某款純電動(dòng)車OCV修正致SOC跳變問題的優(yōu)化

燕逸飛

摘 要：SOC估算有如開路電壓法、安時(shí)積分法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、卡爾曼濾波法等多種方法^[1]。江淮某輕型純電物流車磷酸鐵鋰電池SOC估算采用較為成熟、穩(wěn)定的安時(shí)積分策略、充電末端Vmax校準(zhǔn)及放電末端OCV修正策略^[2]。市場(chǎng)車輛在環(huán)境14℃～16℃時(shí)，放電末端常出現(xiàn)修正導(dǎo)致SOC5～8%幅度的跳變，文章通過對(duì)比分析，細(xì)化不同溫度SOC-OCV矩陣，較好的解決上述問題。

關(guān)鍵詞：SOC;OCV;安時(shí)積分;修正

中圖分類號(hào)：TM911.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）04-05-03

Optimization of SOC Jump Caused by OCV Correction of aCertain Pure Electric Vehicle

Yan Yifei

（ Anhui Jianghuai Automobile Group Co.， Ltd.， Anhui Hefei 230601 ）

Abstract：?SOC estimation methods include open circuit voltage method， ampere hour integration method， neural network method， Kalman filter method， etc.The SOC estimation of lithium iron phosphate battery of a light pure electric logistics vehicle in Jianghuai adopts a more mature and stable ampere hour integration strategy， Vmax calibration at the charging end and OCV correction strategy at the discharge end.In the environment of 14℃-16 ℃， the end of discharge often appears correction， which leads to the jump of soc5-8%. In this paper， the soc-ocv matrix at different temperatures is refined through comparative analysis， so as to better solve the above problems.Keywords： SOC;?OCV;?Ampere hour integral;?CorrectCLC NO.： TM911.3 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）04-05-03

引言

近年隨著傳統(tǒng)燃油車保有量的加增，帶來(lái)了一系列能源及環(huán)境問題，迫使世界各國(guó)重新審視汽車產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。汽車電動(dòng)化也作為我國(guó)一項(xiàng)重大決策提出，并執(zhí)行，動(dòng)力電池作為汽車電動(dòng)化的能源供給裝置，其性能優(yōu)劣直接影響新能源汽車的發(fā)展前景。SOC作為車輛續(xù)駛里程的晴雨表，直接反應(yīng)電池車性能的優(yōu)劣，而SOC跳變直接導(dǎo)致駕駛員里程焦慮，抱怨較大。

1 SOC算法

以某款配磷酸鐵鋰電池電動(dòng)車為例，充電過程中，以Vmax達(dá)到3.65V截止，SOC校準(zhǔn)到100%。放電過程中，以安時(shí)積分的方法估算SOC，從t0到t1，SOC計(jì)算公式如下^[4]：

?????????????????????????????（1）

其中 ?表示放電結(jié)束某時(shí)刻SOC值，SOC₀表示初始荷電狀態(tài)，i為放電電流，Qn策略識(shí)別初始容量;

在車輛充放電過程中，通過對(duì)電池的充放電電流和時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)積分運(yùn)算，得到動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的SOC值。同時(shí)，安時(shí)積分法對(duì)電流傳感器的采集精度、采集周期等有較高要求，且如電動(dòng)車多次充放電不滿充校準(zhǔn)，單次估算誤差累加在一起顯示在儀表上。考慮電池特性，在放電過程中車輛的運(yùn)行工況較復(fù)雜（對(duì)應(yīng)急加速或緩慢加速可放出容量差異較大），電流波動(dòng)大也會(huì)導(dǎo)致滿電可放出電池容量偏差，從而對(duì)SOC估算值產(chǎn)生較大誤差^[3]。

放電末端SOC修正策略設(shè)定如下：系統(tǒng)激活以后，自動(dòng)識(shí)別，如距離上次下電靜置時(shí)間間隔≥1h，且此時(shí)充、放電電流小于2A，系統(tǒng)調(diào)取已存儲(chǔ)的Tmin/Vmin查SOC-OCV矩陣表或線性差分表，得出真實(shí)SOC1，如滿足SOC1<20%，則計(jì)算SOC表-SOC1差值，若差值大于4%，則SOC表取SOC1，即直接修正到SOC1，完成放電末端修正，某車型不同溫度SOC-OCV參數(shù)表1所示：

2 車輛問題

車輛問題分析，某款純電動(dòng)車，原設(shè)定給出-10℃、0℃、10℃、25℃條件下，對(duì)應(yīng)不同荷電狀態(tài)的OCV參考值，SOC精度級(jí)為10%，其中，當(dāng)SOC>20%，僅做首次電池系統(tǒng)裝車，給定初始值參考;如某運(yùn)營(yíng)輛車進(jìn)入OCV修正程序，Tmin=15℃，Vnin=3.202V（SOC1≈15%），此時(shí)系統(tǒng)讀取SOC值，需要橫向線性差分計(jì)算出Tmin=15℃，不同SOC對(duì)應(yīng)OCV值，在列向線性差分以10%、20%SOC對(duì)應(yīng)OCV差分計(jì)算出Tmin=15℃，10%、11%...20%對(duì)應(yīng)OCV值，最后比較SOC表-SOC1偏差是否大于4%。

因電池的放電一般分為多次完成，根據(jù)（1）中安時(shí)積分計(jì)算公式，電流精度、電流采集周期是影響安時(shí)積分關(guān)鍵因素;某車型電流精度等級(jí)為0.1%，采集周期20ms成熟方案;此外不同工況放電，其可放出容量值存在一定，如小倍率等速放電，相同溫度放電容量要比急加速，大功率放電放出容量高，此情況對(duì)Qn容量初始值產(chǎn)生影響。以上影響是電動(dòng)車輛運(yùn)營(yíng)過程中允許的偏差，其影響因素一般可控制在3%以內(nèi)，即整個(gè)放電過程中有3%左右偏差，理論上OCV不會(huì)修正，其誤差會(huì)在下一次滿充時(shí)被修正消除掉。

而電池不同溫度SOC-OCV真實(shí)非線性關(guān)系，策略的線性差分計(jì)算存在偏差，導(dǎo)致誤修正;此誤差如加上正常系統(tǒng)3%的誤差，可以導(dǎo)致SOC表顯示與SOC1差異增大到4%以上，以至放電末端產(chǎn)生OCV修正，SOC跳變，造成用戶抱怨。

3 優(yōu)化策略

根據(jù)上述分析，基于電流傳感器精度、電流采集周期提高會(huì)帶來(lái)較大設(shè)計(jì)變動(dòng)，本文通過細(xì)化不同溫度SOC-OCV測(cè)試值，優(yōu)化OCV修正策略寫入的OCV矩陣表，將放電末端OCV修正精度盡量控制，減小系統(tǒng)誤差，降低OCV修正比例。驗(yàn)證結(jié)果表明，

將優(yōu)化策略寫入整車后，在14℃～16℃，放電末端OCV修正導(dǎo)致SOC5～8%幅度的跳變問題明顯降低。

4 結(jié)論

本文提出了一種優(yōu)化SOC估算的方法，在現(xiàn)有SOC估算設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，通過將不同溫度SOC-OCV矩陣參數(shù)細(xì)化提升，提高了OCV修正準(zhǔn)確性，減少不符合預(yù)期的修正。

驗(yàn)證驗(yàn)證結(jié)果表明，針對(duì)某款純電動(dòng)車，增加15℃、20℃ SOC-OCV參數(shù)，將SOC-OCV精度提升至5%，優(yōu)化程序?qū)懭胲囕v，可有效降低特定溫度區(qū)間，放電末端修正導(dǎo)致

的跳變問題，SOC估算誤差可穩(wěn)定保持在±5%以內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1] 許愛萍.我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈延伸發(fā)展的關(guān)鍵要素分析與對(duì)策[J].科技與經(jīng)濟(jì)，2015（2）：101-105.

[2] 胡小芳.薛秀麗.電動(dòng)汽車電池荷電狀態(tài)SOC估算方法的淺析[J].新能源汽車，87-88.

[3] 葉明.陳賓等.電動(dòng)汽車SOC估算方法的設(shè)計(jì)策略研究簡(jiǎn)述[J].汽車設(shè)計(jì)，96-97.

[4] 趙字.王棟梁等.帶校準(zhǔn)參數(shù)的SOC估算方法研究[J].通訊電源技術(shù)，2018（10）：25-26.