電流。在T1時間段內對電流積分可得T1時間段內使用的電量。

MCU數據處理模塊用于接收電壓測量模塊和電量測量模塊傳來的數據，將第一電壓和第二電壓相減可得T1時間段的電壓變化，將T1時刻的鋰電池向外提供的電流積分可得T1時間段的使用電量。將電壓變化和T1時刻使用的電量相除得到dU/dC，根據曲線得到電池的剩余電量。

該電動汽車用鋰電池電池電量的檢測方法包括如下步驟：

步驟1，獲得參考曲線；

在放電電流恒定的情況下，用插值法得到OCV-SOC曲線的函數表達式，記為OCV＝f(Creal/Cmax)，其中，Creal為當前剩余容量，Cmax為額定剩余容量；然后兩邊同時對Creal求導，得dOCV/dCreal＝f’(Creal/Cmax)/Cmax，這就是本發明的參考曲線；

為提高預測精度，獲得多條鋰電池不同的放電電流下求導曲線；

另外，鋰電池充放次數增加到一定程度，應及時更新曲線參考表為最精確的參考曲線表；

步驟2，周期開始時鋰電池內阻的測量；

當鋰電池充滿電后手動接上開關，測出鋰電池滿電情況下外接一固定負載情況下回路的電流值，手動彈開開關，測出滿電狀態下的開路電壓。由回路電流值，負載大小和開路電壓得出鋰離子電池的內阻。此值更新MCU中的內阻值供后續計算，同時更新的次數也用于記錄電池充放電的總次數；

步驟3，設定運行路況；

因為電動汽車在不同的路況下行駛的速度不同，電池放電電流也不同，根據不同行駛情況，選擇不同工作電流下的求導曲線；

步驟4，獲得運行過程電壓變化；

在鋰電池工作的時候，每隔T1時刻便對鋰電池工作回路電流和電池兩端的電壓進行采集，稱作第一電流、第二電流和第一電壓、第二電壓；根據內阻和第一電壓、第一電流和第二電壓、第二電流可得到第一電容等效電壓和第二電容等效電壓，將第一電容等效電壓和第二電容等效電壓做差值運算，得到電壓差dU；

步驟5，獲得電池剩余電量；

根據第一電流和第二電流及時間段T1建立斜線模型，通過求梯形面積得到T1時間段用電量dC，計算dU/dC，對照參考曲線，得到剩余電量。

附圖說明

圖1為鋰電池內阻測量原理圖

圖2為工作中鋰電池電壓檢測模塊和電量檢測模塊原理圖

圖3為T1時間段電量計算的建模圖

圖4為鋰電池在不同放電電流下的OCV-SOC曲線

圖5為開路電壓對電量的一次導數與剩余電量之間的關系曲線

具體實施方式