基于充电策略估算动力电池容量的方法

【摘" 要】针对动力电池的容量计算有很多种方法，例如利用满充和满放的方法、利用循环历史数据计算方案、利用卡尔曼滤波方法来估算等。最常见的方案是将电池进行满充和满放，然后计算充入与放出的容量数据来计算电池的容量值[1]。但客户在实际用车过程中很多时候缺少满充和满放的条件，因此文章提出与充电策略相结合，同时使用电池的历史数据来提高计算容量值精度的方法，确保得到准确的电池容量。

【关键词】满充；满放；电池容量；历史数据；充电策略

中图分类号：U463.633"""" 文献标识码：A""" 文章编号：1003-8639（2025）01-0040-03

Method of Estimating Power Battery Capacity Based on Charging Strategy

XIE Musheng，ZHU Weiqiang

（SANY Heavy Industry Engineering Vehicle Division，Changsha 410100，China）

【Abstract】There are many methods for calculating the capacity of power batteries，such as using full charge and full discharge methods，using cyclic historical data calculation schemes，and using Kalman filtering methods for estimation. The most common solution is to fully charge and discharge the battery，and then calculate the capacity data of the charging and discharging to calculate the capacity value of the battery [1]. However，customers often lack the conditions of full charge and full discharge during actual vehicle use. Therefore，in this article，we propose a method that combines charging strategies and uses historical battery usage data to improve the accuracy of calculating capacity values，ensuring accurate battery capacity.

【Key words】full charge；full discharge；battery capacity；historical data；charging strategies

0" 引言

电动汽车在使用过程中，因使用场景限制，例如无固定充电桩或混动车车主不愿意频繁满充等，导致整车运行较长时间后，电池的容量信息会出现计算不准的情况[2]，特别是基于满充满放的策略来计算电池容量的算法，在此种情况下缺少计算的条件，导致无法得到动力电池组真实的电池容量数据。

主要原因为整车电池电量较大，末端充电速率慢[3]，大部分时候使用条件限制等导致客户不太愿意等待电池完全充满（SOC达到100%，同时最高电压达到允许充电的截止电压），导致正常情况下电池没有充满的条件，缺少达到开启容量计算的机会，导致电池管理系统无法校正电池的容量。

1" 容量计算方法

动力电池进行容量计算需要对电池进行满充，然后满放，从而计算出电池的容量。而这个过程在整车上很难通过此方法来实现，因为有些车主并没有满充的习惯，所以通过此方法来进行容量计算在整车上实现比较困难[4]。

本文提出一种新的方法来计算电池的容量，该方法可以快速配合充电来计算容量，而不一定需要绝对的满充才能进行容量的计算，并且计算精度可达到5%以内。

1.1" 充电桩与电池配合充电方法

在整车电池管理系统与充电桩连接时，电池管理系统判定是否需要进入电池容量估算，使用估算充电操作将电池充满电，根据充电的电量累加值和充电完毕的动力电池的SOC上升值得到动力电池的充电计算容值。

结合充电过程，通过控制充电过程来实现在较短的时间内进行电池容量的计算，使得计算出来的电池容量精度较高，同时能够控制计算容量的频率等。

通过与电池使用过程中所有累积容量信息与电池循环关系数据计算出的容量相融合，得出最终的电池容量值。

1.2" 电池循环容量计算方法

循环数量与容量的关系计算流程如图1所示。

1）S1：整车电池管理系统与充电桩连接，电池管理系统判定是否需要进入电池容量估算，若是，则执行步骤S2；若否，则执行正常充电操作。

2）S2：使用估算充电操作将电池充满电，根据充电的电量累加值和充电完毕的动力电池的SOC上升值得到动力电池的充电计算容量值；然后通过电池管理系统获取动力电池的电池循环数据，进而通过动力电池的电池容量与电池循环数据关系（图2）得到电池循环容量值。

3）S3：根据所述充电计算容量值和所述电池循环容量值得到动力电池的估算容量。

1.3" 充电电量差值计算容量

将动力电池按照正常充电操作充电到第一预设SOC，然后暂停充电等待一定的时间；等到可以通过SOC-OCV的关系查取到SOC信息时间后，并根据所述SOC-OCV特征关系表得到第一计算SOC[5]，计成SOCOCV1。

然后按照正常充电操作将电池充电到第二预设SOC，然后暂停充电，同时电池管理系统获取电池电量从第一预设SOC到第二预设SOC过程中的电量积累值。

根据所述SOC-OCV特征关系表得到第二计算SOC，记成SOCOCV2[6]，根据第一计算SOC、第二计算SOC和电量积累值，通过容量值计算公式得到动力电池的充电计算容值，记成DeltaAh。

结合充电策略估算动力电池容量的方法，所述容量值计算公式为：

CP1=[DeltaAhSOCOCV1-SOCOCV2] （1）

式中：CP1——充电计算容量值；DeltaAh——电量积累值；SOCOCV1——第一次计算得到的SOC；SOCOCV2——第二次计算得到的SOC。通过此方法可计算得到容量信息CP1。

在计算过程中，为了控制精度，结合充电策略估算动力电池容量的方法，第一预设SOC区间为15%～40%，第二预设SOC区间为80%～90%。

最后两种容量信息按估算容量的计算公式为：

CP=W1×CP1+W2×CP2 （2）

式中：CP——估算容量；W1——第一权重因子；W2——第二权重因子；CP2——电池循环容量值。按电池出厂循环测试数据得到经验公式，采用的是电池的实际容量充放电量计算出来的循环数据与电池容量的关系表，以查表方式得到数值。

2" 计算仿真结果

在Simulink里搭建模型进行仿真计算，同时将程序下载到硬件平台上进行验证计算得到如下结果。

图3为搭载仿真模型，设定初始的SOC值，理论上通过静置查询OCV得到SOCOCV1，然后充入一定量的容量后，仿真中设置充入的容量信息DeltaAh值为120Ah，同时给出充电结束后的查询OCV表格得到的SOC值SOCOCV2，此时的SOCOCV2也是充电到这个点后，通过静置一定时间得来的查表SOC值。再结合电池循环数据相关的CP2值，得到最终电池组的容量数据。

仿真系统设计为两个支路并联的高压架构，每个支路的SOC值都需计算出来，会存在两个SOC的值及两个支路的容量数据。

由图4可知，按此方法能很准确地计算出电池的容量数据CP1的值，输入参数SOCOCV1为（30%，30%），SOCOCV2为（92%，95%），则计算出最终CP1的值为225.72%。

对最终的容量公式（2）中使用CP1和CP2两个对应的权重值，则是在不同项目中进行标定后的参数，不同的项目配置，循环容量测试的数据是否足够，决定着两个参数的数值，在此不做赘述。

3" 结束语

通过仿真表明此方法能快速计算出系统的容量数据，解决了现实中整车上计算电池的容量问题。

参考文献

[1] 姚芳，田家益，黄凯.锂电池组健康状态计算方法综述[J].电源技术，2018，42（1）：135-138.

[2] 谢雨.车用动力电池健康状态及寿命预测模型研究[D].长春：吉林大学，2022.

[3] 杨维刚，杨志强，张学锋.新能源混合动力汽车动力电池容量计算及SOC控制[J].汽车电器，2022（5）：16-18.

[4] 艾贻霞，陈振卓，韩昱.新型BMS、SOH、SOC电池容量计算系统[J].价值工程，2020（26）：194-195.

[5] 王兵，汪宁，吴冬，等.基于充电过程数据的锂离子电池健康状态评估方法[J].科学技术创新，2022（19）：44-47.

[6] 寇志华，潘旭海，季豪. 基于容量衰减速度的三元锂电池健康状态预测[J].电源技术研究与设计，2018，42（2）：185-187，194.

（编辑" 杨凯麟）