CN107091994B - 用于估计电池soc的方法和计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池管理技术领域，公开了一种用于估计电池SOC的方法和计算机可读存储介质，所述方法包括以下步骤：判断电池是否进入充电末端；在判断电池进入充电末端的情况下，根据检测到的所述电池的电流I、所述电池的电压V以及预存的不同倍率下的电池的电压V、电流I与SOC值的对应关系，估计所述电池的SOC值。经该方法估计得到的电池的SOC值的精度得到了很大提高，防止由于过充对电池造成损伤。

Description

用于估计电池SOC的方法和计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体地，涉及用于估计电池SOC的方法和计算机可读存储介质。
背景技术
锂电池因其能量密度高、环保性能好等优势而被广泛用于电动汽车、储能以及备用电源等领域。荷电状态(State-of-Charge，SOC)是锂电池的关键参数之一，SOC体现了电池组的剩余电量，是用户评估当前电动汽车续航里程、备用电源剩余工作时间的直接参数。
目前电池管理系统(Battery Management System，BMS)主要采用安时积分法对电池组的SOC进行估计，并辅以静置时的开路电压进行校正。但这种方式有一定的缺陷，主要在于锂电池处于充电末端时，对电池SOC估计存在较大误差。若SOC估计值偏小，容易导致电池过充，严重损害电池，降低电池使用寿命；若SOC估计值偏大，则会对用户造成误导，驾驶未完全充满电的电动汽车出行，造成半路“趴窝”等严重后果。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于估计电池SOC的方法，该方法基于不同倍率下的电池的电压V、电流I与SOC值的对应关系对电池SOC进行估计，提升了SOC估计的准确性。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供一种用于估计电池SOC的方法，包括以下步骤：
判断电池是否进入充电末端；
在判断电池进入充电末端的情况下，根据检测到的所述电池的电流、所述电池的电压以及预存的不同倍率下的电池的电压、电流与SOC值的对应关系，估计所述电池的SOC值。
优选地，所述判断电池是否进入充电末端包括：
将估计的电池SOC值与一阈值进行比较；
如果估计的电池SOC值大于该阈值，则判断电池进入充电末端。
优选地，所述阈值为85％。
优选地，该方法还包括：在判断电池进入充电末端之前估计电池的SOC值。
优选地，在判断电池进入充电末端之前使用安时积分法估计电池的SOC值
优选地，所述在判断电池进入充电末端的情况下，根据检测到的所述电池的电流、所述电池的电压以及预存的不同倍率下的电池的电压、电流与SOC值的对应关系，估计所述电池的SOC值包括：
根据不同倍率下的电池的电压、电流与SOC值的对应关系，确定所述对应关系中不同倍率下与当前电压值V1对应的多个电流值；
从多个电流值中确定与检测到的电池的当前电流值Ix相邻的两个电流值I1和I2，其中当前电流值Ix位于这两个电流值I1和I2之间；
根据公式(1)估计电池的SOC值：
即
其中，SOCx为估计出的电池的SOC值，Ix为检测到的当前电流值，I1和I2分别为对应关系中与当前电压V1对应的电流值中与Ix相邻的两个电流值，SOC1和SOC2分别为与I1和I2对应的SOC值。
优选地，所述不同倍率下的电池的电压、电流与SOC值的对应关系为不同倍率下的电池的充电曲线。
一种计算机可读存储介质，该存储介质上存储有指令，该指令用于当被处理器执行时使得所述处理器执行上述的用于估计电池SOC的方法。
通过上述技术方案，实现了对电池的SOC的估计，提升了SOC估计的准确性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一实施方式的用于估计电池SOC的方法的流程图；
图2是根据本发明的一实施方式的用于估计电池SOC的方法的流程图；
图3是根据本发明的一实施方式的用于估计电池SOC的方法的流程图；
图4是根据本发明的一实施方式的用于估计电池SOC的方法的流程图；
图5是根据本发明的一实施方式的用于估计电池SOC的方法的流程图；
图6是根据本发明的一实施方式的用于估计电池SOC的装置的示意框图；
图7示出了不同倍率下的锂电池的充电曲线；
图8示出了不同倍率下的锂电池的充电末端曲线；
图9示出了不同倍率下的锂电池的放电曲线；以及
图10示出了不同倍率下的锂电池放电末端曲线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本申请中使用的术语“充电末端”是指在电池的充电过程中接近充电完成的阶段，术语“放电末端”是指在电池的放电过程中接近放电完成的阶段。
图1是根据本发明的一实施方式的用于估计电池SOC的方法的流程图。如图1所示，在本发明的一实施方式中，提供了一种用于估计电池SOC的方法，该方法可以包括：
在步骤S11中，判断电池是否进入充电末端；
在步骤S12中，在判断电池进入充电末端的情况下，根据检测到的所述电池的电流I、所述电池的电压V、以及预存的不同倍率下的电池的电压V、电流I与SOC值的对应关系，估计所述电池的SOC值。
电池可以例如是锂电池。
上述的对应关系可以例如是不同倍率下的电池的充电曲线(如图7所示)。该充电曲线可以是预先确定并存储的。例如该充电曲线可以存储在BMS的存储器中。确定该充电曲线的方法可以是本领域技术人员所知的。
电池的电压可以例如采用电压传感器来检测。电池的电流可以例如采用电流传感器来检测。可替换地，电池的电压和电流可以例如通过电池管理系统(Battery ManagementSystem，BMS)来检测。
在步骤S11中的判断电池是否进入充电末端可以包括将估计的电池SOC值与一阈值进行比较，如果估计的SOC值大于该阈值，则判断电池进入充电末端。可以采用例如安时积分法来估计SOC值。在本发明的一个实施方式中，该阈值可以例如是85％，但本领域技术人员可以理解该阈值可以选用其他任意合适的值。
图2是根据本发明的一实施方式的用于估计电池SOC的方法的流程图。如图2所示，在本发明的一实施方式中，提供了一种用于估计电池SOC的方法，该方法可以包括：
在步骤S21中，检测电池的电压V、电池的电流I；
在步骤S22中，估计电池的SOC值；例如可以采用安时积分法来估计电池的SOC值；
在步骤S23中，判断电池是否进入充电末端；
在步骤S24中，在判断电池进入充电末端的情况下，根据检测到的所述电池的电流I、所述电池的电压V、以及预存的不同倍率下的电池的电压V、电流I与SOC值的对应关系，估计所述电池的SOC值。
在参考图2所示的实施方式中，步骤S23和S24可以与参考图1所示的实施方式中的步骤S11和S12相同或相似。
在本发明的一实施方式中，上述步骤S12或步骤S24中的估计电池的当前SOC值可以包括：
确定上述对应关系中不同倍率下与当前电压值对应的多个电流值。例如，在本发明的一实施方式中，可以确定不同倍率下的电池的充电曲线上与电池当前电压值对应的多个电流值；
从多个电流值中确定与检测到的电池的当前电流值相邻(例如最接近)的两个电流值，其中当前电流值位于这两个电流值之间。图7示出了不同倍率下的锂电池的充电曲线。虽然图中示出的是锂电池的充电曲线，但本领域技术人员可以理解其他类型的电池也是可适用的。如图8所示，电池当前电压值为V1，当前电流值为Ix，不同倍率的电池充电曲线中与当前电流值相邻的两个电流值分别为I1和I2，与I1和I2对应的SOC值分别为SOC1和SOC2。
根据公式(1)估计电池的SOC值：
即
其中，SOCx为估计出的电池的SOC值，Ix为检测到的当前电流值，I1和I2分别为对应关系(例如充电曲线)中与当前电压V1对应的电流值中与Ix相邻的两个电流值，SOC1和SOC2分别为与I1和I2对应的SOC值。
通过上述方法，可以在电池充电末端对电池的SOC值进行修正，从而提高SOC估计精度。
图3是根据本发明的一实施方式的用于估计电池放电末端SOC的方法的流程图。如图3所示，在本发明的一实施方式中，提供了一种用于估计电池放电末端SOC的方法，该方法可以包括：
在步骤S31中，判断电池是否进入放电末端；
在步骤S32中，在判断电池进入放电末端的情况下，根据检测到的所述电池的电流I、所述电池的电压V、以及预存的不同倍率下的电池的电压V、电流I与SOC值的对应关系，估计所述电池放电末端的SOC值。
电池可以例如是锂电池。
上述的对应关系可以例如是不同倍率下的电池的放电曲线(如图9所示)。该放电曲线可以是预先确定并存储的。例如该放电曲线可以存储在BMS的存储器中。确定该放电曲线的方法可以是本领域技术人员所知的。
电池的电压可以例如采用电压传感器来检测。电池的电流可以例如采用电流传感器来检测。可替换地，电池的电压和电流可以例如通过电池管理系统(Battery ManagementSystem，BMS)来检测。
在步骤S31中判断电池是否进入放电末端的方法可以包括将估计的电池SOC值与一阈值进行比较，如果估计的SOC值小于该阈值，则判断电池进入放电末端。可以采用例如安时积分法来估计SOC值。在本发明的一个实施方式中，该阈值可以例如是15％，但本领域技术人员可以理解该阈值可以选用其他任意合适的值。
图4是根据本发明的一实施方式的用于估计电池放电末端SOC的方法的流程图。如图4所示，在本发明的一实施方式中，提供了一种用于估计电池放电末端SOC的方法，该方法可以包括：
在步骤S41中，检测电池的电压V、电池的电流I；
在步骤S42中，估计电池的SOC值；例如可以采用安时积分法来估计电池的SOC值；
在步骤S43中，判断电池是否进入放电末端；
在步骤S44中，在判断电池进入放电末端的情况下，根据检测到的所述电池的电流I、所述电池的电压V、以及预存的不同倍率下的电池的电压V、电流I与SOC值的对应关系，估计所述电池的SOC值。
在图4所示的实施方式中，步骤S43和S44可以与图3所示的实施方式中的步骤S31和S32相同或相似。
在本发明的一实施方式中，上述步骤S32或步骤S44中的估计电池的当前SOC值可以包括：
确定上述对应关系中不同倍率下与当前电压值对应的多个电流值。例如，在本发明的一实施方式中，可以确定不同倍率下的电池的放电曲线上与电池当前电压值对应的多个电流值；
从多个电流值中确定与检测到的电池的当前电流值相邻(例如最接近)的两个电流值，其中当前电流值位于这两个电流值之间。图9示出了不同倍率下的锂电池的放电曲线。图10是不同倍率下的锂电池放电末端曲线。虽然图中示出的是锂电池的放电曲线，但本领域技术人员可以理解其他类型的电池也是可适用的。如图10所示，电池当前电压值为V1，当前电流值为Ix，不同倍率的电池放电曲线中与当前电流值相邻的两个电流值分别为I1和I2，与I1和I2对应的SOC值分别为SOC1和SOC2。
根据公式(3)估计电池的SOC值：
即
其中，SOCx为估计出的电池的SOC值，Ix为检测到的当前电流值，I1和I2分别为对应关系(例如放电曲线)中与当前电压V1对应的电流值中与Ix相邻的两个电流值，SOC1和SOC2分别为与I1和I2对应的SOC值。
通过上述方法，可以在电池放电末端对电池的SOC值进行修正，从而提高SOC估计精度。
图5是根据本发明的一实施方式的用于估计电池充/放电末端SOC的方法的流程图。如图5所示，在本发明的一实施方式中，提供了一种用于估计电池SOC的方法，该方法可以包括：
在步骤S51中，判断电池的充放电状态；
在步骤S52中，在判断电池处于充电状态的情况下，根据图1或图2所示方法估计电池充电末端的SOC值；在步骤S53中，在判断电池处于放电状态的情况下，根据图3或图4所示方法估计电池放电末端的SOC值。
如果判断电池既不是处于充电状态也不是处于放电状态，则该方法结束。
图6是根据本发明的一实施方式的用于估计电池SOC的装置的示意框图。该装置可以用于执行上述实施方式中的用于估计电池SOC的方法。具体来说，如图6所示，用于估计电池SOC的装置包括处理器10。
在本发明的一个实施方式中，处理器10可以被配置成：
判断电池是否进入充电末端；
在判断电池进入充电末端的情况下，根据检测到的所述电池的电流I、所述电池的电压V、以及预存的不同倍率下的电池的电压V、电流I与SOC值的对应关系，估计所述电池的SOC值。
在本发明的一个实施方式中，该装置还可以包括电压传感器20，用于检测电池的电压；电流传感器30，用于检测电池的电流。处理器10还用于估计电池的SOC值。例如，处理器10可以在判断出电池进入充电末端之前使用例如安时积分法来估计电池的SOC值。
另外，该装置还可以包括存储器40，被配置成存储上述对应关系。该对应关系例如可以是上述的充电曲线。
在本发明的另一实施方式中，处理器10可以被配置成：
判断电池是否进入放电末端；
在判断电池进入放电末端的情况下，根据检测到的所述电池的电流I、所述电池的电压V、以及预存的不同倍率下的电池的电压V、电流I与SOC值的对应关系，估计所述电池放电末端的SOC值。
在本发明的一个实施方式中，处理器10还可以被配置成在判断出电池进入放电末端之前使用例如安时积分法来估计电池的SOC值。
在该实施方式中，存储器40可以被配置成存储上述对应关系。该对应关系例如是上述放电曲线。
在本发明的再一实施方式中，处理器10可以被配置成：
判断电池的充放电状态；
在判断电池处于充电状态的情况下，可以执行上述关于充电过程中的用于估计电池SOC的步骤；
在判断电池处于放电状态的情况下，可以执行上述关于放电过程中的用于估计电池SOC的步骤。
另外，处理器10还可以被配置成在判断电池既不处于充电状态也不处于放电状态的情况下，不执行操作。
在本发明的可选或附加实施方式中，该装置还可以包括显示器50，被配置成显示电池的SOC值。
在本发明的一个实施方式中，该装置可以是BMS。
在本发明的一个实施方式中，提供了一种计算机可读存储介质，在该存储介质上存储有指令，该指令被处理器执行时使得该处理器执行如图1至5中任意所示的用于估计电池SOC的方法。
通过上述方法估计得到的SOC值的精度得到了很大提高，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充对电池造成损伤，降低电池使用寿命，也防止用户驾驶误以为充满电的汽车出行，造成汽车半路“趴窝”等严重后果。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种用于估计电池荷电状态SOC的方法，其特征在于，包括以下步骤：
判断电池是否进入充电末端；
在判断电池进入充电末端的情况下，根据不同倍率下的电池的电压、电流与SOC值的对应关系，确定所述对应关系中不同倍率下与当前电压值V1对应的多个电流值；
从多个电流值中确定与检测到的电池的当前电流值Ix相邻的两个电流值I1和I2，其中当前电流值Ix位于这两个电流值I1和I2之间；
根据公式(1)估计电池的SOC值：
即
其中，SOCx为估计出的电池的SOC值，Ix为检测到的当前电流值，I1和I2分别为对应关系中与当前电压V1对应的电流值中与Ix相邻的两个电流值，SOC1和SOC2分别为与I1和I2对应的SOC值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断电池是否进入充电末端包括：
将估计的电池SOC值与一阈值进行比较；
如果估计的电池SOC值大于该阈值，则判断电池进入充电末端。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阈值为85％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在判断电池进入充电末端之前估计电池的SOC值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在在判断电池进入充电末端之前使用安时积分法估计电池的SOC值。
6.根据权利要求1所述一种用于估计电池充电末端SOC的方法，其特征在于，所述不同倍率下的电池的电压、电流与SOC值的对应关系为不同倍率下的电池的充电曲线。
7.一种计算机可读存储介质，该存储介质上存储有指令，其特征在于，该指令用于当被处理器执行时使得所述处理器执行根据权利要求1至6中任意一项所述的用于估计电池SOC的方法。
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