CN105403839B - 电池荷电状态的估计方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种电池荷电状态的估计方法和装置，该电池荷电状态的估计方法包括获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式；根据当前开路电压和电池所处环境的当前温度获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态；根据电池的充电容量、放电容量，以及当前温度下的额定容量获取与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态；根据电池荷电状态的估计表达式、第一电池荷电状态，以及第二电池荷电状态估计电池荷电状态。通过本发明能够有效提升电池荷电状态的估计精度。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池荷电状态的估计方法和装置。
背景技术
动力电池是电动汽车能量来源，决定着整车系统安全性能，运行效率和可靠性，因此需要对电池进行必要的管理和控制。
电池荷电状态(State Of Charge，SOC)是电池管理系统中最重要的参数之一，通过估计电池的SOC能判断电池组之间性能差异，避免电池出现过充过放，并且能估计出电动汽车的续驶里程，因此对电池SOC进行准确的估计是非常必要的，具有重要的现实意义。由于SOC不能直接测量，并且电动汽车运行时电池呈现出很强的非线性变化，造成现有的SOC估计算法的准确性普遍偏低。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种电池荷电状态的估计方法，能够有效提升电池荷电状态的估计精度。
本发明的另一个目的在于提出一种电池荷电状态的估计装置。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的电池荷电状态的估计方法，包括：获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式；计算电池内阻的当前阻值，并根据所述电池内阻的当前阻值计算电池的当前开路电压；根据所述当前开路电压和电池所处环境的当前温度获取与所述当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态；根据所述电池的充电容量、放电容量，以及所述当前温度下的额定容量获取与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态；根据所述电池荷电状态的估计表达式、所述第一电池荷电状态，以及所述第二电池荷电状态估计电池荷电状态。
本发明第一方面实施例提出的电池荷电状态的估计方法，通过获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，并获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态，以及与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态，根据电池荷电状态的估计表达式、第一电池荷电状态，以及第二电池荷电状态估计电池荷电状态，能够有效提升电池荷电状态的估计精度。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的电池荷电状态的估计装置，包括：获取模块，用于获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式；当前开路电压计算模块，用于计算电池内阻的当前阻值，并根据所述电池内阻的当前阻值计算电池的当前开路电压；第一电池荷电状态获取模块，用于根据所述当前开路电压和电池所处环境的当前温度获取与所述当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态；第二电池荷电状态获取模块，用于根据所述电池的充电容量、放电容量，以及所述当前温度下的额定容量获取与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态；电池荷电状态估计模块，用于根据所述电池荷电状态的估计表达式、所述第一电池荷电状态，以及所述第二电池荷电状态估计电池荷电状态。
本发明第二方面实施例提出的电池荷电状态的估计装置，通过获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，并获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态，以及与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态，根据电池荷电状态的估计表达式、第一电池荷电状态，以及第二电池荷电状态估计电池荷电状态，能够有效提升电池荷电状态的估计精度。
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是本发明一实施例提出的电池荷电状态的估计方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中磷酸铁锂电池的OCV与SOC关系曲线示意图；
图3是本发明另一实施例提出的电池荷电状态的估计方法的流程示意图；
图4是本发明另一实施例提出的电池荷电状态的估计装置的结构示意图；
图5是本发明另一实施例提出的电池荷电状态的估计装置的结构示意图。
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。
图1是本发明一实施例提出的电池荷电状态的估计方法的流程示意图，该电池荷电状态的估计方法包括：
S11：获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式。
现有技术中，电池的化学成分和工艺不尽相同，电池在静态状态下的开路电压(Open Circuit Voltage，OCV)与荷电状态SOC之间的关系随电池种类的不同而呈现不同的关系。
例如：三元电池的SOC可以通过测量电池的OCV确定，三元电池的SOC同OCV成线性关系；而磷酸铁锂电池的SOC在20％～85％阶段OCV基本处在3.2V～3.3V之间，通过OCV确定SOC非常困难。
而电流积分可以真实反映电池的充放电过程中的电池容量，但是，电池容量受温度影响较大，单纯采用电流积分不能消除温度对电池容量的影响。
因此，本发明实施例综合考虑通过电池的OCV以及电流积分估算电池SOC。
其中，不同的荷电状态区间包括第一荷电状态区间、第二荷电状态区间，以及第三荷电状态区间，第一荷电状态区间为电池的当前电量消耗至小于第一预设电量的荷电状态区间，第二荷电状态区间为电池的当前电量消耗至大于第一预设电量且小于第二预设电量的荷电状态区间，第三荷电状态区间为电池的当前电量消耗至大于第二预设电量的荷电状态区间。
其中，第一预设电量例如为20％总电量，第二预设电量例如为70％总电量。
本实施例中以磷酸铁锂电池示例，如图2所示，磷酸铁锂电池的OCV与SOC关系曲线示意图。其中，纵坐标表示磷酸铁锂电池的当前开路电压OCV，横坐标表示在当前开路电压OCV下电池的荷电状态SOC。典型的荷电状态区间分为3段，分别标识为A段、B段，以及C段，其中，A段为第一荷电状态区间、B段为第二荷电状态区间，以及C段为第三荷电状态区间。A段可以是电池的当前电量消耗至小于20％总电量之后的荷电状态区间，在A段内，在充入单位容量的电量时，OCV的变化速率比较陡峭。B段是电池的当前电量消耗至介于20％～70％总电量的荷电状态区间，在B段内，OCV的变化范围在50mV，电池的OCV与SOC不成线性关系，因此无法准确表征电池的SOC，C段是电池的当前电量消耗至大于70％总电量的荷电状态区间，在C段内，随着电池SOC的增大，电池的OCV会出现较明显的上升。
可选地，电池荷电状态的估计表达式包括第一系数和第二系数，不同的荷电状态区间对应的第一系数和第二系数不同，其中，第一系数为开路电压影响因子，第二系数为电流积分影响因子，第一系数与第二系数的和为1。
本发明实施例中，在如图2所示的B段内，通过OCV检测计算SOC会产生较大的误差，利用Ah积分估算SOC会产生较小的误差，而在A段和C段内，利用OCV计算SOC有较小的误差，因此，在B段内为了提高SOC的估算精度，当采用OCV计算SOC误差较大时，增大电流积分影响因子，在A段和C段内，当电流积分不能及时有效反应当前电池SOC时，则增大开路电压影响因子。
S12：计算电池内阻的当前阻值，并根据电池内阻的当前阻值计算电池的当前开路电压。
其中，电池的当前开路电压可以用vocv表示。
开路电压指在外电路断开时，电池两个极端间的电位差。
可选地，电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻。
电池内阻的当前阻值包括欧姆内阻的当前阻值和极化内阻的当前阻值。
其中，电池欧姆内阻的当前阻值可以用RO表示，电池极化内阻的当前阻值可以用RP表示。
具体地，可以通过检测电池的充电电流或者放电电流，通过公式R＝U/I计算得出RO,RO与电池所处环境的当前温度，以及电池SOC有关，而电池RP一般发生在电池较长时间大电流放电的工作情况，极化内阻同电池的温度、电池SOC、电流大小相关，可以通过实验方法进行估算。
可选地，根据电池内阻的当前阻值计算电池的当前开路电压，包括：根据电池内阻的当前阻值和电池所处的状态对应的公式计算电池的当前开路电压，其中，电池所处的状态包括充电状态和放电状态。
S13：根据当前开路电压和电池所处环境的当前温度获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态。
其中，电池所处环境的当前温度可以用T表示，第一电池荷电状态可以用SOCocv表示。
具体地，可以通过电池的当前开路电压vocv与电池所处环境的当前温度，获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态。
S14：根据电池的充电容量、放电容量，以及当前温度下的额定容量获取与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态。
其中，第二电池荷电状态可以用SOCAh表示，SOCAh表示与电池的电流积分对应的电池荷电状态。
电池的充电容量表示在一定的条件下，将电池的电量充满所需要的电量，可以用Ahchg表示。
放电容量表示在一定的放电率、温度，以及终止电压等条件下，电池能够放出的电量，可以用Ahdischg表示。
额定容量表示是设计与生产时的规定的电池的容量，可以用Ahnorm表示，Ahnorm随电池所处环境的温度的变化而变化。
S15：根据电池荷电状态的估计表达式、第一电池荷电状态，以及第二电池荷电状态估计电池荷电状态。
可选地，可以判断当前开路电压对应的荷电状态区间，得到当前荷电状态区间；根据与当前荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，以及第一电池荷电状态和第二电池荷电状态估计电池荷电状态。
本实施例中，通过获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，并获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态，以及与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态，根据电池荷电状态的估计表达式、第一电池荷电状态，以及第二电池荷电状态估计电池荷电状态，能够有效提升电池荷电状态的估计精度。
图3是本发明另一实施例提出的电池荷电状态的估计方法的流程示意图，该电池荷电状态的估计方法包括：
S301：获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式。
例如，电池荷电状态的估计表达式可以表示如下：
SOC＝(K1×SOCocv+K2×SOCAh)×100％；
其中，K1为开路电压影响因子，K2为电流积分影响因子，SOCocv为第一电池荷电状态，即与电池的当前开路电压对应的电池荷电状态,SOCAh为第二电池荷电状态，即与电池的电流积分对应的电池荷电状态，SOC为待估计的电池荷电状态。
具体地，针对待估计荷电状态的电池，可以获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式中的参数K1、K2的值不同，其中，0<K1、K2<1，且K1+K2＝1。
在本发明实施例中，如图2所示，在A段内，设置K1>K2；在B段内，需要综合考虑电池的电流积分对应的电池荷电状态，因此，可以对K1、K2设置相等的数值；在C段内，设置K1>K2；在充电状态末端，即在C段中OCV达到最大值时，此时电池达到停止充电条件，或者满足停止充电规定条件时，设置K1＝1，K2＝0；在放电末端，即在A段中OCV达到最小值0V时，设置K1＝1，K2＝0。
例如，如图2所示，在A段内，可以设置K1＝0.9，K2＝0.1，在B段内，设置K1＝0.5，K2＝0.5，在C段内，设置K1＝0.9，K2＝0.1。
S302：计算电池内阻的当前阻值。
具体地，可以通过检测电池的充电电流或者放电电流，通过公式R＝U/I计算得出RO，可以通过实验的方法统计出电池的极化内阻RP与电池所处环境的当前温度、SOC，以及电流的关系数据MAP表，如表1所示，为常温下，电池的SOC和电流与极化内阻RP之间的关系数据MAP表。
| SOC(％) | 10(A) | 20(A) | 50(A) | 80(A) | 100(A) | 200(A) |
| 0％ | 5 | 7 | 9 | 12 | 15 | 20 |
| 10％ | 6 | 8 | 9 | 14 | 16 | 21 |
| 30％ | 6 | 9 | 9 | 13 | 16 | 19 |
| 50％ | 5 | 8 | 10 | 12 | 15 | 24 |
| 70％ | 7 | 7 | 9 | 11 | 17 | 25 |
| 80％ | 6 | 9 | 10 | 13 | 18 | 25 |
| 100％ | 5 | 9 | 10 | 15 | 19 | 30 |
表1
例如，如表1所示，当电流为10(A)，电池的SOC为30％时，对应的电池的极化内阻RP为6欧姆，当电流为20(A)，电池的SOC为80％时，对应的电池的极化内阻RP为9欧姆，
S303：根据电池内阻的当前阻值和电池所处的状态对应的公式计算电池的当前开路电压。
其中，电池所处的状态包括充电状态和放电状态。
电池的当前开路电压可以用vocv表示。
开路电压指在外电路断开时，电池两个极端间的电位差。
具体地，当电池所处的状态为充电状态时，电池的当前开路电压的计算公式表示如下：
vocv＝vnow-I×(RO+RP)；
其中，vocv表示电池的当前开路电压，vnow表示电池当前电压值，I表示电池的充电电流。
当电池所处的状态为放电状态时，电池的当前开路电压的计算公式表示如下：
vocv＝vnow+I×(RO+RP)；
其中，vocv表示电池的当前开路电压，vnow表示电池当前电压值，I表示电池的充电电流。
S304：根据当前开路电压和电池所处环境的当前温度获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态。
其中，电池所处环境的当前温度可以用T表示，第一电池荷电状态可以用SOCocv表示。
具体地，可以获取电池的当前开路电压与对应的电池荷电状态的数据表，通过电池的当前开路电压vocv与电池所处环境的当前温度，获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态。
在本实施例中，可以通过实验的方法预先统计出电池的当前开路电压与对应的电池荷电状态的数据表。
如表2所示，为常温状态下电池的当前开路电压同SOC的关系数据表。
表2
S305：根据电池的充电容量、放电容量，以及当前温度下的额定容量获取与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态。
具体地，获取与电流积分对应的电池荷电状态的计算公式可以表示如下：
其中，Ahnorm表示额定容量，Ahdischg表示放电容量，Ahchg表示充电容量，SOCAh表示与电池的电流积分对应的电池荷电状态，即第二电池荷电状态。
S306：判断当前开路电压对应的荷电状态区间，得到当前荷电状态区间。
具体地，可以根据电池的OCV与SOC关系曲线，判断出当前开路电压对应的荷电状态区间。
S307：根据与当前荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，以及第一电池荷电状态和第二电池荷电状态估计电池荷电状态。
例如，如图2所示，如果电池的当前荷电状态区间为A段，则采用K1＝0.9，K2＝0.1的电池荷电状态的估计表达式，即SOC＝(0.9×SOCocv+0.1×SOCAh)×100％估计电池荷电状态，同理，如果电池的当前荷电状态区间为B段或者C段，则选取对应的电池荷电状态的估计表达式估计电池荷电状态。
本实施例中，通过获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，根据电池内阻的当前阻值和电池所处的状态对应的公式计算电池的当前开路电压，并根据当前开路电压和电池所处环境的当前温度获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态，以及根据电池的充电容量、放电容量，以及当前温度下的额定容量获取与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态，根据电池荷电状态的估计表达式、第一电池荷电状态，以及第二电池荷电状态估计电池荷电状态，由于综合考虑电池的OCV以及电流积分估算电池SOC，能够有效提升电池荷电状态的估计精度。
图4是本发明另一实施例提出的电池荷电状态的估计装置的结构示意图，该电池荷电状态的估计装置40包括获取模块401、当前开路电压计算模块402、第一电池荷电状态获取模块403、第二电池荷电状态获取模块404，以及电池荷电状态估计模块405。
获取模块401，用于获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式。
现有技术中，电池的化学成分和工艺不尽相同，电池在静态状态下的开路电压(Open Circuit Voltage，OCV)与荷电状态SOC之间的关系随电池种类的不同而呈现不同的关系。
例如：三元电池的SOC可以通过测量电池的OCV确定，三元电池的SOC同OCV成线性关系；而磷酸铁锂电池的SOC在20％～85％阶段OCV基本处在3.2V～3.3V之间，通过OCV确定SOC非常困难。
而电流积分可以真实反映电池的充放电过程中的电池容量，但是，电池容量受温度影响较大，单纯采用电流积分不能消除温度对电池容量的影响。
因此，本发明实施例综合考虑通过电池的OCV以及电流积分估算电池SOC。
其中，不同的荷电状态区间包括第一荷电状态区间、第二荷电状态区间，以及第三荷电状态区间，第一荷电状态区间为电池的当前电量消耗至小于第一预设电量的荷电状态区间，第二荷电状态区间为电池的当前电量消耗至大于第一预设电量且小于第二预设电量的荷电状态区间，第三荷电状态区间为电池的当前电量消耗至大于第二预设电量的荷电状态区间。
其中，第一预设电量例如为20％总电量，第二预设电量例如为70％总电量。
本实施例中以磷酸铁锂电池示例，如图2所示，磷酸铁锂电池的OCV与SOC关系曲线示意图。其中，纵坐标表示磷酸铁锂电池的当前开路电压OCV，横坐标表示在当前开路电压OCV下电池的荷电状态SOC。典型的荷电状态区间分为3段，分别标识为A段、B段，以及C段，其中，A段为第一荷电状态区间、B段为第二荷电状态区间，以及C段为第三荷电状态区间。A段可以是电池的当前电量消耗至小于20％总电量之后的荷电状态区间，在A段内，在充入单位容量的电量时，OCV的变化速率比较陡峭。B段是电池的当前电量消耗至介于20％～70％总电量的荷电状态区间，在B段内，OCV的变化范围在50mV，电池的OCV与SOC不成线性关系，因此无法准确表征电池的SOC，C段是电池的当前电量消耗至大于70％总电量的荷电状态区间，在C段内，随着电池SOC的增大，电池的OCV会出现较明显的上升。
可选地，电池荷电状态的估计表达式包括第一系数和第二系数，不同的荷电状态区间对应的第一系数和第二系数不同，其中，第一系数为开路电压影响因子，第二系数为电流积分影响因子，第一系数与第二系数的和为1。
本发明实施例中，在如图2所示的B段内，通过OCV检测计算SOC会产生较大的误差，利用Ah积分估算SOC会产生较小的误差，而在A段和C段内，利用OCV计算SOC有较小的误差，因此，在B段内为了提高SOC的估算精度，当采用OCV计算SOC误差较大时，增大电流积分影响因子，在A段和C段内，当电流积分不能及时有效反应当前电池SOC时，则增大开路电压影响因子。
当前开路电压计算模块402，用于计算电池内阻的当前阻值，并根据电池内阻的当前阻值计算电池的当前开路电压。
其中，电池的当前开路电压可以用vocv表示。
开路电压指在外电路断开时，电池两个极端间的电位差。
可选地，电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻。
电池内阻的当前阻值包括欧姆内阻的当前阻值和极化内阻的当前阻值。
其中，电池欧姆内阻的当前阻值可以用RO表示，电池极化内阻的当前阻值可以用RP表示。
具体地，可以通过检测电池的充电电流或者放电电流，通过公式R＝U/I计算得出RO，可以通过实验的方法统计出电池的极化内阻RP与电池所处环境的当前温度、SOC，以及电流的关系数据MAP表，如表1所示，为常温下，电池的SOC和电流与极化内阻RP之间的关系数据MAP表。
| SOC(％) | 10(A) | 20(A) | 50(A) | 80(A) | 100(A) | 200(A) |
| 0％ | 5 | 7 | 9 | 12 | 15 | 20 |
| 10％ | 6 | 8 | 9 | 14 | 16 | 21 |
| 30％ | 6 | 9 | 9 | 13 | 16 | 19 |
| 50％ | 5 | 8 | 10 | 12 | 15 | 24 |
| 70％ | 7 | 7 | 9 | 11 | 17 | 25 |
| 80％ | 6 | 9 | 10 | 13 | 18 | 25 |
| 100％ | 5 | 9 | 10 | 15 | 19 | 30 |
表1
可选地，电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，当前开路电压计算模块402具体用于：根据电池内阻的当前阻值和电池所处的状态对应的公式计算电池的当前开路电压，其中，电池所处的状态包括充电状态和放电状态。
其中，电池所处的状态包括充电状态和放电状态。
具体地，当电池所处的状态为充电状态时，电池的当前开路电压的计算公式表示如下：
vocv＝vnow-I×(RO+RP)；
其中，vocv表示电池的当前开路电压，vnow表示电池当前电压值，I表示电池的充电电流。
当电池所处的状态为放电状态时，电池的当前开路电压的计算公式表示如下：
vocv＝vnow+I×(RO+RP)；
其中，vocv表示电池的当前开路电压，vnow表示电池当前电压值，I表示电池的充电电流。
第一电池荷电状态获取模块403，用于根据当前开路电压和电池所处环境的当前温度获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态。
具体地，可以获取电池的当前开路电压与对应的电池荷电状态的数据表，通过电池的当前开路电压vocv与电池所处环境的当前温度，获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态。
在本实施例中，可以通过实验的方法预先统计出电池的当前开路电压与对应的电池荷电状态的数据表。如表2所示，为常温状态下电池的当前开路电压同SOC的关系数据表。
表2
第二电池荷电状态获取模块404，用于根据电池的充电容量、放电容量，以及当前温度下的额定容量获取与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态。
其中，第二电池荷电状态可以用SOCAh表示，SOCAh表示与电池的电流积分对应的电池荷电状态。
电池的充电容量表示在一定的条件下，将电池的电量充满所需要的电量，可以用Ahchg表示。
放电容量表示在一定的放电率、温度，以及终止电压等条件下，电池能够放出的电量，可以用Ahdischg表示。
额定容量表示是设计与生产时的规定的电池的容量，可以用Ahnorm表示，Ahnorm随电池所处环境的温度的变化而变化。
具体地，获取与电流积分对应的电池荷电状态的计算公式可以表示如下：
其中，Ahnorm表示额定容量，Ahdischg表示放电容量，Ahchg表示充电容量，SOCAh表示与电池的电流积分对应的电池荷电状态，即第二电池荷电状态。
电池荷电状态估计模块405，用于根据电池荷电状态的估计表达式、第一电池荷电状态，以及第二电池荷电状态估计电池荷电状态。
可选地，另一个实施例中，如图5所示，电池荷电状态估计模块405包括：
当前荷电状态区间获取子模块4051，用于判断当前开路电压对应的荷电状态区间，得到当前荷电状态区间。
具体地，可以根据电池的OCV与SOC关系曲线，判断出当前开路电压对应的荷电状态区间。
电池荷电状态估计子模块4052，用于根据与当前荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，以及第一电池荷电状态和第二电池荷电状态估计电池荷电状态。
例如，如图2所示，如果电池的当前荷电状态区间为A段，则采用K1＝0.9，K2＝0.1的电池荷电状态的估计表达式，即SOC＝(0.9×SOCocv+0.1×SOCAh)×100％估计电池荷电状态，同理，如果电池的当前荷电状态区间为B段或者C段，则选取对应的电池荷电状态的估计表达式估计电池荷电状态。
本实施例中，通过获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，并获取与当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态，以及与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态，根据电池荷电状态的估计表达式、第一电池荷电状态，以及第二电池荷电状态估计电池荷电状态，能够有效提升电池荷电状态的估计精度。
需要说明的是，在本发明的描述中，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。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。
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。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种估计机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个估计机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种电池荷电状态的估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，其中，不同的所述荷电状态区间包括第一荷电状态区间、第二荷电状态区间和第三荷电状态区间，所述第一荷电状态区间为电池的当前电量消耗至小于第一预设电量的荷电状态区间，所述第二荷电状态区间为电池的当前电量消耗至大于第一预设电量且小于第二预设电量的荷电状态区间，所述第三荷电状态区间为电池的当前电量消耗至大于第二预设电量的荷电状态区间，所述电池荷电状态的估计表达式包括第一系数和第二系数，所述不同的荷电状态区间对应的所述第一系数和所述第二系数不同，其中，所述第一系数为开路电压影响因子，所述第二系数为电流积分影响因子，在所述第一荷电状态区间和所述第三荷电状态区间内，设置所述第一系数大于所述第二系数，在所述第二荷电状态区间内设置所述第一系数等于所述第二系数；
计算电池内阻的当前阻值，并根据所述电池内阻的当前阻值计算电池的当前开路电压；
根据所述当前开路电压和电池所处环境的当前温度获取与所述当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态；
根据所述电池的充电容量、放电容量，以及所述当前温度下的额定容量获取与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态；
根据所述电池荷电状态的估计表达式、所述第一电池荷电状态，以及所述第二电池荷电状态估计电池荷电状态。
2.如权利要求1所述的电池荷电状态的估计方法，其特征在于，所述电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，所述根据所述电池内阻的当前阻值计算电池的当前开路电压，包括：
根据所述电池内阻的当前阻值和所述电池所处的状态对应的公式计算电池的当前开路电压，其中，所述电池所处的状态包括充电状态和放电状态。
3.如权利要求2所述的电池荷电状态的估计方法，其特征在于，所述不同的荷电状态区间包括第一荷电状态区间、第二荷电状态区间，以及第三荷电状态区间，所述第一荷电状态区间为所述电池的当前电量消耗至小于第一预设电量的荷电状态区间，所述第二荷电状态区间为所述电池的当前电量消耗至大于所述第一预设电量且小于第二预设电量的荷电状态区间，所述第三荷电状态区间为所述电池的当前电量消耗至大于所述第二预设电量的荷电状态区间，其中，所述第一预设电量小于所述第二预设电量。
4.如权利要求2所述的电池荷电状态的估计方法，其特征在于，所述根据所述电池荷电状态的估计表达式、所述第一电池荷电状态，以及所述第二电池荷电状态估计电池荷电状态，包括：
判断所述当前开路电压对应的荷电状态区间，得到当前荷电状态区间；
根据与所述当前荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，以及所述第一电池荷电状态和所述第二电池荷电状态估计电池荷电状态。
5.如权利要求1所述的电池荷电状态的估计方法，其特征在于，所述第一系数与所述第二系数的和为1。
6.一种电池荷电状态的估计装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取不同的荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，其中，不同的所述荷电状态区间包括第一荷电状态区间、第二荷电状态区间和第三荷电状态区间，所述第一荷电状态区间为电池的当前电量消耗至小于第一预设电量的荷电状态区间，所述第二荷电状态区间为电池的当前电量消耗至大于第一预设电量且小于第二预设电量的荷电状态区间，所述第三荷电状态区间为电池的当前电量消耗至大于第二预设电量的荷电状态区间，所述电池荷电状态的估计表达式包括第一系数和第二系数，所述不同的荷电状态区间对应的所述第一系数和所述第二系数不同，其中，所述第一系数为开路电压影响因子，所述第二系数为电流积分影响因子，在所述第一荷电状态区间和所述第三荷电状态区间内，设置所述第一系数大于所述第二系数，在所述第二荷电状态区间内设置所述第一系数等于所述第二系数；
当前开路电压计算模块，用于计算电池内阻的当前阻值，并根据所述电池内阻的当前阻值计算电池的当前开路电压；
第一电池荷电状态获取模块，用于根据所述当前开路电压和电池所处环境的当前温度获取与所述当前开路电压对应的电池荷电状态，得到第一电池荷电状态；
第二电池荷电状态获取模块，用于根据所述电池的充电容量、放电容量，以及所述当前温度下的额定容量获取与电流积分对应的电池荷电状态，得到第二电池荷电状态；
电池荷电状态估计模块，用于根据所述电池荷电状态的估计表达式、所述第一电池荷电状态，以及所述第二电池荷电状态估计电池荷电状态。
7.如权利要求6所述的电池荷电状态的估计装置，其特征在于，所述电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，所述当前开路电压计算模块具体用于：
根据所述电池内阻的当前阻值和所述电池所处的状态对应的公式计算电池的当前开路电压，其中，所述电池所处的状态包括充电状态和放电状态。
8.如权利要求7所述的电池荷电状态的估计装置，其特征在于，所述不同的荷电状态区间包括第一荷电状态区间、第二荷电状态区间，以及第三荷电状态区间，所述第一荷电状态区间为所述电池的当前电量消耗至小于第一预设电量的荷电状态区间，所述第二荷电状态区间为所述电池的当前电量消耗至大于所述第一预设电量且小于第二预设电量的荷电状态区间，所述第三荷电状态区间为所述电池的当前电量消耗至大于所述第二预设电量的荷电状态区间，其中，所述第一预设电量小于所述第二预设电量。
9.如权利要求7所述的电池荷电状态的估计装置，其特征在于，所述电池荷电状态估计模块包括：
当前荷电状态区间获取子模块，用于判断所述当前开路电压对应的荷电状态区间，得到当前荷电状态区间；
电池荷电状态估计子模块，用于根据与所述当前荷电状态区间对应的电池荷电状态的估计表达式，以及所述第一电池荷电状态和所述第二电池荷电状态估计电池荷电状态。
10.如权利要求6所述的电池荷电状态的估计装置，其特征在于，所述第一系数与所述第二系数的和为1。
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| CN107677967B (zh) * | 2017-09-29 | 2020-08-07 | 北京三快在线科技有限公司 | 确定电池电量的方法及装置 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102347627A (zh) * | 2010-07-22 | 2012-02-08 | 株式会社日立制作所 | 电池控制系统及其控制方法 |
| CN102540086A (zh) * | 2010-10-29 | 2012-07-04 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 带选择充电状态加权缩放方法 |
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Family Cites Families (3)
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102347627A (zh) * | 2010-07-22 | 2012-02-08 | 株式会社日立制作所 | 电池控制系统及其控制方法 |
| CN102540086A (zh) * | 2010-10-29 | 2012-07-04 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 带选择充电状态加权缩放方法 |
| CN102930173A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-02-13 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种锂离子电池荷电状态在线估算方法 |
| CN104682487A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-06-03 | 华北科技学院 | 一种矿用动力电池 |
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