考虑电池SOH衰减的自适应快充方法及系统与流程

考虑电池soh衰减的自适应快充方法及系统
技术领域
1.本发明属于电池充电技术领域，具体涉及考虑电池soh衰减的自适应快充方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.锂离子电池的装机量也在逐年攀升，锂离子电池具有能量密度大、充放电倍率高以及使用寿命长等优点，另外，由于锂的化学性质也非常活泼，高低温对锂离子电池的影响非常大，在过充和过放时，容易出现起火和爆炸等安全事故。
4.近些年来，出现过多起锂离子电动汽车起火和爆炸的事件，因此电池汽车的安全性也得到了全社会的广泛关注，锂离子电池尤其是在用大倍率的快充设备进行充电时，容易出现过温，爆炸等情况，随着锂电池在长时间使用后soh的下降，此类情况更易发生。
5.目前锂离子电池电动汽车常规方法是根据温度和soc(或电压)这两个限制条件去设置快充请求电流，没有考虑电池soh衰减的影响，在这种情况下，由于电池soh衰减，快充时若依然选择电池soh衰减前的充电电流进行充电，将会导致此处的充电电流与此时的待充电的电池的soh不匹配的情况，因此，存在起火和爆炸的安全风险。


技术实现要素：

6.本发明为了解决上述问题，提出了考虑电池soh衰减的自适应快充方法，本发明根据锂离子电池soh衰减自适应进行安全快充，能够避免在快充过程中存在的起火和爆炸的安全风险。
7.根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
8.第一方面，公开了考虑电池soh衰减的自适应快充方法，包括：
9.获取并存储待充电电池的soh；
10.根据待充电电池当前的soh值实时调整允许快充的最大电流值；
11.考虑该最大电流值对待充电电池进行快充；
12.其中，最大电流值为待充电电池当前的soh值与第一快充电流值之积；
13.所述第一快充电流值为根据待充电电池当前的温度以及soc区间查表确定的，soh为电池健康度，soc为电池剩余电量百分比。
14.作为进一步的技术方案，还包括：充电电池的soh计算步骤，具体为：
15.获取电池循环圈数、锂离子电池出厂日历时间及锂离子电池充放电电流；
16.利用下述具体函数计算电池的soh；
17.具体函数表示为：
18.x为电池循环圈数，y为电池出厂日历时间，z为电池充放电电流，abc分别为上述各
个因素的系数，上述电池充放电电流为第一快充电流值。
19.作为进一步的技术方案，所述电池循环圈数以车辆的续航里程来计算，累积达到一个nedc续航里程则记一圈。
20.作为进一步的技术方案，考虑该最大电流值对待充电电池进行快充时，将该最大电流值与快充桩设备自身最大输出功率对应的电流比较，取较小值作为待充电电池的充电电流。
21.作为进一步的技术方案，快充过程中根据电池温度和soc的变化不断地调整快充请求电流的大小，即不断调整第一快充电流值的大小，根据该数据实时计算soh。
22.第二方面，公开了考虑电池soh衰减的自适应快充系统，包括：
23.数据采集单元及电池控制单元；
24.所述数据采集单元用于获取电池循环圈数、充电电流大小、出厂日历时间，将上述数据传输至电池控制单元；
25.所述电池控制单元基于接收的数据计算soh值，根据当前的soh值实时调整允许快充的最大电流值，将最大电流值请求指令发送至快充桩设备，所述快充桩设备依据该请求电流值输出最大充电电流。
26.作为进一步的技术方案，所述数据采集单元包括：轮速传感器、温度传感器及电流传感器；
27.所述轮速传感器采集的车辆轮速数据用于计算nedc续航里程，基于该数据计算电池循环圈数；
28.所述温度传感器用于测量电池工作时的温度数据，所述电流传感器用于采集快充时充电电流。
29.作为进一步的技术方案，所述电池控制单元基于接收的数据计算soh值时，采用设定时间间隔对soh值进行更新。
30.作为进一步的技术方案，考虑电池soh衰减的自适应快充系统基于电池管理系统bms实现，当快充满电或停止充电时，bms通过快充can通信与快充桩设备进行报文交互，结束此次快充。
31.第三方面，公开了一种车辆，所述车辆为电动汽车，所述电动汽车包括电池管理系统bms，所述电池管理系统bms采用上述方法对电池进行快充。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
33.本发明公开的充电方法考虑了电池在充电的过程中存在soh衰减对充电电流的影响，通过实时计算soh值，实现在电池生命衰减的不同阶段中，自适应的去控制快充电流的大小，使锂离子电池的充电电流大小处在合理、高效、安全的范围之内。
34.本发明公开的上述方法涉及自适应因素主要是实时计算soh值，整体充电算法简单，易于实现，通过锂电池soh的衰减自动的调整快充电流的大小，让锂电池在其生命周期中有安全稳定和高效的快充效果，极大程度的降低了锂电池因使用大电流快充时所引发的热失控等问题的概率。
35.本发明公开的上述方法以现有的bms软件策略为基础，不需要增加额外的硬件设备，只要修改电池管理系统中的快充请求电流程序，不涉及电池管理系统中任何硬件的改动。
36.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
37.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
38.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
39.图1为本公开技术方案充电方法流程图。
具体实施方式：
40.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
41.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
42.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
43.术语解释：
44.soh：state of health,电池健康度，可以理解为电池当前的容量与出厂容量的百分比。
45.soc：state of charge,可以理解为电池剩余电量百分比。
46.nedc：new european driving cycle，中文：新欧洲驾驶周期，也可以称它为：新标欧洲循环测试。
47.bms：电池管理系统。
48.实施例一：
49.在本实施例中，以进行电动汽车锂离子电池举例说明，但并不代表本发明提供的充电方法仅能适用于电动汽车的锂离子中。其也可以根据充电对象的不同，适用于其他装置的电池快充中。
50.在本实施例中，公开了考虑电池soh衰减的自适应快充方法，参见附图1所示，包括：
51.步骤一：根据轮速传感器记录车辆总行驶里程数，vcu接收到轮速传感器的数据后将总行驶里程数通过整车can通信传给电池管理系统，电池管理系统结合锂离子电池循环圈数、出厂日历时间、充电电流大小等实时记录并存储soh；
52.上述电池循环圈数以电动车nedc续航里程来计算，累积达到一个nedc续航里程则记一圈。
53.该步骤中，在具体计算soh值时：
54.存储的soh与锂离子电池循环圈数、出厂日历时间、充放电电流大小成反比，具体
函数可表示为：
[0055][0056]
其中，x为锂离子电池循环圈数，y为锂离子电池出厂日历时间，z为锂离子电池充放电电流大小，此处的z可以为下面的电流i1，abc分别为各个因素的系数。
[0057]
关于abc数据的选择范围为0-1，具体数值可以通过经验判断或者试验进行确定。
[0058]
步骤二：锂离子电池动力汽车与快充桩设备通过快充can通信建立连接交互。
[0059]
步骤三：电池管理系统根据锂离子电池当前的温度以及soc区间查表确定出快充请求电流i1的大小，该表格是根据出厂时锂离子电池的性能去制定，通过采集锂离子电池的温度以及soc数据来对应到表格中获取电流。
[0060]
当前的电池温度以及soc区间为快充请求电流二维map中两个限制条件。
[0061]
关于soc计算方法：
[0062]
bms处于动态模式时，在充放电过充中采用安时积分方去计算soc，公式：soc＝1-∫idt/q，i为充放电电流，q为电池额定容量；
[0063]
bms处于静态模式一段时间后(如1小时)，查询ocv-soc表格，根据ocv曲线得出现在电压和温度下对应的soc值，再等待下个带载时刻开始修正soc，以一定速率加快或者减慢安时积分平滑修正至目标值。
[0064]
由于安时积分法计算soc时存在一定误差，随着时间推移该误差累积会越来越大，所以采用安时积分和ocv-soc查表修正相结合的方法来计算soc。
[0065]
例如，25℃快充充电电流表，见表1，需要说明的是，不同类型的电池，该表格的数据并不相同。
[0066]
表1
[0067][0068]
快充请求电流i1为电池管理系统中前期根据锂离子电池性能在soh＝100％时制定的快充电流值。
[0069]
步骤四：电池管理系统读取存储的soh值，结合电流i1的大小，通过函数运算得出快充请求电流值i2；
[0070]
快充请求电流值i2为i1和soh所组成的函数值，在本实施例子中，i2＝i1*soh。
[0071]
另外，根据电池类型的不同，i2与i1和soh的函数可以为直线函数、曲线函数、或者离散型函数中的一种，具体需要根据比较仿真实验来确定。
[0072]
步骤五：电池管理系统向快充桩设备端发送请求电流值i2，快充桩设备结合自身最大输出功率的大小输出不大于i2的快充电流；
[0073]
具体的，快充桩设备会依据该请求电流值输出最大充电电流为快充桩端依据电池管理系统(bms)请求电流大小和自身输出功率的能力进行对比，二者取小。
[0074]
步骤六：快充过程中，电池管理系统根据电池温度和soc的变化实时不断地调整快充请求电流的大小；
[0075]
步骤七：当快充满电或用户停止充电时，bms通过快充can通信与快充桩设备进行报文交互，结束此次快充。
[0076]
本实施例子技术方案的原理是：锂电池在长时间的充放电使用后，内部活性物质会随着时间不断降低其活性，渐渐变得不再活跃，其电化学性能以及容量会逐渐衰减，soh会逐步降低，此时就需要根据锂电池的soh去自适应调整充电倍率的大小，使得锂电池在后期的使用过程中达到安全、高效的快充状态。
[0077]
在本实施例中，以现有的bms软件策略为基础，设计新的电动汽车锂离子电池soh衰减自适应安全快充策略，具体为利用上述考虑电池soh衰减的自适应快充方法完成对锂电池的快速充电既能保护锂离子电池，又能充分利用锂离子电池的快充电能力，避免因快充过程中电流过大给锂离子电池带来安全隐患。
[0078]
实施例二：
[0079]
基于实施例一的方法，本实施例子公开了考虑电池soh衰减的自适应快充系统，包括：
[0080]
数据采集单元及电池控制单元；
[0081]
数据采集单元用于获取电池循环圈数、充电电流大小、出厂日历时间，将上述数据传输至电池控制单元；
[0082]
电池控制单元基于接收的数据计算soh值，根据当前的soh值实时调整允许快充的最大电流值，将最大电流值请求指令发送至快充桩设备，所述快充桩设备依据该请求电流值输出最大充电电流。
[0083]
在本实施例子中，数据采集单元包括：轮速传感器、温度传感器及电流传感器；
[0084]
其中，轮速传感器采集的车辆轮速数据用于计算nedc续航里程，基
[0085]
温度传感器用于测量电池工作时的温度数据，所述电流传感器用于采集快充时充电电流。
[0086]
电池控制单元基于接收的数据计算soh值时，采用设定时间间隔对soh值进行更新。上述设定的时间根据电池类型以及实际充电精度需求进行设定即可。
[0087]
考虑电池soh衰减的自适应快充系统基于电池管理系统bms实现，当快充满电或停止充电时，bms通过快充can通信与快充桩设备进行报文交互，结束此次快充。
[0088]
还包括电池采集单元bmu，用于获取电池相关内部温度、电压等相关数据，传输至电池控制单元，用于对电池本身的状态进行监控。
[0089]
上述电池管理系统根据锂电池soh衰减的特性实时调整允许快充的最大电流的方法为：判断锂电池当前的温度以及soc区间，根据温度和soc去查表得到快充请求电流大小i1，同时读取存储的soh值，然后向快充桩端发送快充请求电流值i2，i2为i1和soh所组成的函数值，快充桩端按照最终请求i2输出电流。
[0090]
随着锂离子电池充放电次数的增加，其性能不断衰减，锂离子电池的实际快充能力已经不能满足前期制定的电流i1的大小，需要结合电池当前的实际性能去进行函数运算获得电流i2。与现有技术中通过温度、soc等条件直接得到充电电流的优势在于本实施例子中soh可以根据日常充放电电流大小和行驶里程去实时计算得到，更加符合实际电池的性
能，具有较高精度以及自适应性。
[0091]
实施例三：
[0092]
在该实施例子中，公开了一种车辆，车辆可以为电动汽车，所述电动汽车包括电池管理系统bms，所述电池管理系统bms采用上述方法对电池进行快充。
[0093]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0094]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。