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一种延长动力电池寿命的SOP算法
2020-04-15 23:36:39· 来源：电动学堂
作者单位：东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司DOI:10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.03.0011绪论随着电动汽车的日益普及，电池管理系统的作用也变得越来越重要。电
作者单位：东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司
DOI:10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.03.001
1绪论
随着电动汽车的日益普及，电池管理系统的作用也变得越来越重要。电动汽车加入电池管理系统是为了更好的保护电池，延长电池使用寿命。而随着电动汽车市场化的普及，电动汽车燃烧的现象也渐渐的出现在公众视野，抛开电池本身的问题，如何更好的管理和保护电池也成为工程师关注的焦点。而SOP（stateofpower）作为SOX算法的其中之一，控制电池工作在最佳的使用功率内，很大程度上延长了电池使用寿命，甚至可以遏制电池燃烧现象的发生。SOP可反映在汽车行驶中，尤其是启动，加速，爬坡过程及制动能量回收，快速充电过程中，能实时反馈电池能够对外提供的最大功率及电池能够从外接受的最大功率。但是，现有SOP算法大部分是基于电池的静态功率来进行限制，当车辆或电池在动态情况下使用静态功率来控制显然是不合理的，如何把静态功率转化为动态功率是本文的核心。
2SOP应用及算法
2.1SOP在车辆的应用
SOP在BMS的软件中是以二维表格的形式存在，它可以根据SOC和温度查找到此刻的电池最大使用功率。BMS会以CAN总线的形式实时发送功率值到VCU，而VCU是整车的大脑，它会通过相应的算法输出电机扭矩到MCU，控制电机的转速进而控制车辆的车速。
SOP表格会有10秒、30秒和持续三种表格存在，示例如下表1。
他们的意义如下：
10秒：此刻以表中查询的功率放电（或充电）10秒后达到电池的截止电压；
30秒：此刻以表中查询的功率放电（或充电）10秒后达到电池的截止电压；
持续：可以以表中查询的功率进行持续放电（或充电）。
这三张表格都是电池在静态下由电池厂通过实验完成，不能完全表征在电池动态情况下的最大使用功率。
2.2SOP由静态到动态的转换算法
在某些车厂需要BMS实时发送出此时刻的电池最大使用功率，无需区别10秒、30秒和持续，需要BMS在内部转换完成后发送给VCU。
算法思路：算法中引入了能量的概念，能量=功率×时间。通过BMS实时计算电池系统的能量和与通过表格查询到的功率×时间做比较，来完成三张表格的实时切换。
在BMS启动的初始10秒内，BMS发送的SOP值为根据SOC和温度查出的10s功率值，超过10S后，按以下公式计算：
当满足公式（1）时，BMS发送的功率值将降为查询30s功率表。如果接下来20S内满足以下公式：
满足公式（2）时，BMS发送的功率值回升到10s功率表。同理，30s功率值向持续功率值切换公式如下：
持续功率值回升到30s功率值切换公式如下：
10s功率值向持续功率值切换公式如下：
持续功率值回升到10s功率值切换公式如下：
对上述公式的说明：
t0：BMS启动运行的时间；
p：实时功率值；
p10：10s的功率值；
p30：30s的功率值；
p持续：持续功率值；
n：超出30s功率值的系数；
m：超出持续功率值的系数；
T1：30s功率值恢复到10s功率值的时间；
T2：持续功率值恢复到30s功率值的时间；
T3：持续功率值恢复到10s功率值的时间；
下图描述了以上公式的切换过程：
3实际应用
此算法应用在实车项目，并已量产。上图为实车的验证数据。
从图中可以看出，车辆进行了三次加速阶段，电流达到400A，此时BMS发送的SOP值仍为10S查表的功率值137.3Kw。而单体电压降低0.2V，远超电池的放电截止电压。经过实车验证，此算法不仅可以满足车辆的使用工况，也能保护电压。满足了设计初衷。
4结论
通过整车的实际应用，对比实际功率曲线和BMS预估的最大功率，既能满足加速性能，又不会损伤电池，可以延长电池使用寿命。本文提出的算法已应用在实际电动汽车的BMS中，已于2019年投放市场，市场投放量约为三万台。根据大数据预测，动力电池SOH（Stateofhealth）衰减率低于2%，远超动力电池的质保期。
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