一种基于电动车辆控制器的SOC估算方法与流程

专利2026-05-16  6


本发明涉及一种基于电动车辆控制器的soc估算方法,属于电动车辆控制领域。


背景技术:

1、铅酸电池因其技术成熟、安全性高、价格低廉等优势,仍是目前使用最广泛的化学电源之一,其性能好坏直接影响二轮电动车本身的性能。随着技术进步目前市场上蓄电池需求旺盛,尤其是铅酸蓄电池有着大面积的应用。随之而来的问题是蓄电池剩余电量(state of charge即soc)计算方法多样,计算结果不够准确,各有算法都包含自己无法避免的缺点,且目前市面上将蓄电池soc电量集成到控制器中并通过二轮电动车仪表显示的实例中,soc电量显示不够精准。安时积分能够精确测量电池的实际容量,避免因为充放电曲线不一致或者电池老化带来的容量误差,在多个电池串联或并联使用时,通过安时积分,可以确保每个电池的使用情况一致,避免某些电池过度使用或不足使用,从而保持电池组的整体性能和寿命。

2、综上,目前市面上将铅酸蓄电池soc电量集成到控制器中并通过二轮电动车仪表显示的实例中,会出现骑行时转把扭到底电量跳格现象,表明soc显示并不够精确稳定,使得用户的骑行体验大打折扣。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于电动车辆控制器的soc估算方法,解决当前soc计算及显示不够精确的问题。

2、为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:一种基于电动车辆控制器的soc估算方法,其包括如下步骤:

3、步骤1:开始上电;

4、步骤2:芯片的adc模块采集电压值和电流值;

5、步骤3:对采集到的数据计算得到soc值,其中静置时采用开路电压法查表ocv校准,充放电时采用安时积分法进行估算;

6、步骤4:对soc数据进行修正;

7、步骤5:通过一线通协议将soc数据发送至控制器芯片并在仪表中显示。

8、进一步的,所述步骤3中,电池处理静置时,根据电池的类型和型号,获取电池制造商提供的ocv-soc参考曲线,将测得的开路电压值与参考曲线进行对比,找到对应的soc值。

9、进一步的,所述步骤3中,静置通过初次上电时,根据当前温度和电池总压校准soc,按ocv-soc表调取当前温度t和电压v,校准一个真实soc。

10、进一步的,所述步骤3中,充放电时soc值估计方法为;利用时间与充、放电电流的积分,以及充电、放电末端的修正共同进行soc估算:

11、

12、其中:soc0是电池上电时的容量,默认为单片机存储的当前或断电前的容量或上电识别的容量;q总为电池当前实际总容量;t0、t1为起始时间和终止时间,i为实时电流;

13、上述公式表示通过对此段时间电流的积分与总容量的比值得到电量的变化量,从而在原电量的基础上进行累加和累减;运行过程中1s进行一次安时积分,根据负载大小,修正剩余容量后修正出一个真实soc。

14、进一步的,当bms检测满充时,则将soc校准至100%;bms检测过放时,则将soc校准至0%。

15、进一步的,所述步骤4中,soc值修正策略为:

16、(1)小电流充电阶段,使用快速跟随修正,每t(1<t<5)mim增加1%soc真实值;

17、(2)放电阶段,温度系数加快soc真实值和显示值变化;

18、(3)过放故障,触发soc真实值快速修正到指定soc。

19、更进一步的,小电流充电阶段,使用快速跟随修正,1%soc/min:当前累积充电容量=当前累积充电容量+soc修正电流;

20、放电阶段,通过温度系数加快soc变化:

21、(1)如果soc真实值大于soc2,且电芯最高温度大于电芯最高温度低阈值,小于电芯最高温度高阈值,则对此时的电流校准;

22、(2)如果soc显示值大于soc2,且电芯最高温度大于电芯最高温度低阈值,小于电芯最高温度高阈值,则对此时的电流校准;

23、其中soc2是放电阶段,通过温度系数加快soc变化的soc阈值;计算公式:

24、电流=放电电流*10/(6+(电芯最高温度-电芯最高温度低阈值)*4/(电芯最高温度高阈值-电芯最高温度低阈值));

25、当放电电流过大触发过放故障,触发soc真实值快速修正到指定soc:

26、(1)如果触发过放故障且soc真实值高于soc低阈值,则对累积放电容量修正;计算公式:

27、当前累积放电容量=当前累积放电容量+soc修正电流-放电电流;

28、同时内部模组电压低于电池模组电压的soc低阈值battvotsoclim时,修正soc真实值到soc低阈值,计算公式:

29、当前已经使用的容量(真实值)=当前已经使用的容量(真实值)*soc低阈值/100;

30、(2)如果soc真实值高于(soc低阈值+5)且mos闭合,计算公式:

31、当前累积放电容量(真实值)=当前累积放电容量(真实值)+mos双闭硬件功耗。

32、进一步的,所述步骤4中,soc真实值满充判断策略:如果满充标志位有效,则当前已使用容量=电池额定容量;

33、soc真实值边界策略:

34、(1)如果当前已使用容量超过电池额定容量,则当前已使用容量=电池额定容量;

35、(2)如果当前已使用容量小于电池额定容量的soc3值,即当前已使用容量=电池额定容量*soc3,soc3是最小边界值,且soc3<5%;

36、soc真实值高端保持策略:

37、(1)如果处于小电流充电状态或者检测到满充;

38、如果提高10倍精度的soc真实值>soc4,则使能soc高端保持标志位有效,提高10倍精度的soc真实值=1000;

39、(2)如果soc高端保持标志位有效&&提高10倍精度的soc真实值>soc4,则提高10倍精度的soc真实值=1000;

40、否则,如果提高10倍精度的soc真实值<=soc4,则清除soc高端保持标志有效位;如果提高10倍精度的soc真实值>soc4,则提高10倍精度的soc真实值=soc4;其中1000>soc4>950。

41、进一步的,所述步骤4中,soc显示值修正策略:如果满充或者过放,则soc显示值为soc真实值;

42、soc显示值边界值策略:

43、如果soc满充标志位‖soc真实值=100,则当前已使用的容量显示值=电池额定容量;

44、soc显示值在99%-soc5%表示为99%,在soc5%-100%表示为100%,其中soc5是防跳变的soc阈值;

45、soc显示值跟随策略:充电电流大于i1a或放电电流大于i1a,满足(soc真实值属于(2%,100%]&&soc显示值与soc真实值有差值)||(soc真实值为2%&&放电下soc显示值>soc真实值);

46、上述条件下,放电状态&&放电电流大于i1a,soc显示值采取放电跟随策略;

47、上述条件下,充电状态&&充电电流大于i1a,soc显示值采取充电跟随策略;其中2<i1<10。

48、进一步的,所述步骤5中,数据发送整个过程通过状态机管理实现一个单线通信的一个完整发送过程,步骤包括:

49、(1)初始化管理:初始化控制结构体和gpio;

50、(2)信号与数据发送管理:发送单个信号和一组数据;

51、(3)电池信息发送函数:填充一个数据缓冲区signtxbuf,其中包含电池状态信息,这些信息通过一线通通信协议发送出去:将电流、电压、soc计算得出后储存在数据发送缓冲区,根据模式决定是否将电流存储在缓冲区中,最后对校验和计算并存储;

52、(4)信号发送状态管理:用于管理状态机的状态转换和处理:定义发送空闲状态、发送起始状态、发送结束状态、发送信息状态;通过对高低电平信号的时长进行判断来进行四种状态之间的转换;

53、(5)状态机的状态转换和处理:在不同条件下更新状态机的变量,并根据信号引脚的状态返回相应的状态;

54、(6)接收状态机处理:通过检查和更新多个状态变量来管理接收过程。

55、本发明的有益效果是:本发明在分析了传统方法监测蓄电池soc不足的基础上,提出了运用开路电压法和安时积分法以及一些动态修正策略来实时监测蓄电池soc的变化情况,同时采用一线通速度协议实现芯片与芯片之间的通信。相比于目前市面上二轮电动车的soc显示更加精确稳定,同时也解决了二轮电动车负载状态产生波动,soc过于不准确的问题。


技术特征:

1.一种基于电动车辆控制器的soc估算方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于电动车辆控制器的soc估算方法,其特征在于,所述步骤3中,电池处理静置时,根据电池的类型和型号,获取电池制造商提供的ocv-soc参考曲线,将测得的开路电压值与参考曲线进行对比,找到对应的soc值。

3.根据权利要求2所述的一种基于电动车辆控制器的soc估算方法,其特征在于,所述步骤3中,静置通过初次上电时,根据当前温度和电池总压校准soc,按ocv-soc表调取当前温度t和电压v,校准一个真实soc。

4.根据权利要求1所述的一种基于电动车辆控制器的soc估算方法,其特征在于,所述步骤3中,充放电时soc值估计方法为;利用时间与充、放电电流的积分,以及充电、放电末端的修正共同进行soc估算:

5.根据权利要求1所述的一种基于电动车辆控制器的soc估算方法,其特征在于,当bms检测满充时,则将soc校准至100%;bms检测过放时,则将soc校准至0%。

6.根据权利要求1所述的一种基于电动车辆控制器的soc估算方法,其特征在于,所述步骤4中,soc真实值满充判断策略:如果满充标志位有效,则当前已使用容量=电池额定容量;

7.根据权利要求1所述的一种基于电动车辆控制器的soc估算方法,其特征在于,所述步骤4中,soc显示值修正策略:如果满充或者过放,则soc显示值为soc真实值;

8.根据权利要求1所述的一种基于电动车辆控制器的soc估算方法,其特征在于,所述步骤5中,数据发送整个过程通过状态机管理实现一个单线通信的一个完整发送过程,步骤包括:


技术总结
本发明公开了一种基于电动车辆控制器的SOC估算方法,其包括步骤:步骤1:开始上电;步骤2:芯片的ADC模块采集电压值和电流值;步骤3:对采集到的数据计算得到SOC值,其中静置时采用开路电压法查表OCV校准,充放电时采用安时积分法进行估算;步骤4:对SOC数据进行修正;步骤5:通过一线通协议将SOC数据发送至控制器芯片并在仪表中显示。本发明在分析了传统方法监测蓄电池SOC不足的基础上,提出了运用开路电压法和安时积分法以及一些动态修正策略来实时监测蓄电池SOC的变化情况,同时采用一线通速度协议实现芯片与芯片之间的通信。本发明相比于目前二轮电动车的SOC显示更加精确稳定,同时也解决了二轮电动车负载状态产生波动,SOC过于不准确的问题。

技术研发人员:顾挺
受保护的技术使用者:江苏协昌电子科技集团股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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