CN105652206A - 一种电池组Soc估算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电池领域，提供了一种电池组Soc估算方法，包括：获取电池组内所包括的多个电池模块各自的Soc值；对多个电池模块各自的Soc值进行排序以后获取最大Soc值和最小Soc值；根据最大Soc值和最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带；利用加权计算电池组的组Soc值；判断组Soc值是否在下段警戒带或者上段警戒带内；如果组Soc值不在下段警戒带或者上段警戒带内，则输出所述组Soc值。本发明还提供了一种电池组Soc估算系统。本发明的技术方案能有效延长电池组使用寿命，同时保证了电池组Soc显示的连续平滑性，提高用户体验。

Description

一种电池组Soc估算方法及系统

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池组Soc估算方法及系统。

背景技术

电池组荷电状态(StateofCharge，Soc)是电动汽车电池组的最重要参数之一，实际应用中，电池组是由多个电池模块通过串并联组合而成，一般地，电池管理系统会对这些电池模块进行Soc估算，然后通过这些模块Soc来评价整个电池组的Soc。

目前还没有一个统一的使用各电池模块Soc衡量整个电池组Soc的方法，现在主要的估算方法是通过各电池模块的平均电压来评估电池组Soc，又或者通过电池组总电压和总电流来进行电池组Soc估算，但是电池组是一个组合体，各电池模块的差异性导致了电池组内部的不一致性，单纯使用平均值来评估电池组Soc，只能反映了电池组的整体平均Soc状态，在电池组充、放电过程中，如果以这种整体的平均Soc达到100％或者0％作为充满或者放空的依据，必将使得电池组中的某些电池模块过度充电或过度放电，从而大大降低了电池组寿命。

因此，如何准确、合理地使用这些电池模块Soc来评价电池组Soc，并且能有利于延长电池组的使用寿命一直是业界亟需改进的目标。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种电池组Soc估算方法及系统，旨在解决现有技术中无法准确、合理地评价电池组Soc进而导致电池组的使用寿命较低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电池组Soc估算方法，包括：

获取所述电池组内所包括的多个电池模块各自的Soc值；

对所述多个电池模块各自的Soc值进行排序以后获取最大Soc值和最小Soc值；

根据所述最大Soc值和所述最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带；

利用加权计算所述电池组的组Soc值；

判断所述组Soc值是否在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内；

如果所述组Soc值不在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则输出所述组Soc值。

优选的，所述最大Soc值和所述最小Soc值分别记为SOCmax和SOCmin，其中，所述根据所述最大Soc值和所述最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带的步骤包括：

利用Band_low＝SOCmax-SOCmin计算下段警戒带，并利用Band_top＝1-(SOCmax-SOCmin)计算上段警戒带，其中，Band_low表示下段警戒带，Band_top表示上段警戒带。

优选的，所述利用加权计算所述电池组的组Soc值的步骤包括：

利用PackSoC＝SOCmax*SOCmid+SOCmin*SOCmid计算所述电池组的组Soc值，其中，PackSoC表示组Soc值，SOCmid表示SOCmax和SOCmin的平均值。

优选的，在判断所述组Soc值是否在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内的步骤之后，所述方法还包括：

如果所述组Soc值在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则计算加速收敛系数rate，当处于上段警戒带内时，rate＝(1-PackSoC)/(1-SOCmax)，当处于下段警戒带内时，rate＝PackSoC/SOCmin。

优选的，所述方法还包括：

根据计算得到的所述加速收敛系数rate，更新组Soc值的计算公式为PackSoC(k+1)＝PackSoC(k)+rate*△soc，其中，PackSoC(k)表示原始的组Soc值，PackSoC(k+1)表示更新后的Soc值。

另一方面，本发明还提供一种电池组Soc估算系统，包括：

获取模块，用于获取所述电池组内所包括的多个电池模块各自的Soc值；

排序模块，用于对所述多个电池模块各自的Soc值进行排序以后获取最大Soc值和最小Soc值；

设置模块，用于根据所述最大Soc值和所述最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带；

计算模块，用于利用加权计算所述电池组的组Soc值；

判断模块，用于判断所述组Soc值是否在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内；

输出模块，用于如果所述组Soc值不在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则输出所述组Soc值。

优选的，所述最大Soc值和所述最小Soc值分别记为SOCmax和SOCmin，其中，所述设置模块，具体用于利用Band_low＝SOCmax-SOCmin计算下段警戒带，并利用Band_top＝1-(SOCmax-SOCmin)计算上段警戒带，其中，Band_low表示下段警戒带，Band_top表示上段警戒带。

优选的，所述计算模块具体用于利用PackSoC＝SOCmax*SOCmid+SOCmin*SOCmid计算所述电池组的组Soc值，其中，PackSoC表示组Soc值，SOCmid表示SOCmax和SOCmin的平均值。

优选的，所述电池组Soc估算系统还包括：

加速模块，用于如果所述组Soc值在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则计算加速收敛系数rate，当处于上段警戒带内时，rate＝(1-PackSoC)/(1-SOCmax)，当处于下段警戒带内时，rate＝PackSoC/SOCmin。

优选的，所述电池组Soc估算系统还包括：

更新模块，用于根据计算得到的所述加速收敛系数rate，更新组Soc值的计算公式为PackSoC(k+1)＝PackSoC(k)+rate*△soc，其中，PackSoC(k)表示原始的组Soc值，PackSoC(k+1)表示更新后的Soc值。

本发明的技术方案能有效延长电池组使用寿命，同时保证了电池组Soc显示的连续平滑性，提高用户体验。

附图说明

图1为本发明一实施方式中电池组Soc估算方法流程图；

图2为本发明一实施方式中电池组Soc估算系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明具体实施方式提供了一种电池组Soc估算方法，主要包括如下步骤：

S11、获取所述电池组内所包括的多个电池模块各自的Soc值；

S12、对所述多个电池模块各自的Soc值进行排序以后获取最大Soc值和最小Soc值；

S13、根据所述最大Soc值和所述最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带；

S14、利用加权计算所述电池组的组Soc值；

S15、判断所述组Soc值是否在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内；

S16、如果所述组Soc值不在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则输出所述组Soc值。

本发明所提供的一种电池组Soc估算方法，能有效延长电池组使用寿命，同时保证了电池组Soc显示的连续平滑性，提高用户体验。

以下将对本发明所提供的一种电池组Soc估算方法进行详细说明。

请参阅图1，为本发明一实施方式中电池组Soc估算方法流程图。

在步骤S11中，获取所述电池组内所包括的多个电池模块各自的Soc值。

在本实施方式中，纯电动汽车上都配置有动力电池组用于供电，电池组是由多个电池模块通过串、并联的方式组合而成，每一个电池模块都包括其各自的Soc值，且多个电池模块的Soc值并非完全相同，有的值大，有的值小，通常，电池管理系统会对这些电池模块进行Soc值估算，然后通过这些模块Soc来评价整个电池组的Soc。

在步骤S12中，对所述多个电池模块各自的Soc值进行排序以后获取最大Soc值和最小Soc值。

在本实施方式中，利用电池管理系统对所述多个电池模块各自的Soc值进行排序，获取到的最大Soc值记为SOCmax，获取到的最小Soc值记为SOCmin。在本实施方式中，通过选取电池组内多个电池模块Soc中的最大、最小值作为电池组Soc参考量。

在步骤S13中，根据所述最大Soc值和所述最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带。

在本实施方式中，所述根据所述最大Soc值和所述最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带的步骤S13包括：

利用Band_low＝SOCmax-SOCmin计算下段警戒带，并利用Band_top＝1-(SOCmax-SOCmin)计算上段警戒带，其中，Band_low表示下段警戒带，Band_top表示上段警戒带。在本实施方式中，通过设置上段警戒带和下段警戒带可以有效防止在电池组充、放电过程中，电池组中的某些电池模块过度充电或过度放电。

在步骤S14中，利用加权计算所述电池组的组Soc值。

在本实施方式中，所述利用加权计算所述电池组的组Soc值的步骤S14包括：

利用PackSoC＝SOCmax*SOCmid+SOCmin*SOCmid计算所述电池组的组Soc值，其中，PackSoC表示组Soc值，SOCmid表示SOCmax和SOCmin的平均值。

在本实施方式中，将0％～100％全段Soc分为三段，上下段的边界根据电池模块的最大Soc值和最小Soc值各设置一警戒线，进而使得将0％～100％全段Soc分为上段警戒带、中段、下段警戒带这三段，其中在中段Soc将最大Soc值和最小Soc值的加权求和值作为电池组的组Soc值。在本实施方式中，中段是在非警戒带，在非警戒带内采用最大最小Soc值加权计算电池组Soc值，能有效反应电池组在Soc中段的整体Soc趋势。

在步骤S15中，判断所述组Soc值是否在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内。

在步骤S16中，如果所述组Soc值不在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则输出所述组Soc值。

在本实施方式中，如果步骤S14计算得到的PackSoC值不在下段警戒带或者上段警戒带内，则直接输出PackSoC值。

如果步骤S14计算得到的组Soc值(即PackSoC值)在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则在步骤S17中，计算加速收敛系数rate。

在本实施方式中，当步骤S14计算得到的组Soc值处于上段警戒带内时，加速收敛系数rate＝(1-PackSoC)/(1-SOCmax)，当步骤S14计算得到的组Soc值处于下段警戒带内时，加速收敛系数rate＝PackSoC/SOCmin。在本实施方式中，在警戒带内设计了加速收敛系数，从而保证输出的电池组Soc能在最小Soc电池模块放电到0％Soc时以及在最大Soc电池模块充电到100％Soc时同时收敛。

在步骤S18中，根据计算得到的所述加速收敛系数rate，更新组Soc值的计算公式为PackSoC(k+1)＝PackSoC(k)+rate*△soc，其中，PackSoC(k)表示原始的组Soc值，PackSoC(k+1)表示更新后的Soc值。

在本实施方式中，将0％～100％全段Soc分为三段，上下段的边界根据电池模块的最大、最小Soc值各设置一警戒线，在中段Soc将最大、最小Soc的加权求和值作为电池组Soc值，当电池组Soc值触碰到上段或者下段的警戒线时，从中段的加权求和计算公式切换成某一斜率的线性增长或递减公式，使得电池组Soc能加速收敛至电池模块的最大或者最小Soc，并且这一斜率能够保证当电池组最小Soc达到0％时，电池组Soc也刚好收敛至0％，而当电池组最大Soc达到100％时，电池组Soc也刚好收敛至100％。由于在Soc中段使用了各模块的最大、最小Soc加权求和来计算电池组Soc，能够反映电池组整体Soc状态，在Soc上下段使用了加速收敛的计算公式，能够保证在充电时最大Soc电池模块不会过度充电，在放电时最小Soc电池模块不会过度放电，既能较好地表现电池组整体的Soc状态，也能很好地保护电池组不过充过放。

本发明所提供的一种电池组Soc估算方法，选用了电池组中各模块的最大最小Soc作为电池组Soc评估的主要计算量，同时采用了电池组Soc评估进行分段处理的策略思想，保证了输出的电池组Soc在Soc中段时能通过加权计算的方法体现电池组的整体Soc状态，同时保证了电池组从Soc中段过渡到上下段的警戒带时的连续、平滑性，不出现跳变，并且能与最大最小模块Soc收敛，有效保证了不会因为Soc评估偏差导致电池组放生过放和过充的情况，延长电池组使用寿命，同时保证了电池组Soc显示的连续平滑性，提高用户体验。

本发明具体实施方式还提供一种电池组Soc估算系统10，主要包括：

获取模块11，用于获取所述电池组内所包括的多个电池模块各自的Soc值；

排序模块12，用于对所述多个电池模块各自的Soc值进行排序以后获取最大Soc值和最小Soc值；

设置模块13，用于根据所述最大Soc值和所述最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带；

计算模块14，用于利用加权计算所述电池组的组Soc值；

判断模块15，用于判断所述组Soc值是否在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内；

输出模块16，用于如果所述组Soc值不在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则输出所述组Soc值。

本发明所提供的一种电池组Soc估算系统10，能有效延长电池组使用寿命，同时保证了电池组Soc显示的连续平滑性，提高用户体验。

请参阅图2，所示为本发明一实施方式中电池组Soc估算系统10的结构示意图。在本实施方式中，电池组Soc估算系统10包括获取模块11、排序模块12、设置模块13、计算模块14、判断模块15、输出模块16、加速模块17以及更新模块18。

获取模块11，用于获取所述电池组内所包括的多个电池模块各自的Soc值。

在本实施方式中，在本实施方式中，纯电动汽车上都配置有动力电池组用于供电，电池组是由多个电池模块通过串、并联的方式组合而成，每一个电池模块都包括其各自的Soc值，且多个电池模块的Soc值并非完全相同，有的值大，有的值小，通常，电池管理系统会对这些电池模块进行Soc值估算，然后通过这些模块Soc来评价整个电池组的Soc。

排序模块12，用于对所述多个电池模块各自的Soc值进行排序以后获取最大Soc值和最小Soc值。

在本实施方式中，利用电池管理系统对所述多个电池模块各自的Soc值进行排序，获取到的最大Soc值记为SOCmax，获取到的最小Soc值记为SOCmin。在本实施方式中，通过选取电池组内多个电池模块Soc中的最大、最小值作为电池组Soc参考量。

设置模块13，用于根据所述最大Soc值和所述最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带。

在本实施方式中，设置模块13具体用于利用Band_low＝SOCmax-SOCmin计算下段警戒带，并利用Band_top＝1-(SOCmax-SOCmin)计算上段警戒带，其中，Band_low表示下段警戒带，Band_top表示上段警戒带。在本实施方式中，通过设置上段警戒带和下段警戒带可以有效防止在电池组充、放电过程中，电池组中的某些电池模块过度充电或过度放电。

计算模块14，用于利用加权计算所述电池组的组Soc值。

在本实施方式中，计算模块14具体用于利用PackSoC＝SOCmax*SOCmid+SOCmin*SOCmid计算所述电池组的组Soc值，其中，PackSoC表示组Soc值，SOCmid表示SOCmax和SOCmin的平均值。

在本实施方式中，将0％～100％全段Soc分为三段，上下段的边界根据电池模块的最大Soc值和最小Soc值各设置一警戒线，进而使得将0％～100％全段Soc分为上段警戒带、中段、下段警戒带这三段，其中在中段Soc将最大Soc值和最小Soc值的加权求和值作为电池组的组Soc值。在本实施方式中，中段是在非警戒带，在非警戒带内采用最大最小Soc值加权计算电池组Soc值，能有效反应电池组在Soc中段的整体Soc趋势。

判断模块15，用于判断所述组Soc值是否在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内。

输出模块16，用于如果所述组Soc值不在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则输出所述组Soc值。

在本实施方式中，如果计算模块14计算得到的PackSoC值不在下段警戒带或者上段警戒带内，则输出模块16直接输出PackSoC值。

如果计算模块14计算得到的组Soc值(即PackSoC值)在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则加速模块17计算加速收敛系数rate。

在本实施方式中，加速模块17，用于如果所述组Soc值在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则计算加速收敛系数rate，当处于上段警戒带内时，rate＝(1-PackSoC)/(1-SOCmax)，当处于下段警戒带内时，rate＝PackSoC/SOCmin。在本实施方式中，在警戒带内设计了加速收敛系数，从而保证输出的电池组Soc能在最小Soc电池模块放电到0％Soc时以及在最大Soc电池模块充电到100％Soc时同时收敛。

更新模块18，用于根据计算得到的所述加速收敛系数rate，更新组Soc值的计算公式为PackSoC(k+1)＝PackSoC(k)+rate*△soc，其中，PackSoC(k)表示原始的组Soc值，PackSoC(k+1)表示更新后的Soc值。

在本实施方式中，将0％～100％全段Soc分为三段，上下段的边界根据电池模块的最大、最小Soc值各设置一警戒线，在中段Soc将最大、最小Soc的加权求和值作为电池组Soc值，当电池组Soc值触碰到上段或者下段的警戒线时，从中段的加权求和计算公式切换成某一斜率的线性增长或递减公式，使得电池组Soc能加速收敛至电池模块的最大或者最小Soc，并且这一斜率能够保证当电池组最小Soc达到0％时，电池组Soc也刚好收敛至0％，而当电池组最大Soc达到100％时，电池组Soc也刚好收敛至100％。由于在Soc中段使用了各模块的最大、最小Soc加权求和来计算电池组Soc，能够反映电池组整体Soc状态，在Soc上下段使用了加速收敛的计算公式，能够保证在充电时最大Soc电池模块不会过度充电，在放电时最小Soc电池模块不会过度放电，既能较好地表现电池组整体的Soc状态，也能很好地保护电池组不过充过放。

本发明所提供的一种电池组Soc估算系统10，选用了电池组中各模块的最大最小Soc作为电池组Soc评估的主要计算量，同时采用了电池组Soc评估进行分段处理的策略思想，保证了输出的电池组Soc在Soc中段时能通过加权计算的方法体现电池组的整体Soc状态，同时保证了电池组从Soc中段过渡到上下段的警戒带时的连续、平滑性，不出现跳变，并且能与最大最小模块Soc收敛，有效保证了不会因为Soc评估偏差导致电池组放生过放和过充的情况，延长电池组使用寿命，同时保证了电池组Soc显示的连续平滑性，提高用户体验。

值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池组Soc估算方法，其特征在于，所述方法包括：

获取所述电池组内所包括的多个电池模块各自的Soc值；

对所述多个电池模块各自的Soc值进行排序以后获取最大Soc值和最小Soc值；

根据所述最大Soc值和所述最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带；

利用加权计算所述电池组的组Soc值；

判断所述组Soc值是否在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内；

如果所述组Soc值不在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则输出所述组Soc值。

2.如权利要求1所述的电池组Soc估算方法，其特征在于，所述最大Soc值和所述最小Soc值分别记为SOCmax和SOCmin，其中，所述根据所述最大Soc值和所述最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带的步骤包括：

利用Band_low＝SOCmax-SOCmin计算下段警戒带，并利用Band_top＝1-(SOCmax-SOCmin)计算上段警戒带，其中，Band_low表示下段警戒带，Band_top表示上段警戒带。

3.如权利要求2所述的电池组Soc估算方法，其特征在于，所述利用加权计算所述电池组的组Soc值的步骤包括：

利用PackSoC＝SOCmax*SOCmid+SOCmin*SOCmid计算所述电池组的组Soc值，其中，PackSoC表示组Soc值，SOCmid表示SOCmax和SOCmin的平均值。

4.如权利要求3所述的电池组Soc估算方法，其特征在于，在判断所述组Soc值是否在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内的步骤之后，所述方法还包括：

如果所述组Soc值在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则计算加速收敛系数rate，当处于上段警戒带内时，rate＝(1-PackSoC)/(1-SOCmax)，当处于下段警戒带内时，rate＝PackSoC/SOCmin。

5.如权利要求4所述的电池组Soc估算方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据计算得到的所述加速收敛系数rate，更新组Soc值的计算公式为PackSoC(k+1)＝PackSoC(k)+rate*△soc，其中，PackSoC(k)表示原始的组Soc值，PackSoC(k+1)表示更新后的Soc值。

6.一种电池组Soc估算系统，其特征在于，所述电池组Soc估算系统包括：

获取模块，用于获取所述电池组内所包括的多个电池模块各自的Soc值；

排序模块，用于对所述多个电池模块各自的Soc值进行排序以后获取最大Soc值和最小Soc值；

设置模块，用于根据所述最大Soc值和所述最小Soc值设置下段警戒带和上段警戒带；

计算模块，用于利用加权计算所述电池组的组Soc值；

判断模块，用于判断所述组Soc值是否在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内；

输出模块，用于如果所述组Soc值不在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则输出所述组Soc值。

7.如权利要求6所述的电池组Soc估算系统，其特征在于，所述最大Soc值和所述最小Soc值分别记为SOCmax和SOCmin，其中，所述设置模块，具体用于利用Band_low＝SOCmax-SOCmin计算下段警戒带，并利用Band_top＝1-(SOCmax-SOCmin)计算上段警戒带，其中，Band_low表示下段警戒带，Band_top表示上段警戒带。

8.如权利要求7所述的电池组Soc估算系统，其特征在于，所述计算模块具体用于利用PackSoC＝SOCmax*SOCmid+SOCmin*SOCmid计算所述电池组的组Soc值，其中，PackSoC表示组Soc值，SOCmid表示SOCmax和SOCmin的平均值。

9.如权利要求8所述的电池组Soc估算系统，其特征在于，所述电池组Soc估算系统还包括：

加速模块，用于如果所述组Soc值在所述下段警戒带或者所述上段警戒带内，则计算加速收敛系数rate，当处于上段警戒带内时，rate＝(1-PackSoC)/(1-SOCmax)，当处于下段警戒带内时，rate＝PackSoC/SOCmin。

10.如权利要求9所述的电池组Soc估算系统，其特征在于，所述电池组Soc估算系统还包括：

更新模块，用于根据计算得到的所述加速收敛系数rate，更新组Soc值的计算公式为PackSoC(k+1)＝PackSoC(k)+rate*△soc，其中，PackSoC(k)表示原始的组Soc值，PackSoC(k+1)表示更新后的Soc值。