电动汽车用磷酸铁锂电池SOC估算方法

电动汽车用磷酸铁锂电池S0C估算方法么居标北京电子科技职业学院，北京100176摘要针对纯电动汽车用磷酸铁锂动力电池管理系统，硬件采用集中分布式系统对锂离子电池管理，主控模块负责与测控模块和整车控制器通信，并负责电流采集；测控模块负责电池温度采集和电池电压采集。设计软件采用“开路电压法一安时积分法”进行，此方法简单易行，只关注系统的外部特性和进入进出系统的电量，实现检测并计算出电池的剩余电量，且在线精度较高。关键词电动汽车；SOC估算；集中分布式系统中图分类号U463633文献标识码A文章编号10038639201506002702SOCEVALUATIONMETHODOFFERRICPHOSPHATELITHIUMCELLFOREVYAOJUBIAOBEIJINGPOLYTECHNIC，BEIJING100176，CHINAABSTRACTTHECENTRALIZEDDISTRIBUTEDSYSTEMISAPPLIEDINTHEHARDWAREOFFERRICPHOSPHATELITHIUMCELLMANAGEMENTSYSTEMTOMANAGETHECELLSITSMAINCONTROLMODULEISINCHARGEOFCOMMUNICATIONBETWEENMEASUREMENTCONTROLMODULEANDTHEVEHICLECONTROLLERASWELLASCURRENTCOLLECTIONWHILETHEMEASUREMENTCONTROLMODULEINCHARGEOFTHECOLLECTIONOFCELLTEMPERATUREANDVOLTAGETHEMETHODOFOPENCIRCUITVOLTAGEWITHAMPEREHOURINTEGRALISAPPLIEDINTHESOFTWAREDESIGNONLYFOCUSINGONTHEEXTERNALPROPERTYOFTHESYSTEMANDTHEELECTRICQUANTITYINTOANDOUTOFTHESYSTEM，ITISEASYINOPERATION；ITCANDETECTANDCALCULATETHEDUMPENERGYOFTHECELLINHIGHACCURACYKEYWORDSEV；SOCEVALUATION；CENTRALIZEDDISTRIBUTEDSYSTEM电池的SOC荷电状态反映了电池的实际可用电量，它是电动汽车运行过程中非常重要的一个指标。准确合理的SOC估算有许多益处，比如能延长电池的使用寿命防止电池出现过充过放现象，提高电池的性能，减少电池的成本。但是电池的SOC不能通过传感原件准确度测量它只能通过电池其他的一些因素间接地测量，比如电池的开路电压、电流或者温度_1。1磷酸铁锂电池SOC算法介绍11电池SOC的定义及影响电池SOC的因素电池的SOCSTATEOFCHARGE的一般定义如下在一定的放电倍率下，剩余电量和相同条件下额定容量的比值即JS。CQL0。1IAL式中Q一电池的剩余容量；Q电池的额定容量。当SOC100时，表示电池充满电。当SOCO时，表示电池的电量已用完，剩余电量为0。12电池SOC基本算法电池SOC是电动汽车行驶过程中非常重要的一个因素，需要尽可能准确测量，但是电池SOC不像终端电压，或者输入输出电流那样可以直接进行测量，这就需要我们选择合适的测量方法。通过对可测量参数的运用间接地计算出电池SOC。几种典型的算法包括放电实验法、开路电压法、安时积分法、线性模型法、卡尔曼滤波法和神经网络法等。1开路电压法OCVOPENCIRCUITVOLTAGE即开路电压I2，它与电池的电动势在数值上非常接近，与电池的SOC存在着一一对应的关系。开路电压法的原理就是通过实验得到电池SOC与开路电压直接的对应关系。通过这种对应关系即可计算OCV进而得到电池的SOC。由于开路电压的测量需要将电池静止相当长的一段时间才能达到平衡状态进行测量，所以开路电压法并不适合电动汽车在运行时实时测量一般适合于电动汽车驻车时应用，但是这种方法可以为测量电池SOC初值提供依据。2安时积分法安时积分法是通过对进出电流的积分，得到能量消耗，进而计算出剩余的电量。收稿日期20141118修回日期20141202基金项目北京市教育委员会科技计划面上项目基于DSP的电动汽车驱动控制系统研发KM201110858005作者简介么居标1960一，男，工学博士，教授，主要研究方向为混合动力汽车控制技术。汽车电器2015年第6期池用电费用为8640元。2电池的更换费用根据某款电动汽车每年行驶15万KM，根据工况法的数据考虑到电池寿命，采用80DOD，磷酸铁锂电池每年充电次数为S璺688KM_堕2181000ELE2E消耗688同理，铅酸电池每年充电次数为284次。以8年12万KM计。磷酸铁锂电池需要充电次数为1700次，铅酸电池需要充电次数为2200次。根据2款电池的循环寿命可知，铅酸电池的循环寿命在600800次，则铅酸电池至少需要更换2次。由于铅酸电池中的成分铅可以回收利用，根据当前市场回收铅的价格，起动型汽车电池扣废液白壳的价格是7300元吨，假设铅的质量是总质量的74，折旧后的价格为350X74X7300L8907LLUU元，更换一次铅酸电池的价格为1500018907131093元，则铅酸电池在8年内更换电池的价格为131093X2262186元。4结论以及展望由以上计算数据可知，在不考虑购置税、消费税、车船税以及保险等税费，通过表3对比可得出以下结论。1铅酸电池电动汽车在购置费用比磷酸铁锂电池电动汽车便宜17890元。28年时间，铅酸电池寿命比较短，需要更换电池至少2次，而磷酸铁锂电池不需要更换。在更换电池的费用上，铅酸电池要花费262186元。在用电费用上铅酸电池比磷酸铁锂电池耗费240元。在8年使用周期内，磷酸铁锂电池比铅酸电池节省了85686元。小型电动汽车因速度低、体积小的优点，可以作为二三线城市的个人交通代步工具。一线城市短距离的交通工具。是燃油汽车的补充。铅酸电池电动汽车的价位正好满足一般人的需求，但是铅酸电池回收问题以及铅污染问题一直是有待解决的问题。根据表3所示，磷酸铁锂电池虽然在购置上费用比铅酸电池贵。但是长时间使用的话磷酸铁锂电池相对来说更经济一些。而且其不存在环境污染的问题，在经济环保方面，磷酸铁锂电池更符合条件。表32款电动汽车的购置费用以及使用费用参考文献1唐瑜亮纯电动汽车动力性分析和续驶里程研究J客车技术与研究，2013，1910附小型电动汽车定义小型电动汽车是指电力驱动、具有4个车轮、最高车速不大于70KMH、车身长度在3500MMX1700MMXL600MM左右的电动车辆市场价格在10万元左右在人们可接受的范围之内。主要在二、三线城市以及短距离使用。编辑杨景上接第28页4对安时积分法得到的SOC进行修正。5最后计算时刻的S。C值，S。C。C0一吉TDT。6对电池SOC初值进行定时校正。3结论上述磷酸铁锂电池系统是应用于轮毂电机驱动纯电动实验汽车的动力电池组。该电池组通过主控模块与整车控制器及液晶仪表屏进行CAN总线通信。实时传递电池SOC估算值等给液晶屏并显示出来。液晶屏采用的是北京大器智成技术有限公司生产的PSLCD可编程智能显示屏。本文的设计还存在以下需要改进的地方对电池SOC算法的研究虽然基本上能满足要求，但还不能完全满足实时性的要求。存在电流累计误差等问题，还需要进一步计算；对测控系统的协调性问题，虽然实验里进行了测试，但是在实车运行过程中还没有测试，还需要进一步实车的测试。参考文献1ZHANGDI，MAYAN，BAIQINGWENPROCEEDINGSOFTHE30THCHINESECONTROLCONFERENCEESTIMATIONOFLITHIUMIONBATTERYSTATEOFCHARGEJJILINUNIVERSITY，2011，21，672WAKEFIELDEHHISTORYOFTHEELECTRICAUTOMOBILEBTERYONLYPOWEREDE