CN103884990A - 一种电池soc估计系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池SOC估计系统，该电池SOC估计系统包括：电流采集模块，用于对电池或电池组的充放电电流进行采集；处理模块，与电流采集模块连接，处理模块根据充放电电流以及其与SOC的对应关系得到充放电效率η1，处理模块在计算电池或电池组当前的SOC值时，进一步加入充放电效率η1，SOC当前值的计算公式为： 通过上述方式，本发明的电池SOC估计系统在进行电池的SOC值进行计算时，考虑到各种因素带来的影响，得出精准的SOC值。

Description

一种电池SOC估计系统

技术领域

本发明涉及电池领域，特别是涉及一种电池SOC估计系统。

背景技术

电荷状态（State of Charge，SOC）估计是电池应用领域的关键性技术，电池组的荷电状态对于不同的应用领域都有非常重要的实用价值。例如，在电动车辆领域SOC估计代表了车辆的剩余行驶里程；在储能电站领域，SOC估计是电网对电站进行调度的重要指标。

电量积累法是进行SOC估计的一种常用方法。该方法需要进行实时电流采集，然后对时间积分，计算出整组电池当前充放电的电量最后，用电池组的初始容量SOC₀加上或减去当前充放电量，就得出SOC。即 $\mathrm{SOC}={\mathrm{SOC}}_0-\frac{1}{C_N}{\∫}_0^t\mathrm{Id\τ}.$ 其中，CN为额定容量，I为电池电流。

但是上述计算方法为理想情况下的计算方法，并未考虑到各种因素带给此计算公式的影响，因此计算出的SOC值并不够准确。

综上所述，有必要提供一种电池SOC估计系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种电池SOC估计系统，能够在对电池的SOC值进行计算时，考虑到各种因素带来的影响，得出精准的SOC值。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电池SOC估计系统，该电池SOC估计系统包括：电流采集模块，用于对电池或电池组的充放电电流进行采集；处理模块，与电流采集模块连接，处理模块根据充放电电流以及其与SOC的对应关系得到充放电效率η1，处理模块在计算电池或电池组当前的SOC值时，进一步加入充放电效率η1，SOC当前值的计算公式为： $\mathrm{SOC}=({\mathrm{SOC}}_0-\frac{1}{C_N}{\∫}_0^t\mathrm{\η}1\mathrm{Id\τ}).$

其中，SOC₀在电池或电池组满充时为100%，在电池或电池组放空时为0%。

其中，电池SOC估计系统又包括存储模块，与处理模块连接，用于存储充放电电流与SOC的对应关系。

其中，电池SOC估计系统又包括温度获取模块，与处理模块连接，用于获取电池或电池组的当前温度，存储模块存储有SOC与电池或电池组的温度之间的对应关系，处理模块根据当前温度与SOC与电池或电池组的温度之间的对应关系计算出温度修正系数η2，SOC当前值的计算公式为： $\mathrm{SOC}=\mathrm{\η}2({\mathrm{SOC}}_0-\frac{1}{C_N}{\∫}_0^t\mathrm{\η}1\mathrm{Id\τ}).$

其中，电池SOC估计系统又包括电压获取模块，用于获取电池或电池组的实时电压，存储模块又存储有电压与SOC₀的对应关系，处理模块根据实时电压以及电压与SOC₀的对应关系得到SOC₀修正系数η3，处理模块在计算电池或电池组的SOC当前值时，进一步加入SOC₀修正系数η3，其公式为： $\mathrm{SOC}=\mathrm{\η}2({\mathrm{\η}3\mathrm{SOC}}_0-\frac{1}{C_N}{\∫}_0^t\mathrm{\η}1\mathrm{Id\τ}).$

其中，SOC与电池或电池组的电压之间的对应关系通过实验获得，并存储到存储模块中。

其中，SOC与电池或电池组的温度之间的对应关系通过实验获得，并存储到存储模块中。

其中，电池或电池组的充放电电流与SOC的对应关系通过实验获得，并存储到存储模块中。

其中，处理模块为微型处理器。

其中，电池SOC估计系统进一步包括显示模块，与处理模块连接，用于显示SOC当前值。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的电池SOC估计系统在进行电池的SOC值进行计算时，考虑到充放电效率因素带来的影响，并进一步考虑到了温度与电压因素带来的影响，得出精准的SOC值。并且，通过设置SOC₀在电池或电池组满充时为100%，在电池或电池组放空时为0%的方式，避免了电池组充放电循环过程中产生积累误差。

附图说明

图1是本发明第一实施例的电池SOC估计系统的结构框图；

图2是磷酸铁锂电池充放电效率与SOC关系示意图；

图3是磷酸铁锂电池温度与SOC关系示意图；

图4是磷酸铁锂电池端电压与SOC关系示意图。

具体实施方式

参阅图1，图1是本发明第一实施例的电池SOC估计系统的结构框图。在本实施例中，电池SOC估计系统10包括处理模块12、电流采集模块13、温度获取模块14、电压获取模块15、存储模块16以及显示模块17。

在本实施例中，采用的电源为电池组20。在其他实施例中，采用的电源也可为单个电池。电池组20连接有负载30，该负载30可为耗电单元，也可为充电电路。

存储模块16连接处理模块12，存储充放电电流与SOC的对应关系、有SOC与电池或电池组的温度之间的对应关系以及电压与SOC₀的对应关系。其中，SOC₀为电池组的初始容量。

电流采集模块13连接该电池组20的工作电路，并连接处理模块12。电流采集模块13对电池组20的充放电电流进行采集，并将该充放电电流发送至处理模块12。处理模块12根据该放电电流以及存储模块16中的充放电电流与SOC的对应关系得到充放电效率η1。于是，处理模块在计算电池或电池组当前的SOC值时，进一步加入充放电效率η1，SOC当前值的计算公式变化为： $\mathrm{SOC}=({\mathrm{SOC}}_0-\frac{1}{C_N}{\∫}_0^t\mathrm{\η}1\mathrm{Id\τ}).$

由于本发明的电池SOC估计系统考虑到了充放电效率η1的修正，本发明所计算出的SOC值比现有的电池SOC估计系统所计算出的SOC值更加精准。但为了进一步得到更加精准的SOC值，本优选实施例中在对SOC值进行计算时还考虑到温度与电压对SOC值的影响。

温度获取模块14与电池组20连接，并与处理模块12连接。温度获取模块14用于获取电池组20的当前温度，并发送给处理模块12。处理模块12根据当前温度与SOC与电池或电池组的温度之间的对应关系计算出温度修正系数η2。因此，现在便有了充放电效率η1与温度修正系数η2两个修正系数，于是处理模块12在计算SOC当前值时的计算公式变更为： $\mathrm{SOC}=\mathrm{\η}2({\mathrm{SOC}}_0-\frac{1}{C_N}{\∫}_0^t\mathrm{\η}1\mathrm{Id\τ}).$

SOC₀在电阻组静置存储或运输过程中，由于电池组20的自耗电以及其他附属在电池组20上的电路功耗，会发生变化。所以在实际应用中，需要对其进行修正。电压获取模块15连接电池组20，并连接处理模块12。电压获取模块15用于获取电池组20的实时电压，并发送给处理模块12。处理模块12根据实时电压以及电压与SOC₀的对应关系得到SOC₀修正系数η3。因此，处理模块12在计算电池组的SOC当前值时，进一步加入SOC₀修正系数η3，其公式为： $\mathrm{SOC}=\mathrm{\η}2(\mathrm{\η}3{\mathrm{SOC}}_0-$ $\frac{1}{C_N}{\∫}_0^t\mathrm{\η}1\mathrm{Id\τ}).$

通过上述三个系数的修正，使得电池或电池组的SOC当前值的计算结果更加精准。并且，本系统还带有SOC自学习功能，即在全充全放电过程中，进行SOC的标定。SOC的标定过程是：当电池组满充时，给予SOC₀设定为100%，当电池组放空时，给予SOC₀设定为0%。这样，SOC₀就会在电池组充放电循环过程中得到实时的更新，不会产生累积误差。

显示模块17与处理模块12连接，用于显示处理模块12计算出的SOC当前值。

在本实施例中，处理模块12为微型处理器。

存储模块16所存储的充放电电流与SOC的对应关系、有SOC与电池或电池组的温度之间的对应关系以及电压与SOC₀的对应关系，均通过多次实验获得，并存储到存储模块16中的。

下面以磷酸铁锂电池为例进行各因素对SOC值的影响的说明。

参阅图2，图2是磷酸铁锂电池充放电效率与SOC关系示意图。图中的点表示实际计算出的充放电效率与SOC的对应数据，而线则表示拟合出的充放电效率与SOC的对应关系。而充放电效率则是根据充放电电流与SOC值得出的。

参阅图3，图3是磷酸铁锂电池温度与SOC关系示意图。同样的，图中的点为各温度的情况下容量的真实数值，而线则为温度与容量的关系的拟合曲线。总所周知的，容量会对SOC产生直接的影响，因此温度对SOC值也会产生影响。

参阅图4，图4是磷酸铁锂电池端电压与SOC关系示意图。同样的，图中的点表示电压与SOC的实际对应关系，而线则表示合出的电压与SOC的对应关系。

应理解，本发明实施例中的曲线拟合法可以采用分多段线性方式拟合等现有的其他曲线拟合方式，本发明对此不进行限制。

上述曲线也可存储于存储模块16中，或者以对应表的形式存储与存储模块16中。

在实际应用的过程中，可根据需要，仅使用上述系数中的一个或多个对SOC值进行修正。

通过上述方式，本发明的电池SOC估计系统在进行电池的SOC值进行计算时，考虑到充放电效率因素带来的影响，并进一步考虑到了温度与电压因素带来的影响，得出精准的SOC值。并且，通过设置SOC₀在电池或电池组满充时为100%，在电池或电池组放空时为0%的方式，避免了电池组充放电循环过程中产生积累误差。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池SOC估计系统，其特征在于，所述电池SOC估计系统包括：

电流采集模块，用于对电池或电池组的充放电电流进行采集；

处理模块，与所述电流采集模块连接，所述处理模块根据所述充放电电流以及其与SOC的对应关系得到充放电效率η1，所述处理模块在计算所述电池或电池组当前的SOC值时，进一步加入充放电效率η1，SOC当前值的计算公式为： $\mathrm{SOC}=({\mathrm{SOC}}_0-\frac{1}{C_N}{\∫}_0^t\mathrm{\η}1\mathrm{Id\τ}).$

2.根据权利要求1所述的电池SOC估计系统，其特征在于，所述SOC₀在所述电池或电池组满充时为100%，在所述电池或电池组放空时为0%。

3.根据权利要求1所述的电池SOC估计系统，其特征在于，所述电池SOC估计系统又包括存储模块，与所述处理模块连接，用于存储所述充放电电流与SOC的对应关系。

4.根据权利要求3所述的电池SOC估计系统，其特征在于，所述电池SOC估计系统又包括温度获取模块，与所述处理模块连接，用于获取所述电池或电池组的当前温度，所述存储模块存储有SOC与所述电池或电池组的温度之间的对应关系，所述处理模块根据所述当前温度与所述SOC与所述电池或电池组的温度之间的对应关系计算出温度修正系数η2，所述SOC当前值的计算公式为：

5.根据权利要求4所述的电池SOC估计系统，其特征在于，所述电池SOC估计系统又包括电压获取模块，用于获取所述电池或电池组的实时电压，所述存储模块又存储有电压与SOC₀的对应关系，所述处理模块根据所述实时电压以及所述电压与SOC₀的对应关系得到SOC₀修正系数η3，所述处理模块在计算所述电池或电池组的所述SOC当前值时，进一步加入SOC₀修正系数η3，其公式为： $\mathrm{SOC}=\mathrm{\η}2(\mathrm{\η}3{\mathrm{SOC}}_0-$ $\frac{1}{C_N}{\∫}_0^t\mathrm{\η}1\mathrm{Id\τ}).$

6.根据权利要求5所述的电池SOC估计系统，其特征在于，所述SOC与所述电池或电池组的电压之间的对应关系通过实验获得，并存储到所述存储模块中。

7.根据权利要求4所述的电池SOC估计系统，其特征在于，所述SOC与所述电池或电池组的温度之间的对应关系通过实验获得，并存储到所述存储模块中。

8.根据权利要求3所述的电池SOC估计系统，其特征在于，所述电池或电池组的充放电电流与SOC的对应关系通过实验获得，并存储到所述存储模块中。

9.根据权利要求1所述的电池SOC估计系统，其特征在于，所述处理模块为微型处理器。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的电池SOC估计系统，其特征在于，所述电池SOC估计系统进一步包括显示模块，与所述处理模块连接，用于显示所述SOC当前值。

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