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江淮汽车 | 某款纯电动车OCV 修正致SOC 跳变问题的优化

2020-03-27 09:50:22·  来源:《某款纯电动车OCV 修正致SOC 跳变问题的优化》  作者:安徽江淮汽车集团股份有限公司  
 
引言SOC 作为车辆续驶里程的晴雨表,直接反应电池车性能的优劣,而SOC 跳变直接导致驾驶员里程焦虑,抱怨较大。1 SOC 算法以某款配磷酸铁锂电池电动车为例,充电
引言

SOC 作为车辆续驶里程的晴雨表,直接反应电池车性能的优劣,而SOC 跳变直接导致驾驶员里程焦虑,抱怨较大。

1 SOC 算法

以某款配磷酸铁锂电池电动车为例,充电过程中,以Vmax 达到3.65V 截止,SOC 校准到100%。放电过程中,以安时积分的方法估算SOC,从t0 到t1,SOC 计算公式如下:

 
其中 表示放电结束某时刻SOC 值,SOC0 表示初始荷电状态,i 为放电电流,Qn 策略识别初始容量;

在车辆充放电过程中,通过对电池的充放电电流和时间进行实时积分运算,得到动态实时的SOC 值。同时,安时积分法对电流传感器的采集精度、采集周期等有较高要求,且如电动车多次充放电不满充校准,单次估算误差累加在一起显示在仪表上。考虑电池特性,在放电过程中车辆的运行工况较复杂(对应急加速或缓慢加速可放出容量差异较大),电流波动大也会导致满电可放出电池容量偏差,从而对SOC 估算值产生较大误差。

放电末端SOC 修正策略设定如下:系统激活以后,自动识别,如距离上次下电静置时间间隔≥1h,且此时充、放电电流小于2A,系统调取已存储的Tmin/Vmin 查SOC-OCV矩阵表或线性差分表,得出真实SOC1,如满足SOC1<20%,则计算SOC 表-SOC1 差值,若差值大于4%,则SOC 表取SOC1,即直接修正到SOC1,完成放电末端修正,某车型不同温度SOC-OCV 参数表1 所示:

注:Tmin 高于25℃时取25℃点参数值,各温度参数之间时采用线性插值,低于10℃时不做修正。

2 车辆问题

车辆问题分析,某款纯电动车,原设定给出-10℃、0℃、10℃、25℃条件下,对应不同荷电状态的OCV 参考值,SOC精度级为10%,其中,当SOC>20%,仅做首次电池系统装车,给定初始值参考;如某运营辆车进入OCV 修正程序,Tmin=15℃,Vnin=3.202V(SOC1≈15%),此时系统读取SOC值,需要横向线性差分计算出Tmin=15℃,不同SOC 对应OCV 值,在列向线性差分以10%、20%SOC 对应OCV 差分计算出Tmin=15℃,10%、11%...20%对应OCV 值,最后比较SOC 表-SOC1 偏差是否大于4%。

因电池的放电一般分为多次完成,根据(1)中安时积分计算公式,电流精度、电流采集周期是影响安时积分关键因素;某车型电流精度等级为0.1%,采集周期20ms 成熟方案;此外不同工况放电,其可放出容量值存在一定,如小倍率等速放电,相同温度放电容量要比急加速,大功率放电放出容量高,此情况对Qn 容量初始值产生影响。以上影响是电动车辆运营过程中允许的偏差,其影响因素一般可控制在3%以内,即整个放电过程中有3%左右偏差,理论上OCV 不会修正,其误差会在下一次满充时被修正消除掉。

而电池不同温度SOC-OCV 真实非线性关系,策略的线性差分计算存在偏差,导致误修正;此误差如加上正常系统3%的误差,可以导致SOC 表显示与SOC1 差异增大到4%以上,以至放电末端产生OCV 修正,SOC 跳变,造成用户抱怨。

注:充、放电及静置过程中,SOC 跳变会导致用户里程焦虑,跳变幅值越大抱怨严重;

3 优化策略

 
根据上述分析,基于电流传感器精度、电流采集周期提高会带来较大设计变动,本文通过细化不同温度SOC-OCV测试值,优化OCV 修正策略写入的OCV 矩阵表,将放电末端OCV 修正精度尽量控制,减小系统误差,降低OCV 修正比例。验证结果表明,将优化策略写入整车后,在14℃~16℃,放电末端OCV 修正导致SOC5~8%幅度的跳变问题明显降低。

4 结论

本文提出了一种优化SOC 估算的方法,在现有SOC 估算设计基础上,通过将不同温度SOC-OCV 矩阵参数细化提升,提高了OCV 修正准确性,减少不符合预期的修正。验证验证结果表明,针对某款纯电动车,增加15℃、20℃SOC-OCV 参数,将SOC-OCV 精度提升至5%,优化程序写入车辆,可有效降低特定温度区间,放电末端修正导致的跳变问题,SOC 估算误差可稳定保持在±5%以内。
 
 
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