CN110333448B - 电动汽车及动力电池的能量状态soe计算方法、装置 - Google Patents

电动汽车及动力电池的能量状态soe计算方法、装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车和动力电池的能量状态SOE计算方法、装置，其中，方法包括以下步骤：获取动力电池的开路电压OCV‑电池容量Q参考曲线；获取动力电池的OCV；根据动力电池的OCV和OCV‑Q参考曲线获取动力电池的当前剩余可用容量；根据动力电池的当前剩余可用容量和OCV计算动力电池的SOE。该动力电池的能量状态SOE计算方法，首先获取OCV‑Q参考曲线，并获取OCV，然后根据OCV和OCV‑Q参考曲线得到动力电池的剩余容量Qremaining，最后根据Qremaining和OCV计算SOE，由此，直接通过容量与开路电压OCV计算SOE，更加符合科学原理，计算得到的SOE准确性更高。

Description

电动汽车及动力电池的能量状态SOE计算方法、装置
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种动力电池的能量状态SOE计算方法、一种动力电池的能量状态SOE计算装置和一种电动汽车。
背景技术
出于能源和环境的双重压力，电动汽车发展迅速，而动力电池作为电动汽车的能量储备源直接决定着电动汽车的续驶里程。
为了更精确地衡量动力电池的剩余电量，K.Mamadou等提出了电池SOE(State ofEnergy，能量状态)的概念，其可用于表示动力电池剩余能量的百分比。相关技术中，在计算SOE时，是预先在实验室条件下测得电池OCV与SOE的关系曲线，然后在实车工况下由BMS(Battery Management System，电池管理系统)根据动力电池的当前SOC(State ofCharge，荷电状态)查表得OCV(Open-Circut Voltage，开路电压)，然后根据OCV得SOE。
然而，在相同的SOC状态下，不同工况时动力电池的放电能力存在较大的差异，即在动力电池允许的放电倍率下，释放的总能量随着倍率的增加而增加。同时，以SOC代表的动力电池的当前状态，不能与外部功率有效对应，实际运行中的动力电池端电压变化也无法精确模拟，导致难以为续驶里程、续航时间等提供准确的预测条件，带来较大的估算误差。而且SOC不能反映动力电池当前时刻及之前充放电工况的影响，现有查表法增大了SOE的误差，直接导致了续驶里程估算不准。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述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动力电池的能量状态SOE计算方法，以提高SOE的计算准确性。
本发明的第二个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种动力电池的能量状态SOE计算装置。
本发明的第四个目的在于提出一种电动汽车。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种动力电池的能量状态SOE计算方法，包括以下步骤：获取所述动力电池的开路电压OCV-电池容量Q参考曲线；获取所述动力电池的OCV；根据所述动力电池的OCV和OCV-Q参考曲线获取所述动力电池的当前剩余可用容量；根据所述动力电池的当前剩余可用容量和所述OCV计算所述动力电池的SOE。
根据本发明实施例的动力电池的能量状态SOE计算方法，首先获取OCV-Q参考曲线，并获取OCV，然后根据OCV和OCV-Q参考曲线得到动力电池的剩余容量Qremaining，最后根据Qremaining和OCV计算SOE，由此，直接通过容量与开路电压OCV计算SOE，更加符合科学原理，计算得到的SOE准确性更高。
另外，根据本发明上述实施例提出的动力电池的能量状态SOE计算方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述根据所述动力电池的当前剩余可用容量和所述OCV计算所述动力电池的SOE具体包括：根据所述动力电池的当前剩余可用容量Qremaining和所述OCV计算所述动力电池的当前剩余可用能量Eremaining；获取所述动力电池的标称容量QN，并根据所述标称容量QN计算所述动力电池的标称能量EN；根据所述动力电池的当前剩余可用能量Eremaining和所述标称能量EN计算SOE。
根据本发明的一个实施例，通过以下公式计算所述SOE：
Figure BDA0001617342210000021
其中，所述QN为所述动力电池的标称容量。
根据本发明的一个实施例，所述动力电池的OCV-Q参考曲线由电动汽车与云服务器实时交互获得。
进一步地，本发明提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例的动力电池的能量状态SOE计算方法。
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，在其上存储的与动力电池的能量状态SOE计算方法对应的程序被执行时，直接通过容量与开路电压OCV计算SOE，更加符合科学原理，计算得到的SOE准确性更高。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种动力电池的能量状态SOE计算装置，包括：第一获取模块，用于获取所述动力电池的开路电压OCV-电池容量Q参考曲线；第二获取模块，用于获取所述动力电池的OCV；第三获取模块，用于根据所述动力电池的OCV和OCV-Q参考曲线获取所述动力电池的当前剩余可用容量；计算模块，用于根据所述动力电池的当前剩余可用容量和所述OCV计算所述动力电池的SOE。
根据本发明实施例的动力电池的能量状态SOE计算装置，首先获取OCV-Q参考曲线，并获取OCV，然后根据OCV和OCV-Q参考曲线得到动力电池的剩余容量Qremaining，最后根据Qremaining和OCV计算SOE，由此，直接通过容量与开路电压OCV计算SOE，更加符合科学原理，计算得到的SOE准确性更高。
另外，根据本发明上述实施例提出的动力电池的能量状态SOE计算装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述计算模块具体用于：根据所述动力电池的当前剩余可用容量Qremaining和所述OCV计算所述动力电池的当前剩余可用能量Eremaining；获取所述动力电池的标称容量QN，并根据所述标称容量QN计算所述动力电池的标称能量EN；根据所述动力电池的当前剩余可用能量Eremaining和所述标称能量EN计算SOE。
根据本发明的一个实施例，所述计算模块具体通过以下公式计算所述SOE：
Figure BDA0001617342210000031
其中，所述QN为所述动力电池的标称容量。
根据本发明的一个实施例，所述动力电池的OCV-Q参考曲线由电动汽车与云服务器实时交互获得。
进一步地，本发明提出了一种电动汽车，其包括上述实施例的动力电池的能量状态SOE计算装置。
根据本发明实施例的电动汽车，采用上述实施例的动力电池的能量状态SOE计算装置，直接通过容量与开路电压OCV计算SOE，更加符合科学原理，计算得到的SOE准确性更高。
附图说明
图1为根据本发明实施例的动力电池的能量状态SOE计算方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的OVC-Q参考曲线的示意图；
图3为根据本发明实施例的动力电池的能量状态SOE计算装置的结构框图；
图4为根据本发明实施例的电动汽车的结构框图。
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例的动力电池的能量状态SOE计算方法、装置和电动汽车。
图1为根据本发明实施例的动力电池的能量状态SOE计算方法的流程图。如图1所示，该动力电池的能量状态SOE计算方法，包括以下步骤：
S101，获取动力电池的开路电压OCV-电池容量Q参考曲线。
在本发明的实施例中，动力电池的OCV-Q参考曲线可由电动汽车与云服务器实时交互获得，也可从从电动汽车的BMS中获得。
具体地，在一个示例中，OCV-Q参考曲线可预先存储在BMS中，进而当需要时，可直接从BMS中获取OCV-Q参考曲线。
在另一个示例中，OCV-Q参考曲线可预先存储在云服务器中，如可通过电动汽车的BMS将OCV-Q参考曲线存至云服务器中。进而当需要时，可在电动汽车和云服务器之间通过2G/3G/4G/5G、WIFI等建立无线连接，由此电动汽车的BMS可从云服务器获取预存的OCV-Q参考曲线。
需要说明的是，考虑到动力电池的老化等因素，为保证动力电池的OCV-Q参考曲线更贴近动力电池当前的真实状态，可通过BMS对动力电池的OCV-Q参考曲线进行实时监控和存储，以定期(如每隔1个星期、一个月、三个月等)更新BMS和/或云服务器中存储的OCV-Q参考曲线。
在一个具体示例中，新电池与使用1.5年的电池的OCV-Q曲线如图2所示。从图2中可以看出，当开路电压相同时，使用1.5年的电池的容量明显小于新电池的容量。
S102，获取动力电池的OCV。
具体地，OCV可通过脉冲充放电试验获得，试验中的充电倍率、脉冲间隔时间可根据需要进行设定。
例如，可在动力电池的两端串联一放电模块和分流器，放电模块的工作与否可通过一控制器控制。其中，放电模块可根据设定的充电倍率和脉冲间隔时间进行设置。在放电模块不工作时，采集放电模块两端的电压U1和分流器的电流I1；在放电模块工作时，采集放电模块两端的电压U2和分流器的电流I2。
其中，假设动力电池的内阻为r，则有OCV＝U1+I1*r和OCV＝U2+I2*r成立，由此可得开路电压OCV＝(U1*I2-U2*I1)/(I2-I1)。
S103，根据动力电池的OCV和OCV-Q参考曲线获取动力电池的当前剩余可用容量。
具体地，可根据动力电池的OCV查询OCV-Q参考曲线，得到动力电池的当前剩余可用容量Qremaining。
S104，根据动力电池的当前剩余可用容量和OCV计算动力电池的SOE。
具体地，根据动力电池的当前剩余可用容量Qremaining和OCV计算动力电池的当前剩余可用能量Eremaining。获取动力电池的标称容量，并根据动力电池的标称容量QN和OCV计算动力电池的标称能量EN。进一步地，根据动力电池的当前剩余可用能量Eremaining和标称容量EN计算SOE。计算公式具体如下式(1)：
Figure BDA0001617342210000051
根据本发明实施例的动力电池的能量状态SOE计算方法，首先获取OCV-Q参考曲线，并获取OCV，然后根据OCV和OCV-Q参考曲线得到动力电池的剩余容量Qremaining，最后根据Qremaining和OCV计算SOE，由此，直接通过容量与开路电压OCV计算SOE，更加符合科学原理，计算得到的SOE准确性更高。另外，考虑到电池的老化等因素，定期更新OCV-Q参考曲线，能够使得计算出的SOE准确性更高，更加接近动力电池的真实状态，进而有助于更加准确的估算后续的车辆续驶里程或续航时间。
进一步地，本发明提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例的动力电池的能量状态SOE计算方法。
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，在其上存储的与动力电池的能量状态SOE计算方法对应的程序被执行时，直接通过容量与开路电压OCV计算SOE，更加符合科学原理，计算得到的SOE准确性更高。另外，考虑到电池的老化等因素，定期更新OCV-Q参考曲线，能够使得计算出的SOE准确性更高，更加接近动力电池的真实状态，进而有助于更加准确的估算后续的车辆续驶里程或续航时间。
图3是根据本发明一个实施例的动力电池的能量状态SOE计算装置的结构框图。如图3所示，动力电池的能量状态SOE计算装置100包括：第一获取模块10、第二获取模块20、第三获取模块30和计算模块40。
其中，第一获取模块10用于获取动力电池的开路电压OCV-电池容量Q参考曲线。
在本发明的实施例中，动力电池的OCV-Q参考曲线可由电动汽车与云服务器实时交互获得，也可从从电动汽车的BMS中获得。
具体地，在一个示例中，OCV-Q参考曲线可预先存储在BMS中，进而当需要时，第一获取模块10可直接从BMS中获取OCV-Q参考曲线。
在另一个示例中，电动汽车的BMS可预先存储在云服务器中，如可通过电动汽车的BMS将OCV-Q参考曲线存至云服务器中。进而当需要时，可在电动汽车和云服务器之间通过2G/3G/4G/5G、WIFI等建立无线连接，由此第一获取模块10可从云服务器获取预存的OCV-Q参考曲线。
需要说明的是，考虑到动力电池的老化等因素，为保证动力电池的OCV-Q参考曲线更贴近动力电池当前的真实状态，可通过BMS对动力电池的OCV-Q参考曲线进行实时监控和存储，以定期(如每隔1个星期、一个月、三个月等)更新BMS和/或云服务器中存储的OCV-Q参考曲线。
在一个具体示例中，新电池与使用1.5年的电池的OCV-Q曲线如图2所示。从图2中可以看出，当开路电压相同时，使用1.5年的电池的容量明显小于新电池的容量。
第二获取模块20用于获取动力电池的OCV。
具体地，OCV可通过脉冲充放电试验获得，试验中的充电倍率、脉冲间隔时间可根据需要进行设定。
例如，可在动力电池的两端串联一放电模块和分流器，放电模块的工作与否可通过一控制器控制。其中，放电模块可根据设定的充电倍率和脉冲间隔时间进行设置。在放电模块不工作时，采集放电模块两端的电压U1和分流器的电流I1；在放电模块工作时，采集放电模块两端的电压U2和分流器的电流I2。
其中，假设动力电池的内阻为r，则有OCV＝U1+I1*r和OCV＝U2+I2*r成立，由此可得开路电压OCV＝(U1*I2-U2*I1)/(I2-I1)。
第三获取模块30用于根据动力电池的OCV和OCV-Q参考曲线获取动力电池的当前剩余可用容量。
具体地，第三获取模块30可根据动力电池的OCV查询OCV-Q参考曲线，得到动力电池的当前剩余可用容量Qremaining。
计算模块40用于根据动力电池的当前剩余可用容量和OCV计算动力电池的SOE。
具体地，计算模块40根据动力电池的当前剩余可用容量Qremaining和OCV计算动力电池的当前剩余可用能量Eremaining。获取动力电池的标称容量，并根据动力电池的标称容量QN和OCV计算动力电池的标称能量EN。进一步地，根据动力电池的当前剩余可用能量Eremaining和标称容量EN计算SOE。计算公式具体如下式(1)：
Figure BDA0001617342210000071
根据本发明实施例的动力电池的能量状态SOE计算装置，首先获取OCV-Q参考曲线，并获取OCV，然后根据OCV和OCV-Q参考曲线得到动力电池的剩余容量Qremaining，最后根据Qremaining和OCV计算SOE，由此，直接通过容量与开路电压OCV计算SOE，更加符合科学原理，计算得到的SOE准确性更高。另外，考虑到电池的老化等因素，定期更新OCV-Q参考曲线，能够使得计算出的SOE准确性更高，更加接近动力电池的真实状态，进而有助于更加准确的估算后续的车辆续驶里程或续航时间。
图4为根据本发明实施例的电动汽车的结构框图。如图4所示，电动汽车1000包括上述实施例的动力电池的能量状态SOE计算装置100。
根据本发明实施例的电动汽车，采用上述实施例的动力电池的能量状态SOE计算装置，直接通过容量与开路电压OCV计算SOE，更加符合科学原理，计算得到的SOE准确性更高。另外，考虑到电池的老化等因素，定期更新OCV-Q参考曲线，能够使得计算出的SOE准确性更高，更加接近动力电池的真实状态，进而有助于更加准确的估算后续的车辆续驶里程或续航时间。
需要说明的是，本发明实施例的电动汽车的其它构成及其作用对本领域的技术人员而言是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。
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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
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定制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。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
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。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计算机可读存储介质中，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，也可以存储在一个计算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。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 (8)

1.一种动力电池的能量状态SOE计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述动力电池的开路电压OCV-电池容量Q参考曲线；
通过脉冲充放电试验获取所述动力电池的OCV；
根据所述动力电池的OCV和OCV-Q参考曲线获取所述动力电池的当前剩余可用容量；
根据所述动力电池的当前剩余可用容量和所述OCV计算所述动力电池的SOE；
所述根据所述动力电池的当前剩余可用容量和所述OCV计算所述动力电池的SOE具体包括：
根据所述动力电池的当前剩余可用容量Qremaining和所述OCV计算所述动力电池的当前剩余可用能量Eremaining；
获取所述动力电池的标称容量QN，并根据所述标称容量QN计算所述动力电池的标称能量EN；
根据所述动力电池的当前剩余可用能量Eremaining和所述标称能量EN计算SOE。
2.如权利要求1所述的动力电池的能量状态SOE计算方法，其特征在于，通过以下公式计算所述SOE：
Figure FDA0002817601610000011
其中，所述QN为所述动力电池的标称容量。
3.如权利要求1所述的动力电池的能量状态SOE计算方法，其特征在于，所述动力电池的OCV-Q参考曲线由电动汽车与云服务器实时交互获得。
4.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的动力电池的能量状态SOE计算方法。
5.一种动力电池的能量状态SOE计算装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取所述动力电池的开路电压OCV-电池容量Q参考曲线；
第二获取模块，用于获取所述动力电池的OCV，所述动力电池的两端串联有放电模块和分流器，通过控制器控制所述放电模块，在所述放电模块不工作时，采集所述放电模块两端的电压U1和所述分流器的电流I1，在所述放电模块工作时，采集所述放电模块两端的电压U2和所述分流器的电流I2，所述动力电池的OCV＝(U1*I2-U2*I1)/(I2-I1)；
第三获取模块，用于根据所述动力电池的OCV和OCV-Q参考曲线获取所述动力电池的当前剩余可用容量；
计算模块，用于根据所述动力电池的当前剩余可用容量和所述OCV计算所述动力电池的SOE；
所述计算模块具体用于：
根据所述动力电池的当前剩余可用容量Qremaining和所述OCV计算所述动力电池的当前剩余可用能量Eremaining；
获取所述动力电池的标称容量QN，并根据所述标称容量QN计算所述动力电池的标称能量EN；
根据所述动力电池的当前剩余可用能量Eremaining和所述标称能量EN计算SOE。
6.如权利要求5所述的动力电池的能量状态SOE计算装置，其特征在于，所述计算模块具体通过以下公式计算所述SOE：
Figure FDA0002817601610000021
其中，所述QN为所述动力电池的标称容量。
7.如权利要求5所述的动力电池的能量状态SOE计算装置，其特征在于，所述动力电池的OCV-Q参考曲线由电动汽车与云服务器实时交互获得。
8.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求5-7中任一项所述的动力电池的能量状态SOE计算装置。
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