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技术领域

本发明涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种新能源汽车电池荷电状态的校准方法 和装置。

背景技术

能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到 国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。电动汽车作为一种降 低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途 径。混合动力汽车同时兼顾纯电动汽车和传统内燃机汽车的优势，在满足汽车动力性要求 和续驶里程要求的前提下，有效地提高了燃油经济性，降低了排放，被认为是当前节能和 减排的有效路径之一。

电池剩余电量又称电池荷电状态(StateofCharge，SOC)，表示电池当前可供用电设 备使用的电量多少。SOC可以为电动汽车整车的能量管理策略提供重要依据。准确估算电 池剩余电量可以在电池使用时使SOC维持在合理的范围内，防止过充或过放对电池造成损 伤，为合理利用电池，延长电池使用寿命，降低电池使用成本提供了重要依据。

准确估算SOC值是电池管理系统的重要任务之一。在新能源汽车动力电池(如锂电池) 的充放电过程中，对SOC的计算精度有较高的要求。在实际应用中，通常采用安时积分法、 开路电压(OpenCircuitVoltage，OCV)-SOC曲线法或这二者的结合来计算SOC。为避免 计算过程中检测误差对SOC的影响，在达到充电截止条件或放电截止条件时将SOC值设 定为固定值。

然而，安时积分法在电流检测过程中存在电流采样误差和量化误差，OCV-SOC曲线 法在计算过程中存在单体电压采样误差、电流放电倍率的影响等，因此这两种方法都会对 最终SOC的计算结果造成影响。在实际工况下，历次累计会导致计算误差增大，从而显著 影响电池的使用效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种新能源汽车电池荷电状态的校准方法和装置，从而降低SOC 计算误差，并提高电池的使用效率。

本发明实施方式的技术方案如下：

一种新能源汽车电池荷电状态的校准方法，包括：

在电池的充电过程或放电过程中，利用安时积分法确定所述电池的第一荷电状态值；

在所述充电过程或放电过程中，基于电池开路电压确定所述电池的第二荷电状态值；

基于所述第一荷电状态值和所述第二荷电状态值，确定所述电池的荷电状态校准值。

优选地，该方法还包括：

当在所述充电过程中达到充电截止条件时，置位充电标准标志并清零放电标准标志；

和/或

当在所述放电过程中达到放电截止条件时，置位放电标准标志并清零充电标准标志。

优选地，所述基于所述第一荷电状态值和所述第二荷电状态值，确定所述电池的荷电 状态校准值包括：

当所述充电标准标志或放电标准标志被置位时，将所述第一荷电状态值确定为所述电 池的荷电状态校准值。

优选地，所述基于所述第一荷电状态值和所述第二荷电状态值，确定所述电池的荷电 状态校准值包括：

当所述充电标准标志和放电标准标志都没有被置位时，计算第一荷电状态值和第二荷 电状态值的加权平均值，将所述加权平均值确定为所述电池的荷电状态校准值。

优选地，所述计算第一荷电状态值和第二荷电状态值的加权平均值包括：

基于第二荷电状态值所处的荷电状态区间，确定第二荷电状态值的权重A；

将(1-A)确定为第一荷电状态值的权重；

计算加权平均值S，S＝SOC2*A+(1-A)*SOC1，其中第一荷电状态值为SOC1；第二荷 电状态值为SOC2。

一种新能源汽车电池荷电状态的校准装置，包括：

第一荷电状态值确定模块，用于在电池的充电过程或放电过程中，利用安时积分法确 定所述电池的第一荷电状态值；

第二荷电状态值确定模块，用于在所述充电过程或放电过程中，基于电池开路电压确 定所述电池的第二荷电状态值；

校准值确定模块，用于基于所述第一荷电状态值和所述第二荷电状态值，确定所述电 池的荷电状态校准值。

优选地，还包括：

设置模块，用于当在所述充电过程中达到充电截止条件时，置位充电标准标志并清零 放电标准标志；当在所述放电过程中达到放电截止条件时，置位放电标准标志并清零充电 标准标志。

优选地，

校准值确定模块，用于当所述充电标准标志或放电标准标志被设置时，将所述第一荷 电状态值确定为所述电池的荷电状态校准值。

优选地，校准值确定模块，用于当所述充电标准标志和放电标准标志都没有被设置时， 计算第一荷电状态值和第二荷电状态值的加权平均值，将所述加权平均值确定为所述电池 的荷电状态校准值。

优选地，校准值确定模块，用于基于第二荷电状态值所处的荷电状态区间，确定第二 荷电状态值的权重A；将(1-A)确定为第一荷电状态值的权重；计算加权平均值S， S＝SOC2*A+(1-A)*SOC1，其中第一荷电状态值为SOC1；第二荷电状态值为SOC2。

从上述技术方案看出，在本发明实施方式中，在电池的充电过程或放电过程中，利用 安时积分法确定电池的第一SOC值；在充电过程或放电过程中，基于电池开路电压确定电 池的第二SOC值；基于第一SOC值和第二SOC值，确定电池的SOC校准值。可见，本 发明通过综合考虑第一SOC值和第二SOC值，可以降低SOC计算误差，并提高电池的使 用效率。

而且，本发明实施方式通过设置充电标准标志和放电标准标志，以及在不同电流情况 下对电池电压的电压补偿，根据实际温度采用开路电压法对第二SOC进行查表计算，并依 据第二SOC值所处区间确定不同的权重，可以得到精度相对较高的SOC校准值。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为根据本发明新能源汽车电池荷电状态的校准方法流程图。

图2为根据本发明第一实施方式的新能源汽车电池荷电状态的校准方法流程图。

图3为根据本发明第二实施方式的新能源汽车电池荷电状态的校准方法流程图。

图4为根据本发明的新能源汽车电池荷电状态的校准装置结构图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具 体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进 行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技 术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施 方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”， “根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文 中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为 至少一个。

申请人发现：在动力电池使用过程中，当每次充放电都能达到充放电截止条件时，可 以获得精确的系统SOC值(比如，0或1)，在此基础上通过安时积分法可以获得相对精确 的SOC。然而，在实际使用过程中，并不是每次充放电都能达到充放电截止条件，因此无 法对SOC进行校准，那么每次充放电循环都会累积一定的误差，在长时间无法校准后其累 积误差会达到一个无法接受的地步，因此通过一定的方法对SOC进行校准成为了一个必不 可少的环节。

本发明提出了一种在充放电过程中对SOC进行校准的方法，可以实现SOC的自动校 准功能，避免SOC在计算过程中的累积误差。

图1为根据本发明新能源汽车电池荷电状态的校准方法流程图。

如图1所示，该方法包括：

步骤101：在电池的充电过程或放电过程中，利用安时积分法确定电池的第一SOC值。

电池的剩余电量＝总电量减去已放出的电量。在这里，可以不用去研究相对较为复杂 的电化学反应及电池内部各参数之间的关系，而把电池看作为一个封闭系统，仅关注系统 的外部特征。

在电量监测中，将进出电池这个封闭系统的电量进行累加，通过累积电池在充电或放 电过程中的电量来估测电池的SOC。

安时积分法采用积分法实时计算充入电池和从电池放出的电量，对电池的电量进行长 时间的记录和监测，这样可以和满电量进行任意时刻下的比较，从而就能得到对应于该时 刻的剩余电量，即电池的第一SOC值。

步骤102：在该充电过程或该放电过程中，基于电池开路电压确定电池的第二荷电状 态值。

在这里，利用电池的开路电压与电池放电深度的对应关系，通过测量电池的开路电压 来估算SOC，以得到第二SOC值。

对于新能源汽车的电池(如锂离子电池)，开路电压与SOC有一定的正比关系，可以 用这种方法较为直接地得到电池的SOC。

具体地，可以预先建立电池模组在不同充放电倍率下的电池电压补偿曲线，从而获取 不同放电倍率下对应的开路电压(OCV)。

比如：基于充电过程或放电过程中的充电电流或放电电流，获取对应于该充电电流或 放电电流的开路电压。而且，本发明还可以预先建立不同温度下的OCV-SOC曲线，从而 根据OCV-SOC曲线确定出该开路电压所对应的SOC值，即第二SOC值。

步骤103：基于第一SOC值和第二SOC值，确定电池的SOC校准值。

在这里，可以基于第一SOC值和第二SOC值，确定电池的SOC校准值。在动力电池 使用过程中，当每次充放电都能达到充放电截止条件时，可以获得精确的系统SOC值(比 如，0或1)，在此基础上通过安时积分法可以获得相对精确的SOC。

而且，当充放电不能达到充放电截止条件时，可以将第一SOC值和第二SOC值进行 加权运算，以得到电池的SOC校准值。

在一个实施方式中，该方法还包括：

当在充电过程中达到充电截止条件时，置位充电标准标志并清零放电标准标志；和/ 或，当在放电过程中达到放电截止条件时，置位放电标准标志并清零充电标准标志。

其中，充电截止条件可以包括电池充满或电池的单体电压达到最高值，等等。

类似的，放电截止条件包括：电池彻底放电或电池的单体电压达到最低值，等等。

置位充电标准标志具体可以实施为将充电标准标志设置为1；清零放电标准标志具体 可以实施为将放电标准标志设置为0。置位放电标准标志具体可以实施为将放电标准标志 设置为1；清零充电标准标志具体可以实施为将充电标准标志设置为0。

以上以具体数值为例描述了充电标准标志和放电标准标志的设置方式，本领域技术人 员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明的保护范围。

在这里，当充电标准标志或放电标准标志被置位时，将第一SOC值确定为电池的SOC 校准值；当充电标准标志和放电标准标志都没有被置位时，计算第一SOC值和第二SOC 值的加权平均值，将加权平均值确定为电池的SOC校准值。

在一个实施方式中，计算第一荷电状态值和第二荷电状态值的加权平均值包括：

基于第二SOC值所处的荷电状态区间，确定第二荷电状态值的权重A(其中A大于0 且小于等于1)；将(1-A)确定为第一荷电状态值的权重；计算加权平均值S， S＝SOC2*A+(1-A)*SOC1，其中第一荷电状态值为SOC1；第二荷电状态值为SOC2。其中， 荷电状态相对偏低和相对偏高的区间，具有相对偏高的权重；而且荷电状态位于相对中间 的区间，具有相对偏低的权重。

比如，可以设置三个荷电状态区间，分别为区间A：[0，30％]；区间B：[30％～80％]； 区间C:(80％，100]，其中区间A的权重为0.8，区间B的权重为0.6，区间C的权重为0.9。

可见，区间A荷电状态相对偏低，区间C荷电状态相对偏高，因此区间A和区间C 的权重相对较高。即，相对偏低的区间和相对偏高的区间具有相对较高的权重。而且，区 间B荷电状态位于相对中间，因此区间B的权重相对偏低(即相比区间A和区间C，区间 B的权重偏低)。即，相比相对偏低的区间和相对偏高的区间，位于相对中间的区间具有相 对较低的权重。

举例1：

当在进行多个充放电循环下均未达到充放电截止条件，没有对SOC进行校准，此时充 放电校准标志均为0。

假设此时SOC1为0.25，SOC2为0.15，那么，SOC2位于区间A，权重应为0.8。

因此，SOC校准值＝0.15*0.8+0.25*(1-0.8)＝0.17。

举例2：

当在进行充放电循环时达到充电截止条件，此时充电校准标志为1。假设此时SOC1 为0.25，SOC2为0.15。因此，SOC校准值＝SOC1＝0.25。

举例3：

当在进行充放电循环时达到放电截止条件，此时放电校准标志为1。假设此时SOC1 为0.35，SOC2为0.15。因此，SOC校准值＝SOC1＝0.35。

举例4：

当在进行多个充放电循环下均未达到充放电截止条件，没有对SOC进行校准，此时充 放电校准标志均为0。

假定此时SOC1为0.25，SOC2为0.65，那么，SOC2位于区间B，权重应为0.6。

因此，SOC校准值＝0.65*0.6+0.25*(1-0.6)＝0.49。

以上以具体数值对本发明进行示范性描述。本领域技术人员可以意识到，这种描述仅 是示范性的，并不用于限定本发明的保护范围。

可见，在本发明中，当在充电过程中达到充电截止条件时，把SOC设定为1并设置充 电校准标志为1并清除放电校准标志为0，当再次进行充电时清除充电校准标志为0；当 在放电过程中达到放电截止条件时，把SOC设定为0并设置放电校准标志为1并清除充电 校准标志为0，当再次进行放电时清除放电校准标志为0。

在充放电过程中，采用安时积分法对SOC进行计算，得到当前计算值SOC1；在系统 中建立电池模组在不同放电倍率下的电池电压补偿曲线，用以获取在不同放电倍率下对应 的静态电压；在系统中建立不同温度下的OCV-SOC曲线，用以根据OCV确定SOC的实 际值SOC2。根据电池特性把电池的OCV-SOC曲线分为三段，分别为低SOC段、中间段、 高SOC段，对不同段设置不同的权重1、权重2和权重3；当充放电校准标志被设置时， 采用SOC1作为实际计算SOC；当校准标志被清除时，首先确定SOC2的权重，再采用SOC2 乘以该权重与SOC1乘以(1-该权重)之和作为校准SOC。

可见，本发明采用了通过在不同电流情况下对电池电压进行补偿，并根据实际温度采 用开路电压法对SOC进行查表或查曲线计算，得到当前SOC，并依据电池的不同设定不 同的权值进行计算，可以得到精度相对较高的SOC。

下面分别对将本发明应用到充电过程和放电过程中的流程进行说明。

图2为根据本发明第一实施方式的新能源汽车电池荷电状态的校准方法流程图。在图 2中，描述了应用本发明的充电过程中的SOC校准方法。

如图2所示，该方法包括：

步骤201：在电池充电过程，利用安时积分法确定电池的第一SOC值。

步骤202：在该充电过程中，基于电池开路电压确定电池的第二SOC值。

步骤203：判断是否达到充电截止条件，如果达到充电截止条件，则执行步骤204并 结束本流程，如果没有达到充电截止条件，则执行步骤205并结束本流程。

步骤204：将第一SOC值确定为电池的SOC校准值。比如，当步骤203中基于充电 校准标志为1判定达到充电截止条件时，假设此时SOC1为0.25，SOC2为0.15。因此， SOC校准值＝SOC1＝0.25。

步骤205：计算第一SOC值和第二SOC值的加权平均值，将该加权平均值确定为电 池的SOC校准值。比如，当步骤203中基于充电校准标志为0判定没有达到充电截止条件 时，如果SOC1为0.25，SOC2为0.15，SOC2的权重为0.8。那么，SOC校准值 ＝0.15*0.8+0.25*(1-0.8)＝0.17。

图3为根据本发明第二实施方式的新能源汽车电池荷电状态的校准方法流程图。在图 3中，描述了应用本发明的放电过程中的SOC校准方法。

如图3所示，该方法包括：

步骤301：在电池放电过程，利用安时积分法确定电池的第一SOC值。

步骤302：在该放电过程，基于电池开路电压确定电池的第二SOC值。

步骤303：判断是否达到放电截止条件，如果达到放电截止条件，则执行步骤304并 结束本流程，如果没有达到放电截止条件，则执行步骤305并结束本流程。

步骤304：将第一SOC值确定为电池的SOC校准值。比如，当步骤303中基于放电 校准标志为1判定达到放电截止条件时，假设此时SOC1为0.35，SOC2为0.25。那么， SOC校准值＝SOC1＝0.35。

步骤305：计算第一SOC值和第二SOC值的加权平均值，将该加权平均值确定为电 池的SOC校准值。比如，当步骤303中基于放电校准标志为0判定没有达到放电截止条件 时，假定此时SOC1为0.25，SOC2为0.65，而且SOC2的权重为0.6。那么，SOC校准值 ＝0.65*0.6+0.25*(1-0.6)＝0.49。

基于上述描述，本发明实施方式还提出了一种新能源汽车电池荷电状态的校准装置。

图4为根据本发明的新能源汽车电池荷电状态的校准装置结构图。

如图4所示，该装置400包括：

第一荷电状态值确定模块401，用于在电池的充电过程或放电过程中，利用安时积分 法确定所述电池的第一荷电状态值；

第二荷电状态值确定模块402，用于在所述充电过程或放电过程中，基于电池开路电 压确定所述电池的第二荷电状态值；

校准值确定模块403，用于基于所述第一荷电状态值和所述第二荷电状态值，确定所 述电池的荷电状态校准值。

在一个实施方式中，该装置400还包括：

设置模块404，用于当在充电过程中达到充电截止条件时，置位充电标准标志并清零 放电标准标志；当在放电过程中达到放电截止条件时，置位放电标准标志并清零充电标准 标志。

在一个实施方式中，校准值确定模块403，用于当充电标准标志或放电标准标志被设 置时，将第一荷电状态值确定为电池的荷电状态校准值。

在一个实施方式中，校准值确定模块403，用于当充电标准标志和放电标准标志都没 有被设置时，计算第一荷电状态值和第二荷电状态值的加权平均值，将加权平均值确定为 电池的荷电状态校准值。

在一个实施方式中，校准值确定模块403，用于基于第二荷电状态值所处的荷电状态 区间，确定第二荷电状态值的权重A；将(1-A)确定为第一荷电状态值的权重；计算加 权平均值S，S＝SOC2*A+(1-A)*SOC1，其中第一荷电状态值为SOC1；第二荷电状态值为 SOC2。

可以将本发明应用到新能源汽车中，比如纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车 等等。

综上所述，在本发明实施方式中，在电池的充电过程或放电过程中，利用安时积分法 确定电池的第一SOC值；在充电过程或放电过程中，基于电池开路电压确定电池的第二 SOC值；基于第一SOC值和第二SOC值，确定电池的SOC校准值。可见，本发明通过 综合考虑第一SOC值和第二SOC值的加权计算，可以降低SOC计算误差，并提高电池的 使用效率。

而且，本发明实施方式通过设置充电标准标志和放电标准标志，以及在不同电流情况 下对电池电压的电压补偿，根据实际温度采用开路电压法对第二SOC进行查表计算，并依 据第二SOC值所处区间确定不同的权值，可以得到精度相对较高的SOC校准值。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而 并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更， 如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。