CN108693483A - 一种电池包荷电状态的计算方法及系统 - Google Patents

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张李权
吕云馔
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Abstract

本发明涉及一种电池包荷电状态的计算方法及系统,包括以下步骤：输入对应单体电池电压、电流和温度作为SOC计算的输入信号；通过电池模型进行计算出每节电池的模型端电压值；通过获取电池的模型端电压值与实际端电压值进行比较，获取SOC校正系数，进而获得每节电芯SOC输出值；并计算单体电芯SOC的最大值和最小值；根据单体电芯SOC的最大值和最小值，计算出电池包的SOC值。本发明通过电池模型，并根据不同温度和SOC误差进行计算出SOC校正系数，实时校正获得所有电芯SOC；并通过电池包所有电芯SOC值，计算获取电池包的SOC值。本发明可以避免电池包SOC出现跳变，提高电池包SOC值的计算精度。

Description

一种电池包荷电状态的计算方法及系统
技术领域
本发明涉及新能源及人工智能领域，尤其涉及到一种电池包荷电状态 的计算方法及系统
背景技术
电动汽车的电池包荷电状态估算一直是电动汽车关键技术中的难题。 电池在使用过程中存在的一致性差的问题，这对电池包荷电状态估算增加 了难度。因此，电池包荷电状态估算需要考虑每节电芯的荷电状态。
现有计算SOC的方法主要针对单体电芯进行估算，很少对于电池包的 SOC计算方法进行设计。
发明内容
本发明的目的在于，解决电动汽车的电池包荷电状态估算存在的难题， 基于所有单体电芯SOC，估算出电池包SOC。本发明可以计算出每节电池的 SOC，为电池的准确诊断提供依据。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种电池包荷电状态的计算方 法,包括以下步骤：
输入对应单体电池电压、电流和温度作为SOC计算的输入信号；通过电 池模型进行计算出每节电池的模型端电压值；通过获取电池的模型端电压值 与实际端电压值进行比较，获取SOC校正系数，进而获得每节电芯SOC输出 值；并计算单体电芯SOC的最大值和最小值；根据单体电芯SOC的最大值和 最小值，计算出电池包的SOC值。所述单体电池电压、电流和温度通过传感 器采集。
在一个优选的实施例中，每节电池的模型端电压值通过以下公式(1)计 算：
模型端电压Model_Voltage＝Voltage(ocv)+Current*Res；(1)
其中Res为电池内阻，Voltage(ocv)为电芯OCV电压；
在一个优选的实施例中，SOC校正系数通过以下公式(2)-公式(5)计 算：
Voltage_Error＝Cell_Voltage-Model_Voltage；(2)
Soc_Factor＝f(Voltage_Error,Temperature)；(3)
Delta_Soc＝Current*Sample_Time/Cell_Capacity；(4)
Cell_Soc(k+1)＝Cell_Soc(k)+Soc_Factor*Delta_Soc；(5)
其中，Cell_Voltage采集到的电芯端电压；Soc_Factor为Soc的校正系 数,该值与电压估算误差Voltage_Error和电芯温度Temperature相关；
Current为采集到的电芯电流；Cell_Capacity为电芯的最大可用容量。
在一个优选的实施例中，电池包的SOC值通过以下公式(6)计算：
Pack_Soc＝Min_Soc*Cell_Capacity/((100％-Max_Soc)*
Cell_Capacity+Min_Soc*Cell_Capacity)；(6)
其中，Pack_Soc为电池包Soc，Max_Soc为最高值，Min_Soc为最低值， Cell_Capacity为电芯的最大可用容量。
另一方面，本发明提供了一种电池包荷电状态的计算系统,包括：
第一计算模块，用于输入对应单体电池电压、电流和温度作为SOC计算 的输入信号；
第二计算模块，用于通过电池模型进行计算出每节电池的模型端电压值；
第三计算模块，用于通过获取电池的模型端电压值与实际端电压值进行 比较，获取SOC校正系数，进而获得每节电芯SOC输出值；并计算单体电芯 SOC的最大值和最小值；
第四计算模块，用于根据单体电芯SOC的最大值和最小值，计算出电池 包的SOC值。
本发明通过电池模型，并根据不同温度和SOC误差进行计算出SOC校 正系数，实时校正获得所有电芯SOC；并通过电池包所有电芯SOC值，计 算获取电池包的SOC值。同以往SOC算法相比，本发明计算出每节电池SOC， 并进行了实时校正，避免电池包SOC出现跳变，提高了电池包SOC值的计 算精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电池包荷电状态的计算方法流程示意图；
图2为电池模型结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电池包荷电状态的计算系统结构示意图。
其中，图2中的R为电芯内阻，U1为电芯端电压，U∝为电芯OCV电 压。
具体实施方式
通过以下结合附图以举例方式对本发明的实施方式进行详细描述后，本发 明的其他特征、特点和优点将会更加明显。
图1为本发明实施例提供的一种电池包荷电状态的计算方法流程示意图。 如图1所示，电池包荷电状态的计算方法,包括以下步骤：
步骤一，输入对应单体电池电压、电流和温度作为SOC计算的输入信号。 单体电池电压、电流和温度通过传感器采集。
步骤二，通过电池模型(如图2所示)进行计算出每节电池的模型端电 压值；
作为本发明实施例的一各改进，每节电池的模型端电压值通过以下公式 (1)计算：
模型端电压Model_Voltage＝Voltage(ocv)+Current*Res；(1)
其中Res为电池内阻，Voltage(ocv)为电芯OCV电压；
步骤三，通过获取电池的模型端电压值与实际端电压值进行比较，获取 SOC校正系数，进而获得每节电芯SOC输出值；并计算单体电芯SOC的最大值 和最小值；
作为本发明实施例的一各改进，SOC校正系数通过以下公式(2)-公式(5) 计算：
Voltage_Error＝Cell_Voltage-Model_Voltage；(2)
Soc_Factor＝f(Voltage_Error,Temperature)；(3)
Delta_Soc＝Current*Sample_Time/Cell_Capacity；(4)
Cell_Soc(k+1)＝Cell_Soc(k)+Soc_Factor*Delta_Soc；(5)
其中，Cell_Voltage采集到的电芯端电压；Soc_Factor为Soc的校正系 数,该值与电压估算误差Voltage_Error和电芯温度Temperature相关；
Current为采集到的电芯电流；Cell_Capacity为电芯的最大可用容量。
步骤四，根据单体电芯SOC的最大值和最小值，计算出电池包的SOC值。
作为本发明实施例的一各改进，电池包的SOC值通过以下公式(6)计算：
Pack_Soc＝Min_Soc*Cell_Capacity/((100％-Max_Soc)*
Cell_Capacity+Min_Soc*Cell_Capacity)；(6)
其中，Pack_Soc为电池包Soc，Max_Soc为最高值，Min_Soc为最低值， Cell_Capacity为电芯的最大可用容量。
本发明实施例提供的一种电池包荷电状态的计算方法，通过电池模型， 并根据不同温度和SOC误差进行计算出SOC校正系数，实时校正获得所有 电芯SOC；并通过电池包所有电芯SOC值，计算获取电池包的SOC值。同 以往SOC算法相比，本发明计算出每节电池SOC，并进行了实时校正，避 免电池包SOC出现跳变，提高了电池包SOC值的计算精度。
相应地本发明实施例还提供了一种电池包荷电状态的计算系统。
图3为本发明实施例提供的一种电池包荷电状态的计算系统结构示意图。 如图3所示，电池包荷电状态的计算系统包括第一计算模块201、第二计算模 块202、第三计算模块203和第四计算模块204。
第一计算模块，用于输入对应单体电池电压、电流和温度作为SOC计算 的输入信号。
第二计算模块，用于通过电池模型进行计算出每节电池的模型端电压值。
第三计算模块，用于通过获取电池的模型端电压值与实际端电压值进行 比较，获取SOC校正系数，进而获得每节电芯SOC输出值；并计算单体电芯 SOC的最大值和最小值。
第四计算模块，用于根据单体电芯SOC的最大值和最小值，计算出电池 包的SOC值。
需要说明的是，上述实施例仅用来说明本发明的结构及其工作效果，而 并不用作限制本发明的保护范围。本领域内的普通技术人员在不违背本发明 思路及结构的情况下对上述实施例进行的调整或优化，仍应视作为本发明权 利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电池包荷电状态的计算方法,其特征在于，包括以下步骤：
输入对应单体电池电压、电流和温度作为SOC计算的输入信号；
通过电池模型进行计算出每节电池的模型端电压值；
通过获取电池的模型端电压值与实际端电压值进行比较，获取SOC校正系数，进而获得每节电芯SOC输出值；并计算单体电芯SOC的最大值和最小值；
根据单体电芯SOC的最大值和最小值，计算出电池包的SOC值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单体电池电压、电流和温度通过传感器采集。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每节电池的模型端电压值通过以下公式(1)计算：
模型端电压Model_Voltage＝Voltage(ocv)+Current*Res； (1)
其中Res为电池内阻，Voltage(ocv)为电芯OCV电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SOC校正系数通过以下公式(2)-公式(5)计算：
Voltage_Error＝Cell_Voltage-Model_Voltage； (2)
Soc_Factor＝f(Voltage_Error,Temperature)； (3)
Delta_Soc＝Current*Sample_Time/Cell_Capacity； (4)
Cell_Soc(k+1)＝Cell_Soc(k)+Soc_Factor*Delta_Soc； (5)
其中，Cell_Voltage采集到的电芯端电压；Soc_Factor为Soc的校正系数,该值与电压估算误差Voltage_Error和电芯温度Temperature相关；Current为采集到的电芯电流；Cell_Capacity为电芯的最大可用容量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池包的SOC值通过以下公式(6)计算：
Pack_Soc＝Min_Soc*Cell_Capacity/((100％-Max_Soc)* Cell_Capacity+Min_Soc*Cell_Capacity)；
其中，Pack_Soc为电池包Soc，Max_Soc为最高值，Min_Soc为最低值，Cell_Capacity为电芯的最大可用容量。
6.一种电池包荷电状态的计算系统,其特征在于，包括：
第一计算模块，用于输入对应单体电池电压、电流和温度作为SOC计算的输入信号；
第二计算模块，用于通过电池模型进行计算出每节电池的模型端电压值；
第三计算模块，用于通过获取电池的模型端电压值与实际端电压值进行比较，获取SOC校正系数，进而获得每节电芯SOC输出值；并计算单体电芯SOC的最大值和最小值；
第四计算模块，用于根据单体电芯SOC的最大值和最小值，计算出电池包的SOC值。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述单体电池电压、电流和温度通过传感器采集。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述每节电池的模型端电压值通过以下公式(1)计算：
模型端电压Model_Voltage＝Voltage(ocv)+Current*Res； (1)
其中Res为电池内阻，Voltage(ocv)为电芯OCV电压。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述SOC校正系数通过以下公式(2)-公式(5)计算：
Voltage_Error＝Cell_Voltage-Model_Voltage； (2)
Soc_Factor＝f(Voltage_Error,Temperature)； (3)
Delta_Soc＝Current*Sample_Time/Cell_Capacity； (4)
Cell_Soc(k+1)＝Cell_Soc(k)+Soc_Factor*Delta_Soc； (5)
其中，Cell_Voltage采集到的电芯端电压；Soc_Factor为Soc的校正系数,该值与电压估算误差Voltage_Error和电芯温度Temperature相关；Current为采集到的电芯电流；Cell_Capacity为电芯的最大可用容量。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电池包的SOC值通过以下公式(6)计算：
Pack_Soc＝Min_Soc*Cell_Capacity/((100％-Max_Soc)*Cell_Capacity+Min_Soc*Cell_Capacity)；
其中，Pack_Soc为电池包Soc，Max_Soc为最高值，Min_Soc为最低值，Cell_Capacity为电芯的最大可用容量。
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