CN110400987B - 电池充放电电流的限制方法、电池管理系统及存储介质 - Google Patents

电池充放电电流的限制方法、电池管理系统及存储介质 Download PDF

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CN110400987B CN201910597032.7A CN201910597032A CN110400987B CN 110400987 B CN110400987 B CN 110400987B CN 201910597032 A CN201910597032 A CN 201910597032A CN 110400987 B CN110400987 B CN 110400987B
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Abstract

本发明公开了一种电池充放电电流的限制方法、电池管理系统及存储介质，该方法包括：获取电池的实际容量和工作参数；根据实际容量和预先配置的电池的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度；根据SOC使用窗口的宽度和工作参数确定SOC使用窗口的上限值和下限值，获得SOC使用窗口；根据SOC使用窗口限制电池的充放电电流。本发明实施例应用该SOC使用窗口来限制电池的充放电电流，有效地避免了由于根据动力电池的标称容量定义电池的SOC使用窗口，导致在电池使用后期，电池输出的总能量明显下降的问题，保证了电池可使用容量的一致性，因此保证了续航里程的一致性，并延长了电池的使用寿命。

Description

电池充放电电流的限制方法、电池管理系统及存储介质
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种电池充放电电流的限制方法、电池管理系统及存储介质。
背景技术
动力电池是电动汽车的重要组成部分，尤其是纯电动汽车，其是驱动车辆的唯一动力。其中，电池的SOC(State of charge，荷电状态)代表电池使用一段时间或长期搁置后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，其是表征电池状态的重要参数之一；其中，SOC的可用范围表示为SOC使用窗口，通过SOC使用窗口可限制电池的充放电电流，从而决定了电池能够输出的总能量，即电池的可使用容量。
目前，在动力电池使用初期，通常会根据动力电池的标称容量定义一个SOC使用窗口。但是，本发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下技术问题：一方面，动力电池出厂的实际容量普遍大于标称容量；另一方面，随着动力电池的老化，电池的实际容量和电池内阻均会发生变化；因此，根据动力电池的标称容量定义电池的SOC使用窗口，会使得SOC使用窗口无法覆盖电池的整个生命周期，从而导致在电池使用后期，电池能够输出的总能量明显下降，进而导致汽车的续航里程明显下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池充放电电流的限制方法、电池管理系统及存储介质，其能够避免在电池使用后期，电池输出的总能量明显下降的问题，从而保证了电池可使用容量的一致性，以保证续航里程的一致性，并延长了电池的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电池充放电电流的限制方法，包括：
获取电池的实际容量和工作参数；
根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度；
根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数确定SOC使用窗口的上限值和下限值，获得所述SOC使用窗口；
根据所述SOC使用窗口限制所述电池的充放电电流。
作为优选方案，所述工作参数包括充电截止电压、放电截止电压、充电电流限值、放电电流限值、充电内阻和放电内阻；则，
所述根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数确定SOC使用窗口的上限值和下限值，获得所述SOC使用窗口，具体包括：
根据所述SOC使用窗口的宽度，获得初始的SOC使用窗口；
根据所述SOC使用窗口的宽度、所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述充电电流限值、所述放电电流限值、所述充电内阻和所述放电内阻调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，获得调整后的上限值和下限值；
以所述调整后的上限值作为SOC使用窗口的上限值，并以所述调整后的下限值作为SOC使用窗口的下限值，获得所述SOC使用窗口。
作为优选方案，所述根据所述SOC使用窗口的宽度、所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述充电电流限值、所述放电电流限值、所述充电内阻和所述放电内阻调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，获得调整后的上限值和下限值，具体包括：
根据所述初始的SOC使用窗口的下限值获得对应的第一开路电压，并根据所述第一开路电压、所述放电截止电压、所述放电电流限值和所述放电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的下限裕量：
ΔUL＝U(a)-I1*R1-UL
其中，ΔUL为所述截止电压的下限裕量；a为所述SOC初始使用窗口的下限值；U(a)为所述第一开路电压；I1为所述放电电流限值；R1为所述放电内阻；UL为所述放电截止电压；
根据所述初始的SOC使用窗口的上限值获得对应的第二开路电压，并根据所述第二开路电压、所述充电截止电压、所述充电电流限值和所述充电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的上限裕量：
ΔUU＝UU-I2*R2-U(b)
其中，ΔUU为所述截止电压的上限裕量；b为所述SOC初始使用窗口的上限值，0％＜a＜b＜100％；U(b)为所述第二开路电压；I2为所述充电电流限值；R2为所述充电内阻；UU为所述充电截止电压；
根据所述截止电压的下限裕量、所述截止电压的上限裕量和所述SOC使用窗口的宽度，通过以下公式计算得到第一宽度和第二宽度：
Figure BDA0002116974720000031
WSOC＝WL+WH
其中，WL为所述第一宽度，所述第一宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的下限值之间的宽度；WH为所述第二宽度，所述第二宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的上限值之间的宽度；WSOC为SOC使用窗口的宽度；
根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第一宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的下限值，获得调整后的下限值：
SOCL＝SOCM-WL
其中，SOCL为所述调整后的下限值；SOCM为所述初始的SOC使用窗口的中值；
根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第二宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的上限值，获得调整后的上限值：
SOCH＝SOCM+WH
其中，SOCH为所述调整后的上限值。
作为优选方案，所述根据所述SOC使用窗口的宽度，获得初始的SOC使用窗口，具体包括：
以所述SOC使用窗口的宽度作为初始的SOC使用窗口的宽度，并以SOC＝50％作为所述初始的SOC使用窗口的中值，获得所述初始的SOC使用窗口。
作为优选方案，所述根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度，具体包括：
根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量，通过以下公式计算SOC使用窗口的宽度：
Figure BDA0002116974720000041
其中，WSOC为所述SOC使用窗口的宽度；Q为所述预先配置的可使用容量；QC为所述实际容量。
作为优选方案，所述根据所述SOC使用窗口限制所述电池的充放电电流，具体包括：
获取所述电池的当前SOC；
当所述电池的当前SOC等于预设的第一SOC时，降低所述电池的充电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的上限值时，所述电池的充电电流下降至零；其中，所述第一SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述SOC使用窗口的上限值；
当所述电池的当前SOC值等于预设的第二SOC时，降低所述电池的放电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的下限值时，所述电池的放电电流下降至零；其中，所述第二SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述第一SOC。
作为优选方案，所述电池充放电电流的限制方法还包括：
在接收到放开SOC使用窗口请求时，将所述SOC使用窗口替换为预设的SOC使用窗口；其中，所述放开SOC使用窗口请求中携带有所述预设的SOC使用窗口。
为了解决相同的技术问题，相应地，本发明还提供一种电池管理系统，包括：
参数获取模块，用于获取电池的实际容量和工作参数；
宽度计算模块，用于根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度；
SOC使用窗口确定模块，用于根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数确定SOC使用窗口的上限值和下限值，获得所述SOC使用窗口；以及，
充放电电流限制模块，用于根据所述SOC使用窗口限制所述电池的充放电电流。
作为优选方案，所述工作参数包括充电截止电压、放电截止电压、充电电流限值、放电电流限值、充电内阻和放电内阻；
所述SOC使用窗口确定模块，具体包括：
初始SOC使用窗口确定单元，用于根据所述SOC使用窗口的宽度，获得初始的SOC使用窗口；
初始SOC使用窗口调整单元，用于根据所述SOC使用窗口的宽度、所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述充电电流限值、所述放电电流限值、所述充电内阻和所述放电内阻调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，获得调整后的上限值和下限值；以及，
SOC使用窗口确定单元，用于以所述调整后的上限值作为SOC使用窗口的上限值，并以所述调整后的下限值作为SOC使用窗口的下限值，获得所述SOC使用窗口。
作为优选方案，所述初始SOC使用窗口调整单元，具体包括：
第一裕量计算子单元，用于根据所述初始的SOC使用窗口的下限值获得对应的第一开路电压，并根据所述第一开路电压、所述放电截止电压、所述放电电流限值和所述放电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的下限裕量：
ΔUL＝U(a)-I1*R1-UL
其中，ΔUL为所述截止电压的下限裕量；a为所述SOC初始使用窗口的下限值；U(a)为所述第一开路电压；I1为所述放电电流限值；R1为所述放电内阻；UL为所述放电截止电压；
第二裕量计算子单元，用于根据所述初始的SOC使用窗口的上限值获得对应的第二开路电压，并根据所述第二开路电压、所述充电截止电压、所述充电电流限值和所述充电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的上限裕量：
ΔUU＝UU-I2*R2-U(b)
其中，ΔUU为所述截止电压的上限裕量；b为所述SOC初始使用窗口的上限值，0％＜a＜b＜100％；U(b)为所述第二开路电压；I2为所述充电电流限值；R2为所述充电内阻；UU为所述充电截止电压；
宽度计算子单元，用于根据所述截止电压的下限裕量、所述截止电压的上限裕量和所述SOC使用窗口的宽度，通过以下公式计算得到第一宽度和第二宽度：
Figure BDA0002116974720000061
WSOC＝WL+WH
其中，WL为所述第一宽度，所述第一宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的下限值之间的宽度；WH为所述第二宽度，所述第二宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的上限值之间的宽度；WSOC为SOC使用窗口的宽度；
第一调整子单元，用于根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第一宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的下限值，获得调整后的下限值：
SOCL＝SOCM-WL
其中，SOCL为所述调整后的下限值；SOCM为所述初始的SOC使用窗口的中值；
第二调整子单元，根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第二宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的上限值，获得调整后的上限值：
SOCH＝SOCM+WH
其中，SOCH为所述调整后的上限值。
作为优选方案，所述宽度计算模块，具体用于根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量，通过以下公式计算SOC使用窗口的宽度：
Figure BDA0002116974720000071
其中，WSOC为所述SOC使用窗口的宽度；Q为所述预先配置的可使用容量；QC为所述实际容量。
作为优选方案，所述初始SOC使用窗口确定单元，具体用于以所述SOC使用窗口的宽度作为初始的SOC使用窗口的宽度，并以SOC＝50％作为所述初始的SOC使用窗口的中值，获得所述初始的SOC使用窗口。
作为优选方案，所述充放电电流限制模块，具体包括：
SOC获取单元，用于获取所述电池的当前SOC；
第一判决单元，用于判断所述电池的当前SOC是否等于预设的第一SOC；若是，则降低所述电池的充电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的上限值时，所述电池的充电电流下降至零；其中，所述第一SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述SOC使用窗口的上限值；
第二判决单元，用于判断所述电池的当前SOC值是否等于预设的第二SOC；若是，则降低所述电池的放电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的下限值时，所述电池的放电电流下降至零；其中，所述第二SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述第一SOC。
作为优选方案，所述电池管理系统还包括：
放开SOC使用窗口模块，用于在接收到放开SOC使用窗口请求时，将所述SOC使用窗口替换为预设的SOC使用窗口；其中，所述放开SOC使用窗口请求中携带有所述预设的SOC使用窗口。
为了解决相同的技术问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有程序，当程序运行时，实现上述的电池充放电电流的限制方法。
与现有技术相比，本发明提供的一种电池充放电电流的限制方法、电池管理系统及存储介质，通过所述实际容量和预先配置的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度，并根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数获得所述SOC使用窗口，以应用所述SOC使用窗口限制电池的充放电电流，从而有效地避免了由于根据动力电池的标称容量定义电池的SOC使用窗口，导致在电池使用后期，电池输出的总能量下降的问题，保证了电池可使用容量的一致性，进而保证了续航里程的一致性，并延长了电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例一中的电池充放电电流的限制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例一中的SOC-OCV曲线示意图；
图3是本发明实施例一中的限制充电电流的示意图；
图4是本发明实施例二中的电池管理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，是本发明实施例一提供的电池充放电电流的限制方法的流程示意图。
本发明实施例提供的电池充放电电流的限制方法，可由电池管理系统(BMS，Battery management system)执行，且本实施例均以电池管理系统作为执行主体进行说明。
在本发明实施例中，所述电池充放电电流的限制方法，包括以下步骤S11-S14：
S11、获取电池的实际容量和工作参数。
需要说明的是，所述电池管理系统可以根据SOC-OCV曲线计算获得电池的实际容量；当然，也可以采用其他方法来获取电池的实际容量，本发明对此不做限制。
另外，所述电池的工作参数包括充电截止电压、放电截止电压、充电电流限值、放电电流限值、充电内阻和放电内阻。
S12、根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度。
具体地，在步骤S12中，所述根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度，具体为：
根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量，通过以下公式计算SOC使用窗口的宽度：
Figure BDA0002116974720000091
其中，WSOC为所述SOC使用窗口的宽度；Q为所述预先配置的可使用容量；QC为所述实际容量。
需要说明的是，所述电池管理系统可根据实际使用情况预先配置一个电池的可使用容量；优选地，所述预先配置的可使用容量小于等于所述实际容量，如当所述实际容量为62Ah时，可以配置所述可使用容量为54Ah。
S13、根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数确定SOC使用窗口的上限值和下限值，获得所述SOC使用窗口。
在一种优选实施方式中，所述根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数确定SOC使用窗口的上限值和下限值，获得所述SOC使用窗口，具体包括以下步骤S131-S133：
S131、根据所述SOC使用窗口的宽度，获得初始的SOC使用窗口；
S132、根据所述SOC使用窗口的宽度、所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述充电电流限值、所述放电电流限值、所述充电内阻和所述放电内阻调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，获得调整后的上限值和下限值；
S133、以所述调整后的上限值作为SOC使用窗口的上限值，并以所述调整后的下限值作为SOC使用窗口的下限值，获得所述SOC使用窗口。
具体地，在步骤S131中，以所述SOC使用窗口的宽度作为宽度，获得一个初始的SOC使用窗口；可以理解的，在区间[0％，100％]中选取宽度为80％的任一区间作为所述初始的SOC使用窗口。
另外，如图2所示，为了便于调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，以获得所述SOC使用窗口，优选地，本实施例中以所述SOC使用窗口的宽度作为初始的SOC使用窗口的宽度，并以SOC＝50％作为所述初始的SOC使用窗口的中值，获得所述初始的SOC使用窗口[a，b]。例如，当所述SOC使用窗口的宽度为88％时，以88％作为所述初始的SOC使用窗口的宽度，并以SOC＝50％作为所述初始的SOC使用窗口的中值，从而得到所述初始的SOC使用窗口的上限值为6％，下限值为94％，即所述初始的SOC窗口为[6％，94％]。
在一种优选实施方式中，所述步骤S132、根据所述SOC使用窗口的宽度、所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述充电电流限值、所述放电电流限值、所述充电内阻和所述放电内阻调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，获得调整后的上限值和下限值，具体包括以下步骤S1321-1325：
S1321、根据所述初始的SOC使用窗口的下限值获得对应的第一开路电压，并根据所述第一开路电压、所述放电截止电压、所述放电电流限值和所述放电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的下限裕量：
ΔUL＝U(a)-I1*R1-UL
其中，ΔUL为所述截止电压的下限裕量；a为所述SOC初始使用窗口的下限值；U(a)为所述第一开路电压；I1为所述放电电流限值；R1为所述放电内阻；UL为所述放电截止电压；
S1322、根据所述初始的SOC使用窗口的上限值获得对应的第二开路电压，并根据所述第二开路电压、所述充电截止电压、所述充电电流限值和所述充电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的上限裕量：
ΔUU＝UU-I2*R2-U(b)
其中，ΔUU为所述截止电压的上限裕量；b为所述SOC初始使用窗口的上限值，0％＜a＜b＜100％；U(b)为所述第二开路电压；I2为所述充电电流限值；R2为所述充电内阻；UU为所述充电截止电压；
S1323、根据所述截止电压的下限裕量、所述截止电压的上限裕量和所述SOC使用窗口的宽度，通过以下公式计算得到第一宽度和第二宽度：
Figure BDA0002116974720000111
WSOC＝WL+WH
其中，WL为所述第一宽度，所述第一宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的下限值之间的宽度；WH为所述第二宽度，所述第二宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的上限值之间的宽度；WSOC为SOC使用窗口的宽度；
S1324、根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第一宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的下限值，获得调整后的下限值：
SOCL＝SOCM-WL
其中，SOCL为所述调整后的下限值；SOCM为所述初始的SOC使用窗口的中值；
S1325、根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第二宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的上限值，获得调整后的上限值：
SOCH＝SOCM+WH
其中，SOCH为所述调整后的上限值。
需要说明的是，在实施步骤S131后，获得初始的SOC使用窗口[a，b]，0％＜a＜b＜100％；接着，通过SOC-OCV曲线可获得SOC＝a时，对应的开路电压，即所述初始的SOC使用窗口的下限值对应的第一开路电压；且通过SOC-OCV曲线还可获得SOC＝b时，对应的开路电压，即所述初始的SOC使用窗口的上限值对应的第二开路电压。进而，可根据所述第一开路电、所述放电截止电压、所述放电电流限值和所述放电内阻计算得到所述截止电压的下限裕量，且可根据所述第二开路电压、所述充电截止电压、所述充电电流限值和所述充电内阻计算得到截止电压的上限裕量；其中，所述截止电压的下限裕量为所述第一开路电压与第一电压之间的差值，所述第一电压为所述放电截止电压与所述放电电压限值之和，所述放电电压限值为所述放电电流限值与所述放电内阻之积；所述截止电压的上限裕量为所述充电截止电压与第二电压之间的差值，所述第二电压为所述第二开路电压和所述充电电压限值之和；所述充电电压限值为所述充电电流限值与所述充电内阻之积。通过所述截止电压的下限裕量可获知在考虑放电电流限制的情况下，所述初始的SOC使用窗口的下限值对应的第一开路电压是否存在超过所述放电截止电压的危险，且通过所述截止电压的上限裕量可获知在考虑充电电流限制的情况下，所述初始的SOC使用窗口的上限值对应的第二开路电压是否存在超过所述充电截止电压的危险，并以此为基础来调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，以使最终获得的所述SOC窗口能够布置在安全的工作区间，进而更有效地保护了电池，以延长电池的使用寿命。
在实施步骤S1322后，可根据所述截止电压的下限裕量、所述截止电压的上限裕量和所述SOC使用窗口的宽度计算得到所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的下限值之间的宽度，即所述第一宽度，以及所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的上限值之间的宽度，即所述第二宽度；接着，可根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第一宽度调整所述初始的SOC使用窗口的下限值a，获得调整后的下限值SOCL；且可根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第二宽度调整所述初始的SOC使用窗口的上限值b，获得调整后的上限值SOCH，从而得到所述SOC使用窗口[SOCL，SOCH]，如图2所示。
此外，需要说明的是，本发明实施例对步骤S1321和步骤S1322之间的执行顺序，以及步骤S1324和步骤S1325之间的执行顺序不做限制；如，可先执行步骤S1322，再执行步骤S1321，也可以同时执行步骤S1321和步骤S1322；而且，在执行步骤S1323后，可先执行步骤S1325，再执行步骤S1324，也可以同时执行步骤S1324和步骤S1325。
S14、根据所述SOC使用窗口限制所述电池的充放电电流。
具体地，在获得所述SOC使用窗口后，可应用所述SOC使用窗口来限制所述电池的充放电电流，以决定所述电池能够输出的总能量，即所述电池的使用容量。
在一种优选实施方式中，所述根据所述SOC使用窗口限制所述电池的充放电电流，具体包括以下步骤S141-S143：
S141、获取所述电池的当前SOC；
S142、判断所述电池的当前SOC是否等于预设的第一SOC；若是，则降低所述电池的充电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的上限值时，所述电池的充电电流下降至零；其中，所述第一SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述SOC使用窗口的上限值；
S143、判断所述电池的当前SOC值是否等于预设的第二SOC；若是，则降低所述电池的放电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的下限值时，所述电池的放电电流下降至零；其中，所述第二SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述第一SOC。
具体地，在获得所述SOC使用窗口[SOCL，SOCH]后，获取所述电池的当前SOC；当所述电池的当前SOC等于所述第一SOC时，则开始降低所述电池的充电电流，并在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的上限值SOCH时，使所述充电电流下降至零，如图3中的实线所示，其中，c为所述第一SOC；当所述电池的当前SOC不等于所述第一SOC时，则不执行任何操作。而且，当所述电池的当前SOC等于所述第二SOC时，则开始降低所述电池的放电电流，并在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的下限值SOCL时，使所述电池的放电电流下降至零；当所述电池的当前SOC不等于所述第二SOC，则不执行任何操作。
此外，需要说明的是，在执行步骤S141后，可先执行步骤S143，再执行步骤S142，当然也可以同时执行步骤S142和步骤S143，本发明对此不做限制。
在一种优选实施方式中，所述电池充放电电流的限制方法还包括步骤：
在接收到放开SOC使用窗口请求时，将所述SOC使用窗口替换为预设的SOC使用窗口；其中，所述放开SOC使用窗口请求中携带有所述预设的SOC使用窗口。
需要说明的是，当所述电池管理系统接收到所述放开SOC使用窗口请求时，将所述SOC使用窗口替换为预设的SOC使用窗口，不再使用由步骤S11-S13获得的所述SOC使用窗口[SOCL，SOCH]，转而使用所述放开SOC使用窗口请求中携带的所述预设的SOC使用窗口来限制所述电池的充放电电流。
在本发明实施例中，通过所述实际容量和预先配置的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度，并根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数确定SOC使用窗口的上限值和下限值，获得所述SOC使用窗口，以应用得到的所述SOC使用窗口限制电池的充放电电流，从而有效地避免了由于根据动力电池的标称容量定义电池的SOC使用窗口，导致在电池使用后期，电池输出的总能量下降的问题，保证了电池可使用容量的一致性，进而保证续航里程的一致性，因此提高了用户体验。此外，本发明实施例考虑了电池内阻老化的影响来确定SOC使用窗口，使得所述SOC窗口能够布置在安全的工作区间，有效地保护了电池，因此进一步延长了电池的使用寿命。
实施例二
参见图4，是本发明实施例二提供的电池管理系统的结构示意图。
相应地，本发明实施例提供一种电池管理系统1，包括：
参数获取模块11，用于获取电池的实际容量和工作参数；
宽度计算模块12，用于根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度；
SOC使用窗口确定模块13，用于根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数确定SOC使用窗口的上限值和下限值，获得所述SOC使用窗口；以及，
充放电电流限制模块14，用于根据所述SOC使用窗口限制电池的充放电电流。
在本发明实施例中，所述参数获取模块11可以根据SOC-OCV曲线计算获得电池的实际容量；当然，也可以采用其他方法来获取电池的实际容量，本发明对此不做限制。
另外，所述电池的工作参数包括充电截止电压、放电截止电压、充电电流限值、放电电流限值、充电内阻和放电内阻。
进一地，所述宽度计算模块12，具体用于根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量，通过以下公式计算SOC使用窗口的宽度：
Figure BDA0002116974720000161
其中，WSOC为所述SOC使用窗口的宽度；Q为所述预先配置的可使用容量；QC为所述实际容量。
需要说明的是，所述电池管理系统可根据实际使用情况预先配置一个电池的可使用容量；优选地，所述预先配置的可使用容量小于等于所述实际容量，如所述实际容量为62Ah，可以配置所述可使用容量为54Ah。
进一步地，所述SOC使用窗口确定模块13，具体包括：
初始SOC使用窗口确定单元，用于根据所述SOC使用窗口的宽度，获得初始的SOC使用窗口；
初始SOC使用窗口调整单元，用于根据所述SOC使用窗口的宽度、所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述充电电流限值、所述放电电流限值、所述充电内阻和所述放电内阻调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，获得调整后的上限值和下限值；
SOC使用窗口确定单元，用于以所述调整后的上限值作为SOC使用窗口的上限值，并以所述调整后的下限值作为SOC使用窗口的下限值，获得所述SOC使用窗口。
具体地，所初始SOC使用窗口确定单元，用于以所述SOC使用窗口的宽度作为宽度，获得一个初始的SOC使用窗口；可以理解的，在区间[0％，100％]中选取宽度为80％的任一区间作为所述初始的SOC使用窗口。
为了便于调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，以获得所述SOC使用窗口，优选地，本实施例的所述初始SOC使用窗口确定单元，具体用于以所述SOC使用窗口的宽度作为初始的SOC使用窗口的宽度，并以SOC＝50％作为所述初始的SOC使用窗口的中值，获得所述初始的SOC使用窗口[a，b]。例如，当所述SOC使用窗口的宽度为88％时，以88％作为所述初始的SOC使用窗口的宽度，并以SOC＝50％作为所述初始的SOC使用窗口的中值，从而获得所述初始的SOC使用窗口为[6％，94％]。
另外，所述初始SOC使用窗口调整单元，具体包括：
第一裕量计算子单元，用于根据所述初始的SOC使用窗口的下限值获得对应的第一开路电压，并根据所述第一开路电压、所述放电截止电压、所述放电电流限值和所述放电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的下限裕量：
ΔUL＝U(a)-I1*R1-UL
其中，ΔUL为所述截止电压的下限裕量；a为所述SOC初始使用窗口的下限值；U(a)为所述第一开路电压；I1为所述放电电流限值；R1为所述放电内阻；UL为所述放电截止电压；
第二裕量计算子单元，用于根据所述初始的SOC使用窗口的上限值获得对应的第二开路电压，并根据所述第二开路电压、所述充电截止电压、所述充电电流限值和所述充电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的上限裕量：
ΔUU＝UU-I2*R2-U(b)
其中，ΔUU为所述截止电压的上限裕量；b为所述SOC初始使用窗口的上限值，0％＜a＜b＜100％；U(b)为所述第二开路电压；I2为所述充电电流限值；R2为所述充电内阻；UU为所述充电截止电压；
宽度计算子单元，用于根据所述截止电压的下限裕量、所述截止电压的上限裕量和所述SOC使用窗口的宽度，通过以下公式计算得到第一宽度和第二宽度：
Figure BDA0002116974720000171
WSOC＝WL+WH
其中，WL为所述第一宽度，所述第一宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的下限值之间的宽度；WH为所述第二宽度，所述第二宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的上限值之间的宽度；WSOC为SOC使用窗口的宽度；
第一调整子单元，用于根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第一宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的下限值，获得调整后的下限值：
SOCL＝SOCM-WL
其中，SOCL为所述调整后的下限值；SOCM为所述初始的SOC使用窗口的中值；
第二调整子单元，用于根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第二宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的上限值，获得调整后的上限值：
SOCH＝SOCM+WH
其中，SOCH为所述调整后的上限值。
需要说明的是，在获得所述初始的SOC使用窗口[a，b]后，0％＜a＜b＜100％；通过SOC-OCV曲线可获得SOC＝a时，对应的开路电压，即所述初始的SOC使用窗口的下限值对应的第一开路电压；且通过SOC-OCV曲线还可获得SOC＝b时，对应的开路电压，即所述初始的SOC使用窗口的上限值对应的第二开路电压。进而，可由所述第一裕量计算子单元根据所述第一开路电、所述放电截止电压、所述放电电流限值和所述放电内阻计算得到所述截止电压的下限裕量，且可由所述第二裕量计算子单元根据所述第二开路电压、所述充电截止电压、所述充电电流限值和所述充电内阻计算得到截止电压的上限裕量；其中，所述截止电压的下限裕量为所述第一开路电压与第一电压之间的差值，所述第一电压为所述放电截止电压与所述放电电压限值之和，所述放电电压限值为所述放电电流限值与所述放电内阻之积；所述截止电压的上限裕量为所述充电截止电压与所述第二电压之间的差值，所述第二电压为所述第二开路电压和所述充电电压限值之和，所述充电电压限值为所述充电电流限值与所述充电内阻之积。通过所述截止电压的下限裕量可获知在考虑放电电流限制的情况下，所述初始的SOC使用窗口的下限值对应的第一开路电压是否存在超过所述放电截止电压的危险，且通过所述截止电压的上限裕量可获知在考虑充电电流限制的情况下，所述初始的SOC使用窗口的上限值对应的第二开路电压是否存在超过所述充电截止电压的危险，并以此为基础来调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，以使最终获得的所述SOC窗口能够布置在安全的工作区间，进而更有效地保护电池，以进一步延长电池的使用寿命。
进一步地，本实施例中所述充放电电流限制模块14，具体包括：
SOC获取单元，用于获取所述电池的当前SOC；
第一判决单元，用于判断所述电池的当前SOC是否等于预设的第一SOC；若是，则降低所述电池的充电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的上限值时，所述电池的充电电流下降至零；其中，所述第一SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述SOC使用窗口的上限值；以及，
第二判决单元，用于判断所述电池的当前SOC值是否等于预设的第二SOC；若是，则降低所述电池的放电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的下限值时，所述电池的放电电流下降至零；其中，所述第二SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述第一SOC。
进一步，本实施例中所述电池管理系统1还包括：
放开SOC使用窗口确定模块，用于在接收到放开SOC使用窗口请求时，将所述SOC使用窗口替换为预设的SOC使用窗口；其中，所述放开SOC使用窗口请求中携带有所述预设的SOC使用窗口。
需要说明的是，当接收到所述放开SOC使用窗口请求时，不再使用由步骤S11-S13获得的所述SOC使用窗口，转而使用所述放开SOC使用窗口请求中携带的所述预设的SOC使用窗口来限制所述电池的充放电电流。
在本发明实施例中，通过所述宽度计算模块12根据所述实际容量和预先配置的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度，并由所述SOC使用窗口确定模块13根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数确定SOC使用窗口的上限值和下限值，获得所述SOC使用窗口，使得所述充放电电流限制模块14能够根据得到的所述SOC使用窗口限制电池的充放电电流，从而有效地避免了由于根据动力电池的标称容量定义电池的SOC使用窗口，导致在电池使用后期，电池输出的总能量下降的问题，保证了电池可使用容量的一致性，进而保证续航里程的一致性，因此提高了用户体验。此外，本发明实施例考虑了电池内阻老化的影响来确定SOC使用窗口，使得所述SOC窗口能够布置在安全的工作区间，有效地保护了电池，因此进一步延长了电池的使用寿命。
此外，需要说明的是，所述电池管理系统能够实现上述实施例一所述的电池状态监测方法；其中，所述电池状态监测方法具体可参考上述实施例一的描述，在此不做更多的赘述。
相应地，本发明实施例还提供一种电动汽车，包括动力电池2以及上述的电池管理系统1，所述动力电池2与所述电池管理系统1电连接。
为了解决相同的技术问题，发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有程序，当程序运行时，实现上述实施例一的电池充放电电流的限制方法。其中，所述电池充放电电流的限制方法具体可参考上述实施例一的描述，在此不做更多的赘述。
综上，本发明提供的一种电池充放电电流的限制方法、电池管理系统及存储介质，通过所述实际容量和预先配置的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度，并根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数获得所述SOC使用窗口，以应用得到的所述SOC使用窗口限制电池的充放电电流，从而有效地避免了由于根据动力电池的标称容量定义电池的SOC使用窗口，导致在电池使用后期，电池输出的总能量下降的问题，保证了电池可使用容量的一致性，进而保证续航里程的一致性，并延长了电池的使用寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种电池充放电电流的限制方法，其特征在于，包括：
获取电池的实际容量和工作参数；其中，所述工作参数包括充电截止电压、放电截止电压、充电电流限值、放电电流限值、充电内阻和放电内阻；
根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度；
根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数确定所述SOC使用窗口的上限值和下限值，获得所述SOC使用窗口；
根据所述SOC使用窗口限制所述电池的充放电电流；
其中，所述根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数确定所述SOC使用窗口的上限值和下限值，获得所述SOC使用窗口，具体包括：
根据所述SOC使用窗口的宽度，获得初始的SOC使用窗口；
根据所述SOC使用窗口的宽度、所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述充电电流限值、所述放电电流限值、所述充电内阻和所述放电内阻调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，获得调整后的上限值和下限值；
以所述调整后的上限值作为SOC使用窗口的上限值，并以所述调整后的下限值作为SOC使用窗口的下限值，获得所述SOC使用窗口；
其中，所述根据所述SOC使用窗口的宽度、所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述充电电流限值、所述放电电流限值、所述充电内阻和所述放电内阻调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，获得调整后的上限值和下限值，具体包括：
根据所述初始的SOC使用窗口的下限值获得对应的第一开路电压，并根据所述第一开路电压、所述放电截止电压、所述放电电流限值和所述放电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的下限裕量：
ΔUL＝U(a)-I1*R1-UL
其中，ΔUL为所述截止电压的下限裕量；a为所述SOC初始使用窗口的下限值；U(a)为所述第一开路电压；I1为所述放电电流限值；R1为所述放电内阻；UL为所述放电截止电压；
根据所述初始的SOC使用窗口的上限值获得对应的第二开路电压，并根据所述第二开路电压、所述充电截止电压、所述充电电流限值和所述充电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的上限裕量：
ΔUU＝UU-I2*R2-U(b)
其中，ΔUU为所述截止电压的上限裕量；b为所述SOC初始使用窗口的上限值，0％＜a＜b＜100％；U(b)为所述第二开路电压；I2为所述充电电流限值；R2为所述充电内阻；UU为所述充电截止电压；
根据所述截止电压的下限裕量、所述截止电压的上限裕量和所述SOC使用窗口的宽度，通过以下公式计算得到第一宽度和第二宽度：
Figure FDA0002606852630000021
WSOC＝WL+WH
其中，WL为所述第一宽度，所述第一宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的下限值之间的宽度；WH为所述第二宽度，所述第二宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的上限值之间的宽度；WSOC为SOC使用窗口的宽度；
根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第一宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的下限值，获得调整后的下限值：
SOCL＝SOCM-WL
其中，SOCL为所述调整后的下限值；SOCM为所述初始的SOC使用窗口的中值；
根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第二宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的上限值，获得调整后的上限值：
SOCH＝SOCM+WH
其中，SOCH为所述调整后的上限值。
2.如权利要求1所述的电池充放电电流的限制方法，其特征在于，所述根据所述SOC使用窗口的宽度，获得初始的SOC使用窗口，具体包括：
以所述SOC使用窗口的宽度作为初始的SOC使用窗口的宽度，并以SOC＝50％作为所述初始的SOC使用窗口的中值，获得所述初始的SOC使用窗口。
3.如权利要求1所述的电池充放电电流的限制方法，其特征在于，所述根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度，具体包括：
根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量，通过以下公式计算SOC使用窗口的宽度：
Figure FDA0002606852630000031
其中，WSOC为所述SOC使用窗口的宽度；Q为所述预先配置的可使用容量；QC为所述实际容量。
4.如权利要求1所述的电池充放电电流的限制方法，其特征在于，所述根据所述SOC使用窗口限制所述电池的充放电电流，具体包括：
获取所述电池的当前SOC；
判断所述电池的当前SOC是否等于预设的第一SOC；若是，则降低所述电池的充电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的上限值时，所述电池的充电电流下降至零；其中，所述第一SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述SOC使用窗口的上限值；
判断所述电池的当前SOC值是否等于预设的第二SOC；若是，则降低所述电池的放电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的下限值时，所述电池的放电电流下降至零；其中，所述第二SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述第一SOC。
5.如权利要求1所述的电池充放电电流的限制方法，其特征在于，所述电池充放电电流的限制方法还包括：
在接收到放开SOC使用窗口请求时，将所述SOC使用窗口替换为预设的SOC使用窗口；其中，所述放开SOC使用窗口请求中携带有所述预设的SOC使用窗口。
6.一种电池管理系统，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取电池的实际容量和工作参数；其中，所述工作参数包括充电截止电压、放电截止电压、充电电流限值、放电电流限值、充电内阻和放电内阻；
宽度计算模块，用于根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量计算SOC使用窗口的宽度；
SOC使用窗口确定模块，用于根据所述SOC使用窗口的宽度和所述工作参数确定所述SOC使用窗口的上限值和下限值，获得所述SOC使用窗口；以及，
充放电电流限制模块，用于根据所述SOC使用窗口限制所述电池的充放电电流；
其中，所述SOC使用窗口确定模块，具体包括：
初始SOC使用窗口确定单元，用于根据所述SOC使用窗口的宽度，获得初始的SOC使用窗口；
初始SOC使用窗口调整单元，用于根据所述SOC使用窗口的宽度、所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述充电电流限值、所述放电电流限值、所述充电内阻和所述放电内阻调整所述初始的SOC使用窗口的上限值和下限值，获得调整后的上限值和下限值；以及，
SOC使用窗口确定单元，用于以所述调整后的上限值作为SOC使用窗口的上限值，并以所述调整后的下限值作为SOC使用窗口的下限值，获得所述SOC使用窗口；
其中，所述初始SOC使用窗口调整单元，具体包括：
第一裕量计算子单元，用于根据所述初始的SOC使用窗口的下限值获得对应的第一开路电压，并根据所述第一开路电压、所述放电截止电压、所述放电电流限值和所述放电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的下限裕量：
ΔUL＝U(a)-I1*R1-UL
其中，ΔUL为所述截止电压的下限裕量；a为所述SOC初始使用窗口的下限值；U(a)为所述第一开路电压；I1为所述放电电流限值；R1为所述放电内阻；UL为所述放电截止电压；
第二裕量计算子单元，用于根据所述初始的SOC使用窗口的上限值获得对应的第二开路电压，并根据所述第二开路电压、所述充电截止电压、所述充电电流限值和所述充电内阻，通过以下公式计算得到截止电压的上限裕量：
ΔUU＝UU-I2*R2-U(b)
其中，ΔUU为所述截止电压的上限裕量；b为所述SOC初始使用窗口的上限值，0％＜a＜b＜100％；U(b)为所述第二开路电压；I2为所述充电电流限值；R2为所述充电内阻；UU为所述充电截止电压；
宽度计算子单元，用于根据所述截止电压的下限裕量、所述截止电压的上限裕量和所述SOC使用窗口的宽度，通过以下公式计算得到第一宽度和第二宽度：
Figure FDA0002606852630000051
WSOC＝WL+WH
其中，WL为所述第一宽度，所述第一宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的下限值之间的宽度；WH为所述第二宽度，所述第二宽度为所述初始的SOC使用窗口的中值与所述SOC使用窗口的上限值之间的宽度；WSOC为SOC使用窗口的宽度；
第一调整子单元，用于根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第一宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的下限值，获得调整后的下限值：
SOCL＝SOCM-WL
其中，SOCL为所述调整后的下限值；SOCM为所述初始的SOC使用窗口的中值；
第二调整子单元，根据所述初始的SOC使用窗口的中值和所述第二宽度，通过以下公式调整所述初始的SOC使用窗口的上限值，获得调整后的上限值：
SOCH＝SOCM+WH
其中，SOCH为所述调整后的上限值。
7.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述初始SOC使用窗口确定单元，具体用于以所述SOC使用窗口的宽度作为初始的SOC使用窗口的宽度，并以SOC＝50％作为所述初始的SOC使用窗口的中值，获得所述初始的SOC使用窗口。
8.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述宽度计算模块，具体用于根据所述实际容量和预先配置的电池的可使用容量，通过以下公式计算SOC使用窗口的宽度：
Figure FDA0002606852630000061
其中，WSOC为所述SOC使用窗口的宽度；Q为所述预先配置的可使用容量；QC为所述实际容量。
9.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述充放电电流限制模块，具体包括：
SOC获取单元，用于获取所述电池的当前SOC；
第一判决单元，用于判断所述电池的当前SOC是否等于预设的第一SOC；若是，则降低所述电池的充电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的上限值时，所述电池的充电电流下降至零；其中，所述第一SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述SOC使用窗口的上限值；
第二判决单元，用于判断所述电池的当前SOC值是否等于预设的第二SOC；若是，则降低所述电池的放电电流，以使在所述电池的当前SOC等于所述SOC使用窗口的下限值时，所述电池的放电电流下降至零；其中，所述第二SOC大于所述SOC使用窗口的下限值，且小于所述第一SOC。
10.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括：
放开SOC使用窗口模块，用于在接收到放开SOC使用窗口请求时，将所述SOC使用窗口替换为预设的SOC使用窗口；其中，所述放开SOC使用窗口请求中携带有所述预设的SOC使用窗口。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有程序，当程序运行时，实现如权利要求1至5任一项所述的电池充放电电流的限制方法。
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