CN109878378A

CN109878378A - 电池内阻计算方法、装置及电池管理系统

Info

Publication number: CN109878378A
Application number: CN201910093532.7A
Authority: CN
Inventors: 王克坚; 周帅
Original assignee: Beijing Changcheng Huaguan Automobile Technology Development Co Ltd
Current assignee: CH Auto Technology Co Ltd; Beijing Changcheng Huaguan Automobile Technology Development Co Ltd
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2019-06-14

Abstract

本公开涉及一种电池内阻计算方法、装置及电池管理系统，包括：若电池处于充电状态且对电池充电的时间大于预设时间阈值，则获取电池的电池电压、电池电流以及电池温度；根据电池电压、电池电流和电池温度计算电池荷电状态；根据电池荷电状态、电池温度和第一对应关系查找在电池温度下，与电池荷电状态相对应的电池开路电压；根据电池电压、电池电流和所述电池开路电压计算所述电池的内阻。能够在车辆电池在处于充电状态一段时间、车辆电池达到饱和之后再根据电池的电池电压、电池电流和电池温度以及预设的对应关系以及计算方法来估算电池的内阻，避免在电池还没有达到饱和状态且在继续充电时，由于容抗而导致的计算误差。

Description

电池内阻计算方法、装置及电池管理系统

技术领域

本公开涉及车辆电池领域，具体地，涉及一种电池内阻计算方法、装置及电池管理系统。

背景技术

为了保护电池，充分发挥电池系统能力，延长电池系统使用寿命，我们需要精确估算电池系统的SOC(荷电状态)、SOH(健康状态)、SOP(功率状态)，从而根据以上数据来对电池系统进行控制。SOH是电动汽车上大多数控制策略的基础，但是，电池系统参数会随着使用而逐渐变化，因此实时在线估算电池系统的SOH对于实时在线修正控制策略对于电池系统的控制来说是十分重要的。通常，我们会从功率、能量两方面来定义SOH。其中，对于纯电动车辆EV和插电式混合动力车辆PHEV来说，内阻决定了电池系统充放电能力，能够反映电池系统的寿命状态SOH，因此为了计算准确的SOH，我们需要准确的估算电池系统内阻。

通常，我们可以通过在特定温度下对电池进行HPPC试验，用参数辨识方法计算电池内阻，但很显然这种方法只适合用于离线计算，不适合用于车载在线计算。现在国内外有很多进行电池内阻估算的方法，大多数的方法不够精确或者计算量太大不适合用于在线估算。

发明内容

本公开的目的是提供一种电池内阻计算方法、装置及电池管理系统，能够在车辆电池在处于充电状态一段时间、车辆电池达到饱和之后再根据电池的电池电压、电池电流和电池温度以及预设的对应关系以及计算方法来估算电池的内阻，避免在电池还没有达到饱和状态且在继续充电时，由于容抗而导致的计算误差。

为了实现上述目的，本公开提供一种电池内阻计算方法，所述方法包括：

若电池处于充电状态且对所述电池充电的时间大于预设时间阈值，则获取所述电池的电池电压、电池电流以及电池温度；

根据所述电池电压、所述电池电流和所述电池温度计算电池荷电状态；

根据所述电池荷电状态、所述电池温度和第一对应关系查找在所述电池温度下，与所述电池荷电状态相对应的电池开路电压，其中，所述第一对应关系为所述电池荷电状态、所述电池温度以及所述电池开路电压之间的对应关系；

根据所述电池电压、所述电池电流和所述电池开路电压计算所述电池的内阻。

可选地，根据以下公式计算所述电池的内阻：

其中，R为所述电池的内阻，V为所述电池电压，I为所述电池电流，OCV为所述电池开路电压。

可选地，在对所述电池充电之前，所述方法还包括：

控制所述电池的温度在预设温度范围内。

可选地，在所述根据所述电池电压、所述电池电流和所述电池开路电压计算所述电池的内阻的步骤之后，所述方法还包括：

若所述电池荷电状态不大于预设最大荷电状态且所述电池电压不大于预设最大电压，则返回所述获取所述电池的电池电压、电池电流以及电池温度的步骤。

可选地，所述方法还包括：

若所述电池荷电状态大于所述预设最大荷电状态和/或所述电池电压大于所述预设最大电压，则停止对所述电池充电。

本公开还提供一种电池内阻计算装置，所述装置包括：

获取模块，若电池处于充电状态且对所述电池充电的时间大于预设时间阈值，则所述获取模块用于获取所述电池的电池电压、电池电流以及电池温度；

第一计算模块，用于根据所述电池电压、所述电池电流和所述电池温度计算电池荷电状态；

查找模块，用于根据所述电池荷电状态、所述电池温度和第一对应关系查找在所述电池温度下，与所述电池荷电状态相对应的电池开路电压，其中，所述第一对应关系为所述电池荷电状态、所述电池温度以及所述电池开路电压之间的对应关系；

第二计算模块，用于根据所述电池电压、电池电流和所述电池开路电压计算所述电池的内阻。

可选地，所述装置还包括：

控制模块，控制所述电池的温度在预设温度范围内。

可选地，所述装置还包括：

循环模块，用于在所述第二计算模块根据所述电池电压、电池电流和所述电池开路电压计算所述电池的内阻之后，若所述电池荷电状态不大于预设最大荷电状态且所述电池电压不大于预设最大电压，则触发所述获取模块获取所述电池的电池电压、电池电流以及电池温度。

可选地，所述装置还包括：

停止充电模块，用于在若所述电池荷电状态大于所述预设最大荷电状态和/或所述电池电压大于所述预设最大电压，则停止对所述电池充电。

本公开还提供一种电池管理系统，所述系统包括：

存储器，其上存储有计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现上述电池内阻计算方法的步骤。

通过上述技术方案，能够在车辆电池在处于充电状态一段时间、车辆电池达到饱和之后再根据电池的电池电压、电池电流和电池温度以及预设的对应关系以及计算方法来估算电池的内阻，避免在电池还没有达到饱和状态且在继续充电时，由于容抗而导致的计算误差。

本公开的其他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公开的进一步理解，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公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种电池内阻计算方法的流程图。

图2是根据本公开一示例性实施例示出的又一电池内阻计算方法的流程图。

图3是根据本公开一示例性实施例示出的又一电池内阻计算方法的流程图。

图4是根据本公开一示例性实施例示出的一种电池等效电路模型图。

图5是根据本公开一示例性实施例示出的一种电池内阻计算装置的结构框图。

图6是根据本公开一示例性实施例示出的又一电池内阻计算装置的结构框图。

图7是根据跟公开一示例性实施例示出的一种电池管理系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开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公开，并不用于限制本公开。

图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种电池内阻计算方法的流程图，如图1所示，所述方法包括步骤101至步骤104。

在步骤101中，若电池处于充电状态且对所述电池充电的时间大于预设时间阈值，则获取所述电池的电池电压、电池电流以及电池温度。该预设时间阈值可以设定为能够确保电池已经达到充电饱和状态的时间点，该时间点需要根据电池的化学特性来进行确定，即不同类型的电池设定的预设时间阈值可能不同，例如，对于锂离子电池来说，该预设时间阈值可以在10～15分钟之间取值。当电池处于充电状态且对电池充电的时间大于预设时间阈值时，就能够确保电池已经处于充电饱和状态了。

上述电池电压、电池电流以及电池温度的获取可以通过相应的传感器进行获取，例如，电池电压可以通过电压传感器进行获取，电池电流可以通过霍尔传感器或者分流器件等来进行采集，电池温度可以通过温度传感器例如NTC温度传感器来进行获取。

在步骤102中，根据所述电池电压、所述电池电流和所述电池温度计算电池荷电状态。在获取到上述电池电压、电池电流以及电池温度之后，通过上述这些参数对电池荷电状态(State of Charge，SOC)进行估算，其中，估算方法可以通过例如卡尔曼滤波或者其他的自适应算法等，对电池荷电状态进行估算的方法有多种，本公开中对于此算法不做限制，只要能够根据电池电压、电池电流以及电池温度估算出电池电荷状态即可。

在步骤103中，根据所述电池荷电状态、所述电池温度和第一对应关系查找在所述电池温度下，与所述电池荷电状态相对应的电池开路电压，其中，所述第一对应关系为所述电池荷电状态、所述电池温度以及所述电池开路电压之间的对应关系。该第一对应关系可以是通过大量的离线实验测试获取到的电池荷电状态、电池温度以及电池开路电压(Opencircuit voltage，OCV)之间的对应关系。

在步骤104中，根据所述电池电压、所述电池电流和所述电池开路电压计算所述电池的内阻。在根据第一对应关系查找到在该电池温度下的电池开路电压之后，就可以根据获取到的电池电压、电池电流以及该电池开路电压来计算当前电池的内阻值。

在一种可能的实施方式中，可以根据以下公式来计算所述电池的内阻：

图2是根据本公开一示例性实施例示出的又一电池内阻计算方法的流程图。如图2所示，在对所述电池充电之前，所述方法还包括步骤201。

在步骤201中，控制所述电池的温度在预设温度范围内。该预设温度范围即为适合电池进行充电的合适温度范围，例如可以为10℃到35℃之间，只有控制电池温度保持在该预设温度范围内时，才能保证给电池充电时的安全性；其中，可以通过车辆的热管理系统来实现对电池温度的控制。

通过上述技术方案，在开始对电池进行充电之前，先对电池的温度进行控制，从而保证在电池充电的过程中，电池温度能够保持在合适的温度范围内，在一定程度上保障了电池充电过程中的安全。

图3是根据本公开一示例性实施例示出的又一电池内阻计算方法的流程图。如图3所示，在步骤104之后，所述方法还包括步骤301和步骤302。

在步骤301中，判断所述电池荷电状态是否不大于预设最大荷电状态且所述电池电压是否不大于预设最大电压，如果是，则转至步骤101，如果否，则转至步骤302。

在步骤302中，停止对所述电池充电。

当所述电池荷电状态达到所述预设最大荷电状态或者当电池电压达到预设最大电压时，表示充电已经完成，无需在继续对电池进行充电，因此此时可以直接执行步骤302，停止对该电池进行充电；而当电池荷电状态没有达到所述预设最大荷电状态，而且电池电压也没有达到所述预设最大电压时，说明电池的充电过程还没有完成，还需要对该电池继续进行充电，因此此时返回步骤101再次获取不同的电池荷电状态下对应的电池电压、电池电流和电池温度，再次计算不同的电池荷电状态下对应的电池内阻。

因此，在电池的一次充电过程中，能够在电池充电时间大于预设时间阈值之后到结束充电之间的这段时间中，多次计算不同的电池荷电状态对应的电池内阻，不仅满足了在线实时计算电池内阻的需求，而且能够得到与不同的电池荷电状态对应的不同的电池内阻，从而能够更好地对电池进行保护，防止电池过充过放，充分发挥电池能力，延长电池寿命。

图4是根据本公开一示例性实施例示出的一种电池等效电路模型图。如图4所示，V为电池电压，I为电池电流，Ro为欧姆电阻，R1为电荷传递电阻，R2为短扩散电阻，R3为长扩散电阻，C1为双电层电容，C2为短扩散电容，C3为长扩散电容，OCV为电池系统开路电压，则有如下关系式存在：

V＝OCV+I×Z (2)，

其中，Z是电池阻抗，当电池充电时间大于预设时间阈值之后，C1、C2、C3就都会达到饱和状态，可以当作开路处理，上述关系式(2)可以简化为：

V＝OCV+I×R (3)，

其中R,＝Ro+R1+R2+R3，为本公开所需要计算的电池内阻，通过关系式(3)，在获得得到测量的电池电压V、电池电流I、估算的电池开路电压OCV之后，可以计算出电池内阻R了。

图5是根据本公开一示例性实施例示出的一种电池内阻计算装置的结构框图。如图5所示，所述装置包括：获取模块10，若电池处于充电状态且对所述电池充电的时间大于预设时间阈值，则所述获取模块用于获取所述电池的电池电压、电池电流以及电池温度；第一计算模块20，用于根据所述电池电压、所述电池电流和所述电池温度计算电池荷电状态；查找模块30，用于根据所述电池荷电状态、所述电池温度和第一对应关系查找在所述电池温度下，与所述电池荷电状态相对应的电池开路电压，其中，所述第一对应关系为所述电池荷电状态、所述电池温度以及所述电池开路电压之间的对应关系；第二计算模块40，用于根据所述电池电压、电池电流和所述电池开路电压计算所述电池的内阻。

图6是根据本公开一示例性实施例示出的又一电池内阻计算装置的结构框图。如图6所示，所述装置还包括：控制模块50，控制所述电池的温度在预设温度范围内。

在一种可能的实施方式中，如图6所示，所述装置还包括：循环模块60，用于在所述第二计算模块根据所述电池电压、电池电流和所述电池开路电压计算所述电池的内阻之后，若所述电池荷电状态不大于预设最大荷电状态且所述电池电压不大于预设最大电压，则触发所述获取模块获取所述电池的电池电压、电池电流以及电池温度。

在一种可能的实施方式中，如图6所示，所述装置还包括：停止充电模块70，用于在若所述电池荷电状态大于所述预设最大荷电状态和/或所述电池电压大于所述预设最大电压，则停止对所述电池充电。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图7是根据跟公开一示例性实施例示出的一种电池管理系统的结构框图。参照图7，电池管理系统700包括处理器722，其数量可以为一个或多个，以及存储器732，用于存储可由处理器722执行的计算机程序。存储器732中存储的计算机程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理器722可以被配置为执行该计算机程序，以执行上述的电池内阻计算方法。

另外，电池管理系统700还可以包括电源组件726和通信组件750，该电源组件726可以被配置为执行电池管理系统700的电源管理，该通信组件750可以被配置为实现电池管理系统700与其他设备之间的通信，例如，有线或无线通信，在工作过程中所需要采集的一种或多种状态信息都可以通过该通信组件750来进行获取。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的电池内阻计算方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器732，上述程序指令可由电池管理系统700的处理器722执行以完成上述的电池内阻计算方法。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。。

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，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims

1.一种电池内阻计算方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下公式计算所述电池的内阻：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述电池充电之前，所述方法还包括：

控制所述电池的温度在预设温度范围内。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述根据所述电池电压、所述电池电流和所述电池开路电压计算所述电池的内阻的步骤之后，所述方法还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.一种电池内阻计算装置，其特征在于，所述装置包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制模块，控制所述电池的温度在预设温度范围内。

8.根据权利要求6-7中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

10.一种电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：

存储器，其上存储有计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。