CN104678305A - 电池荷电状态soc的计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电池荷电状态SOC的计算方法及装置，其中，该方法包括以下步骤：检测电池的当前温度和已循环次数；获取电池的额定容量，并根据当前温度和已循环次数对电池的额定容量进行修正，以获取电池的实际容量；以及根据实际容量计算电池的荷电状态SOC。本发明实施例的方法，通过综合考虑电池的当前温度和已循环次数对电池容量的影响，在计算计算电池的荷电状态SOC时，根据电池的当前温度和已循环次数对已知的电池容量进行修正，并根据修正后的电池的实际容量计算电池的荷电状态SOC。由此，提高了电池荷电状态SOC的计算精度，从而避免了在充电过程中造成对电池的过充，减少了对电池本身的伤害。

Description

电池荷电状态SOC的计算方法及装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池荷电状态SOC的计算方法及装置。

背景技术

电动汽车中电池的荷电状态SOC（State Of Charge）是反映电池状态的重要参数之一。根据电池的荷电状态SOC可以判断电池的当前状态，由此可以防止对电池的过充和过放，从而有效地保护电动汽车中的电池。

目前，可以通过例如安时积分法、卡尔曼滤波法、模糊算法和神经网络法等不同的方式计算电池的荷电状态SOC。但是，无论哪种方法都会使用电池容量这个参数进行计算。由于目前电池容量仅仅是根据温度来标定，即在不同的温度下使用不同的电池容量作为参数，计算电池的荷电状态SOC。因此，由于没有考虑到其他影响电池容量的因素，导致使用的电池容量往往大于真实的电池容量，从而导致计算得出的电池的荷电状态SOC比真实值要小。因此，容易导致对电池进行过充，对电池本身造成很大的伤害。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电池荷电状态SOC的计算方法。该方法通过综合考虑电池的当前温度和已循环次数对电池容量的影响，在计算计算电池的荷电状态SOC时，根据电池的当前温度和已循环次数对已知的电池容量进行修正，并根据修正后的电池的实际容量计算电池的荷电状态SOC。由此，提高了电池荷电状态SOC的计算精度，从而避免了在充电过程中造成对电池的过充，减少了对电池本身的伤害。

本发明的第二个目的在于提出一种电池荷电状态SOC的计算装置。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的电池荷电状态SOC的计算方法，包括以下步骤：检测电池的当前温度和已循环次数；获取所述电池的额定容量，并根据所述当前温度和已循环次数对所述电池的额定容量进行修正，以获取所述电池的实际容量；以及根据所述实际容量计算所述电池的荷电状态SOC。

本发明实施例的电池荷电状态SOC的计算方法，通过综合考虑电池的当前温度和已循环次数对电池容量的影响，在计算计算电池的荷电状态SOC时，根据电池的当前温度和已循环次数对已知的电池容量进行修正，并根据修正后的电池的实际容量计算电池的荷电状态SOC。由此，提高了电池荷电状态SOC的计算精度，从而避免了在充电过程中造成对电池的过充，减少了对电池本身的伤害。

为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的电池荷电状态SOC的计算装置，包括：检测模块，用于检测电池的当前温度和已循环次数；修正模块，用于获取所述电池的额定容量，并根据所述当前温度和已循环次数对所述电池的额定容量进行修正，以获取所述电池的实际容量；以及计算模块，用于根据所述实际容量计算所述电池的荷电状态SOC。

本发明实施例的电池荷电状态SOC的计算装置，通过综合考虑电池的当前温度和已循环次数对电池容量的影响，在计算计算电池的荷电状态SOC时，根据电池的当前温度和已循环次数对已知的电池容量进行修正，并根据修正后的电池的实际容量计算电池的荷电状态SOC。由此，提高了电池荷电状态SOC的计算精度，从而避免了在充电过程中造成对电池的过充，减少了对电池本身的伤害。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是本发明一个实施例的电池荷电状态SOC的计算方法的流程图；

图2是本发明一个具体实施例的电池荷电状态SOC的计算方法的流程图；

图3是根据本发明一个实施例的电池荷电状态SOC的计算装置的结构示意图；

图4是根据本发明一个具体实施例的电池荷电状态SOC的计算装置的结构示意图；

图5是根据本发明另一个具体实施例的电池荷电状态SOC的计算装置的结构示意图；以及

图6是根据本发明再一个具体实施例的电池荷电状态SOC的计算装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

电池容量不仅仅与电池的当前温度有关，还与电池的充电次数有关。现有的电池的荷电状态SOC计算方法中使用的电池容量仅是根据温度来标定，并没有考虑电池充电次数对电池容量的影响，由于电池容量会随着电池充电次数的增加而减小，导致现有的电池的荷电状态SOC的计算值要比其真实值要小。进而容易导致电池过充，对电池本身造成很大伤害。如果在电池的荷电状态SOC计算过程中综合考虑温度和电池充电次数对电池容量的影响，则可提高电池的荷电状态SOC的计算精度，从而避免了电池过充，减少了对电池本身的伤害。为此，本发明提出了一种电池荷电状态SOC的计算方法，包括以下步骤：检测电池的当前温度和已循环次数；获取电池的额定容量，并根据当前温度和已循环次数对电池的额定容量进行修正，以获取电池的实际容量；以及根据实际容量计算电池的荷电状态SOC。

图1是本发明一个实施例的电池荷电状态SOC的计算方法的流程图，图2是本发明一个具体实施例的电池荷电状态SOC的计算方法的流程图。

如图1和图2所示，电池荷电状态SOC的计算方法包括以下步骤。

S11，检测电池的当前温度和已循环次数。

在本发明的一个实施例中，记录电池充电时的电流值和持续时间，根据电流值和持续时间计算电池的已循环次数。例如，根据锂电池的特性，锂电池的一个充电周期意味着用完电池的所有电量，但并不等于充一次电。也就是说，每当累计充放电的电量达到电池容量的二倍时，记为电池的一个充放电周期，即，记为电池的一个已循环次数。随着电池循环次数的增加，电池的实际容量会逐渐减少。因此，可在锂电池进行充电的过程中，记录充电时的电流值和充电的持续时间，并根据电流值和充电的持续时间计算出此次充电的电量，即电量=电流值*充电的持续时间。然后，根据计算出的已充电的电量和电池的额定电量可计算出电池的已循环次数。此外，可在电池包中放置例如温度传感器，通过温度传感器实时检测电池的当前温度。

应理解，在电池使用过程中，可通过电池管理系统BMS（Battery Management System）获得电池的当前温度和电池的已循环次数。

S12，获取电池的额定容量，并根据当前温度和已循环次数对电池的额定容量进行修正，以获取电池的实际容量。

在本发明的一个实施例中，步骤S12具体包括以下步骤。

S121，建立电池容量查值表，其中，电池容量查值表中包括至少一组温度和已循环次数数据以及温度和已循环次数数据对应的电池的实际容量。

在本发明的一个实施例中，分别在不同的温度下对电池进行循环充放电测试，并在循环充放电测试过程中记录电池在不同温度下对应的已循环次数和当前电池容量，以及建立不同的温度和在不同温度下对应的已循环次数关联，并生成电池容量查值表。具体地，在电池能够正常工作的温度范围内，分别在不同的温度下对电池进行循环充放电测试。也就是说，例如可以根据锂电池的充特性，首先选定一个温度，并在该温度下将电池充满电，然后记录电池的当前电量，然后在对电池完全放电，然后再次重复上述步骤，以获取更多的已循环次数和电池当前容量的数据，并将这些数据保存在电池容量查值表中。然后，选定另外一个温度，再次对电池进行上述测试，由此，可以得到一个电池的温度、已循环次数和当前容量相关联的电池容量查值表。

应当理解，在建立电池容量查值表的过程中，选择电池的温度、已循环次数和当前容量相关联的数据密度要适中，选择的数据密度不能太小，从而使得建立的电池容量查值表能体现温度和已使用次数对电池容量的影响，由此，可以对电池容量进行有效的修正。其中，电池容量查值表中的关系可以表示为

C=f(T,Times)

其中，函数f的表现形式是查值表，T表示电池的当前温度，Times表示电池的已循环次数，T和Times是两个输入变量，电池的当前容量C是与两个输入变量所对应的输出变量。

S122，根据当前温度和已循环次数和预设的电池容量表进行匹配。

S123，如果匹配到当前温度和已循环次数，则获取温度和已循环次数数据对应的电池的实际容量。

具体地，在预先建立的电池容量查询表中根据电池的当前温度和已循环次数进行查询，如果查询到当前温度和已循环次数，则读取当前温度和已循环次数对应的当前电池容量，并根据电池容量查询表中的当前电池容量对电池的额定容量进行修正，也就是说，由此可以获取到电池此时的实际容量。

S13，根据电池的实际容量计算电池的荷电状态SOC。

在本发明一个实施例中，检测电池的当前电量，以及根据电池的当前电量和实际容量计算电池的荷电状态SOC。具体地，可检测电池的当前电量，然后根据电池的当前电量和实际电池容量通过现有的方法，例如安时积分法、卡尔曼滤波法、模糊算法和神经网络法等方法，计算出电池的荷电状态SOC。

本发明实施例的电池荷电状态SOC的计算方法，通过综合考虑电池的当前温度和已循环次数对电池容量的影响，在计算计算电池的荷电状态SOC时，根据电池的当前温度和已循环次数对已知的电池容量进行修正，并根据修正后的电池的实际容量计算电池的荷电状态SOC。由此，提高了电池荷电状态SOC的计算精度，从而避免了在充电过程中造成对电池的过充，减少了对电池本身的伤害。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种电池荷电状态SOC的计算装置。

一种电池荷电状态SOC的计算装置，包括：检测模块，用于检测电池的当前温度和已循环次数；修正模块，用于获取电池的额定容量，并根据当前温度和已循环次数对电池的额定容量进行修正，以获取电池的实际容量；以及计算模块，用于根据实际容量计算电池的荷电状态SOC。

图3是根据本发明一个实施例的电池荷电状态SOC的计算装置的结构示意图。

如图3所示，电池荷电状态SOC的计算装置包括：检测模块100、修正模块200和计算模块300。

具体地，检测模块100用于检测电池的当前温度和已循环次数。更具体地，在电池使用过程中，检测模块100可通过电池管理系统BMS（Battery Management System）获得电池的当前温度和电池的已循环次数。其中，检测模块100可通过在电池包中放置的例如温度传感器实时检测电池的当前温度。

修正模块200用于获取电池的额定容量，并根据当前温度和已循环次数对电池的额定容量进行修正，以获取电池的实际容量。

计算模块300用于根据实际容量计算电池的荷电状态SOC。

本发明实施例的电池荷电状态SOC的计算装置，通过综合考虑电池的当前温度和已循环次数对电池容量的影响，在计算计算电池的荷电状态SOC时，根据电池的当前温度和已循环次数对已知的电池容量进行修正，并根据修正后的电池的实际容量计算电池的荷电状态SOC。由此，提高了电池荷电状态SOC的计算精度，从而避免了在充电过程中造成对电池的过充，减少了对电池本身的伤害。

图4是根据本发明一个具体实施例的电池荷电状态SOC的计算装置的结构示意图。

如图4所示，电池荷电状态SOC的计算装置包括：检测模块100、修正模块200和计算模块300，其中，检测模块100包括：记录单元110和计算单元120。

具体地，记录单元110用于记录电池充电时的电流值和持续时间。记录单元110可在锂电池进行充电的过程中，记录充电时的电流值和充电的持续时间。

计算单元120用于根据电流值和持续时间计算电池的已循环次数。更具体地，根据锂电池的特性，锂电池的充电周期意味着用完电池的所有电量，但并不等于充一次电。也就是说，每当累计充放电的电量达到电池容量的二倍时，记为电池的一个充放电周期，即，记为电池的一个已循环次数。随着电池循环次数的增加，电池的实际容量会逐渐减少。因此，计算单元120可根据电流值和充电的持续时间计算出此次充电的电量，即电量=电流值*充电的持续时间。然后，计算单元120可根据计算出的已充电的电量和电池的额定电量可计算出电池的已循环次数。

本发明实施例的电池荷电状态SOC的计算装置，可根据电流值和持续时间计算电池的已循环次数。

图5是根据本发明另一个具体实施例的电池荷电状态SOC的计算装置的结构示意图。

如图5所示，电池荷电状态SOC的计算装置包括：检测模块100、修正模块200和计算模块300，其中，检测模块100包括：记录单元110和计算单元120，修正模块200包括：匹配单元210和获取单元220。

具体地，首先，建立电池容量查值表，其中，电池容量查值表中包括至少一组温度和已循环次数数据以及温度和已循环次数数据对应的电池的实际容量。在本发明的一个实施例中，分别在不同的温度下对电池进行循环充放电测试，并在循环充放电测试过程中记录电池在不同温度下对应的已循环次数和当前电池容量，以及建立不同的温度和在不同温度下对应的已循环次数关联，并生成电池容量查值表。具体地，在电池能够正常工作的温度范围内，分别在不同的温度下对电池进行循环充放电测试。也就是说，例如可以根据锂电池的充特性，首先选定一个温度，并在该温度下将电池充满电，然后记录电池的当前电量，然后在对电池完全放电，然后再次重复上述步骤，以获取更多的已循环次数和电池当前容量的数据，并将这些数据保存在电池容量查值表中。然后，选定另外一个温度，再次对电池进行上述测试，由此，可以得到一个电池的温度、已循环次数和当前容量相关联的电池容量查值表。其中，电池容量查值表中的关系可以表示为

C=f(T,Times)

其中，函数f的表现形式是查值表，T表示电池的当前温度，Times表示电池的已循环次数，T和Times是两个输入变量，电池的当前容量C是与两个输入变量所对应的输出变量。

匹配单元210用于根据当前温度和已循环次数和预设的电池容量表进行匹配。

获取单元220用于在匹配到当前温度和已循环次数时，获取温度和已循环次数数据对应的电池的实际容量。更具体地，获取单元220在预先建立的电池容量查询表中根据电池的当前温度和已循环次数进行查询，如果查询到当前温度和已循环次数，则获取单元220读取当前温度和已循环次数对应的当前电池容量，并根据电池容量查询表中的当前电池容量对电池的额定容量进行修正，也就是说，由此获取单元220可以获取到电池此时的实际容量。

本发明实施例的电池荷电状态SOC的计算装置，通过获取温度和已循环次数数据对应的电池的当前容量，可根据电池的当前容量对电池的额定容量进行修正，以获得电池的实际容量。

图6是根据本发明再一个具体实施例的电池荷电状态SOC的计算装置的结构示意图。

如图6所示，电池荷电状态SOC的计算装置包括：检测模块100、修正模块200和计算模块300，其中，检测模块100包括：记录单元110和计算单元120，修正模块200包括：匹配单元210和获取单元220，计算模块300包括：检测单元310和计算单元320。

具体地，检测单元310用于检测电池的当前电量。

计算单元320用于根据电池的当前电量和实际容量计算电池的荷电状态SOC。更具体地，计算单元320可根据检测单元310检测到的电池的当前电量和修正模块200修正的电池的实际电池容量通过现有的方法，例如安时积分法、卡尔曼滤波法、模糊算法和神经网络法等方法，计算出电池的荷电状态SOC。

本发明实施例的电池荷电状态SOC的计算装置，可根据电池的当前电量和实际容量计算电池的荷电状态SOC。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电池荷电状态SOC的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测电池的当前温度和已循环次数；

获取所述电池的额定容量，并根据所述当前温度和已循环次数对所述电池的额定容量进行修正，以获取所述电池的实际容量；以及

根据所述实际容量计算所述电池的荷电状态SOC。

2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述检测电池的当前温度和已循环次数具体包括：

记录所述电池充电时的电流值和持续时间；以及

根据所述电流值和持续时间计算所述电池的已循环次数。

3.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述根据当前温度和已循环次数对所述电池的额定容量进行修正具体包括：

建立所述电池容量查值表，其中，所述电池容量查值表中包括至少一组温度和已循环次数数据以及所述温度和已循环次数数据对应的所述电池的实际容量；

根据所述当前温度和已循环次数和预设的电池容量表进行匹配；以及

如果匹配到所述当前温度和已循环次数，则获取所述温度和已循环次数数据对应的所述电池的实际容量。

4.如权利要求3所述的计算方法，其特征在于，所述建立电池容量查值表具体包括：

分别在不同的温度下对所述电池进行循环充放电测试，并在所述循环充放电测试过程中记录所述电池在所述不同温度下对应的已循环次数和当前电池容量；

建立所述不同的温度和在所述不同温度下对应的已循环次数关联，并生成所述电池容量查值表。

5.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述根据实际容量计算所述电池的荷电状态SOC具体包括：

检测所述电池的当前电量；以及

根据所述电池的当前电量和实际容量计算所述电池的荷电状态SOC。

6.一种电池荷电状态SOC的计算装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测电池的当前温度和已循环次数；

修正模块，用于获取所述电池的额定容量，并根据所述当前温度和已循环次数对所述电池的额定容量进行修正，以获取所述电池的实际容量；以及

计算模块，用于根据所述实际容量计算所述电池的荷电状态SOC。

7.如权利要求6所述的计算装置，其特征在于，所述检测模块包括：

记录单元，用于记录所述电池充电时的电流值和持续时间；以及

计算单元，用于根据所述电流值和持续时间计算所述电池的已循环次数。

8.如权利要求6所述的计算装置，其特征在于，建立所述电池容量查值表，其中，所述电池容量查值表中包括至少一组温度和已循环次数数据以及所述温度和已循环次数数据对应的所述电池的实际容量，所述修正模块包括：

匹配单元，用于根据所述当前温度和已循环次数和预设的电池容量表进行匹配；以及

获取单元，用于在匹配到所述当前温度和已循环次数时，获取所述温度和已循环次数数据对应的所述电池的实际容量。

9.如权利要求8所述的计算装置，其特征在于，分别在不同的温度下对所述电池进行循环充放电测试，并在所述循环充放电测试过程中记录所述电池在所述不同温度下对应的已循环次数和当前电池容量，以及建立所述不同的温度和在所述不同温度下对应的已循环次数关联，并生成所述电池容量查值表。

10.如权利要求6所述的计算装置，其特征在于，所述计算模块包括：

检测单元，用于检测所述电池的当前电量；以及

计算单元，用于根据所述电池的当前电量和实际容量计算所述电池的荷电状态SOC。