CN112034360A - 一种动力电池剩余电量的确定方法、系统及相关组件 - Google Patents

一种动力电池剩余电量的确定方法、系统及相关组件 Download PDF

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CN112034360A CN202010961280.8A CN202010961280A CN112034360A CN 112034360 A CN112034360 A CN 112034360A CN 202010961280 A CN202010961280 A CN 202010961280A CN 112034360 A CN112034360 A CN 112034360A
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Abstract

本申请公开了一种动力电池剩余电量的确定方法、系统及相关组件，包括：获取动力电池的实时状态信息；实时状态信息包括动力电池的SOC值、实时温度和运行信息；运行信息包括放电电流；根据实时温度和SOC值，确定动力电池的SOE值；获取放电电流从第一时刻到当前时刻的累计数据，并根据累计历史数据确定参考电流；查询第一矩阵表，确定参考电流和实时温度对应的动力电池的额定电量；根据SOE值和额定电量，确定动力电池的剩余电量。本申请中额定电量由参考电流和实时温度共同确定，SOE值由SOC值与实时温度共同确定，剩余电量根据当前状态确定，整个过程与动力电池的实时状态紧密相关，为剩余续驶里程的计算提供了可靠的依据。

Description

一种动力电池剩余电量的确定方法、系统及相关组件
技术领域
本发明涉及动力电池领域，特别涉及一种动力电池剩余电量的确定方法、系统及相关组件。
背景技术
在装载动力电池的新能源动力汽车、插电式混动汽车等领域，准确计算汽车的续航里程时，动力电池的剩余电量是必不可少的关键参数之一。动力电池的剩余电量，通常由额定电量和SOE(State Of Energy，能量状态)决定。目前业内没有专门对SOE的算法，因为SOC(State Of Charge，荷电状态)与SOE相近，通常直接沿用SOC的值作为SOE。至于当前状态下的额定电量，一般通过标定电芯在各温度下的放电电量，形成电量标定参数表，需要时查表确定当前温度下的额定电量即可。
但是当前这种计算方法尚不够准确，当车辆高速行驶时，按照上文中查表得出的剩余电量偏大，导致预测的剩余续驶里程偏高，很容易造成车主估计偏差，导致电动车趴窝。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种动力电池剩余电量的确定方法、系统及相关组件。其具体方案如下：
一种动力电池剩余电量的确定方法，包括：
获取动力电池的实时状态信息；所述实时状态信息包括所述动力电池的SOC值、实时温度和运行信息；所述运行信息包括放电电流；
根据所述实时温度和所述SOC值，确定所述动力电池的SOE值；
获取所述放电电流从第一时刻到当前时刻的累计数据，并根据所述累计历史数据确定参考电流；其中所述第一时刻比当前时刻早一个预设时间段；
查询第一矩阵表，确定所述参考电流和所述实时温度对应的所述动力电池的额定电量；其中，所述第一矩阵表具体为在不同标定温度和不同标定电流的测试环境下，对所述动力电池进行满电量放电测试得到的放电电量作为标定额定电量的集合；
根据所述SOE值和所述额定电量，确定所述动力电池的剩余电量。
优选的，所述获取所述放电电流从第一时刻到当前时刻的累计数据之前，还包括：
判断所述运行信息对应的工况为第一工况或第二工况；
若所述运行信息对应的工况为所述第一工况，根据所述实时温度确定所述额定电量；
若所述运行信息对应的工况为所述第二工况，执行获取所述放电电流从第一时刻到当前时刻为止的累积历史数据的步骤。
优选的，所述判断所述运行信息对应的工况为第一工况或第二工况的过程，包括：
判断所述放电电流是否超出电流预设值且持续时长达到所述预设时间段；
若否，判定所述运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判定所述运行信息对应的工况为第二工况。
优选的，所述运行信息还包括车速；相应的，所述判断所述运行信息对应的工况为第一工况或第二工况的过程，包括：
判断所述运行信息是否满足以下条件：
所述放电电流超出电流预设值或所述车速超出预设车速；
若否，判定所述运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判断所述放电电流超出所述电流预设值或所述车速超出预设车速的持续时长达到所述预设时间段；
若否，判定所述运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判定所述运行信息对应的工况为第二工况。
优选的，所述根据所述实时温度和所述SOC值，确定所述动力电池的SOE值的过程，包括：
查询第二矩阵表，确定所述实时温度和所述SOC值对应的所述SOE值；
其中，所述第二矩阵表具体为在不同标定温度下进行放电测试得到的所述SOC值与所述SOE值的对应关系表。
优选的，所述根据所述累计历史数据确定参考电流的过程，包括：
对所述累计历史数据求平均数，得到参考电流。
优选的，所述确定方法还包括：
根据所述剩余电量和运行信息，估算由所述动力电池供能的电动汽车的续航里程。
相应的，本申请还公开了一种动力电池剩余电量的确定系统，包括：
获取模块，用于获取动力电池的实时状态信息；所述实时状态信息包括所述动力电池的SOC值、实时温度和运行信息；所述运行信息包括放电电流；
第一计算模块，用于根据所述实时温度和所述SOC值，确定所述动力电池的SOE值；
第二计算模块，用于获取所述放电电流从第一时刻到当前时刻的累计数据，并根据所述累计历史数据确定参考电流；其中所述第一时刻比当前时刻早一个预设时间段；
第三计算模块，用于查询第一矩阵表，确定所述参考电流和所述实时温度对应的所述动力电池的额定电量；其中，所述第一矩阵表具体为在不同标定温度和不同标定电流的测试环境下，对所述动力电池进行满电量放电测试得到的放电电量作为标定额定电量的集合；
第四计算模块，用于根据所述SOE值和所述额定电量，确定所述动力电池的剩余电量。
相应的，本申请还公开了一种动力电池剩余电量的确定装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文所述动力电池剩余电量的确定方法的步骤。
相应的，本申请还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一项所述动力电池剩余电量的确定方法的步骤。
本申请公开了一种动力电池剩余电量的确定方法，包括：获取动力电池的实时状态信息；所述实时状态信息包括所述动力电池的SOC值、实时温度和运行信息；所述运行信息包括放电电流；根据所述实时温度和所述SOC值，确定所述动力电池的SOE值；获取所述放电电流从第一时刻到当前时刻的累计数据，并根据所述累计历史数据确定参考电流；其中所述第一时刻比当前时刻早一个预设时间段；查询第一矩阵表，确定所述参考电流和所述实时温度对应的所述动力电池的额定电量；其中，所述第一矩阵表具体为在不同标定温度和不同标定电流的测试环境下，对所述动力电池进行满电量放电测试得到的放电电量作为标定额定电量的集合；根据所述SOE值和所述额定电量，确定所述动力电池的剩余电量。
本申请中额定电量由参考电流和实时温度共同确定，SOE值由SOC值与实时温度共同确定，剩余电量根据当前状态确定，整个计算过程与动力电池的实时状态紧密相关，结果更为准确，为剩余续驶里程的计算提供了可靠的依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种动力电池剩余电量的确定方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例中一种动力电池剩余电量的确定系统的结构分布图。
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做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。
当前对额定电量的计算方法尚不够准确，当车辆高速行驶时，按照上文中查表得出的剩余电量偏大，导致预测的剩余续驶里程偏高，很容易造成车主估计偏差，导致电动车趴窝。本申请中额定电量由参考电流和实时温度共同确定，SOE值由SOC值与实时温度共同确定，剩余电量根据当前状态确定，整个计算过程与动力电池的实时状态紧密相关，结果更为准确，为剩余续驶里程的计算提供了可靠的依据。
本发明实施例公开了一种动力电池剩余电量的确定方法，参见图1所示，包括：
S1：获取动力电池的实时状态信息；实时状态信息包括动力电池的SOC值、实时温度和运行信息；运行信息包括放电电流；
S2：根据实时温度和SOC值，确定动力电池的SOE值；
S3：获取放电电流从第一时刻到当前时刻的累计数据，并根据累计历史数据确定参考电流；其中第一时刻比当前时刻早一个预设时间段；
具体的，参考电流可通过对该预设时间段的累计历史数据求平均数得到。
S4：查询第一矩阵表，确定参考电流和实时温度对应的动力电池的额定电量；
其中，第一矩阵表具体为在不同标定温度和不同标定电流的测试环境下，对动力电池进行满电量放电测试得到的放电电量作为标定额定电量的集合。
具体的，动力电池进行标定额定电量的放电测试时，首先将动力电池在常温下按标准充满(最高单体电压达到充电截止电压，电流≤0.05C)，然后选择一标定温度，静置足够时间，按照某一标定电流开始放电，记录最终的放电电量作为该标定温度和该标定电流对应的额定电流。最后得到的第一矩阵表可如下表1所示：
表1动力电池的额定电量(kWh)
电流/温度 -20℃ -10℃ 0℃ 10℃ 25℃ 40℃ 50℃
0.2C 44 51.5 56.1 59 63.9 66 66.2
1/3C 42.3 49.7 54 57.3 62 64.3 64.7
0.5C 40.6 48.1 52.8 56.2 61.3 63.5 63.6
0.8C 39.7 47 51.5 55 60.2 62.6 62.3
S5：根据SOE值和额定电量，确定动力电池的剩余电量。
具体的，剩余电量为SOE值和额定电量的乘积。
进一步的，本实施例确定方法中还可包括：
S6：根据剩余电量和运行信息，估算由动力电池供能的电动汽车的续航里程。
由于本实施例中已经得到了基于当前工况的准确的剩余电量，因此后续估算到的续航里程较为可靠，可供驾驶员在行程规划时作为参考，尽量避免电动汽车因为动力电池电量耗尽趴窝的情况出现。
本申请中额定电量由参考电流和实时温度共同确定，SOE值由SOC值与实时温度共同确定，剩余电量根据当前状态确定，整个计算过程与动力电池的实时状态紧密相关，结果更为准确，为剩余续驶里程的计算提供了可靠的依据。
本发明实施例公开了一种具体的动力电池剩余电量的确定方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。
具体的，根据实时温度和SOC值，确定动力电池的SOE值的过程，包括：
查询第二矩阵表，确定实时温度和SOC值对应的SOE值；
其中，第二矩阵表具体为在不同标定温度下进行放电测试得到的SOC值与SOE值的对应关系表。
在现有技术中，由于动力电池的SOC值与SOE值相差较小，因此后者常沿用前者，但这种方法不够准确，因此本实施例通过对动力电池进行标定，以确定不同温度下SOC值与SOE值的对应关系，也即第二矩阵表，从而得到更为准确的SOE值。
具体的，SOE值的标定过程包括：
将动力电池包在常温下标准充满(最高单体电压达到充电截止电压，电流≤0.05C)；
择一标定温度，在该标定温度下静置足够长时间，再以NEDC((New EuropeanDriving Cycle，新欧洲行驶工况)工况平均电流(一般在1/3C左右)放电，直至最低单体电压达到放电截止电压，记录整个过程中的放电容量SOC值和电量SOE值，填入第二矩阵表。第二矩阵表的具体形式可参见下表2：
表2SOC-SOE矩阵表
T/SOC 10％ 20％ 30％ 40％ 50％ 60％ 70％ 80％ 90％
-10℃ 8.4％ 18.1％ 27.5％ 37.1％ 46.6％ 56.9％ 68％ 78.7％ 89.6％
5℃ 8.2％ 17.7％ 27.3％ 36.9％ 46.4％ 56.7％ 67.5％ 78.1％ 89.3％
25℃ 7.7％ 17.4％ 27％ 36.5％ 45.9％ 56.2％ 66.9％ 77.6％ 88.8％
45℃ 7.5％ 17.3％ 26.8％ 36.4％ 45.6％ 56％ 66.8％ 77.5％ 88.7％
可以理解的是，SOE值的精度提高，能够一定程度上提高动力电池的剩余电量的计算准确度。
本发明实施例公开了一种具体的动力电池剩余电量的确定方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。
具体的，获取放电电流从第一时刻到当前时刻的累计数据之前，还包括：
判断运行信息对应的工况为第一工况或第二工况；
若运行信息对应的工况为第一工况，根据实时温度确定额定电量；
若运行信息对应的工况为第二工况，执行获取放电电流从第一时刻到当前时刻为止的累积历史数据的步骤。
其中，第一工况和第二工况对应车辆的不同的运行信息，也就是说，在第一工况时，额定电量依据实际温度确定即可，第二工况时，额定电量由参考电流和实时温度共同确定。具体的，第一工况下额定电量可通过查询第三矩阵表确定，第三矩阵表具体为NEDC工况和不同标定温度的测试环境下，对动力电池进行满电量放电测试得到的放电电量作为标定额定电量的集合，其形式如表3所示：
表3动力电池的额定电量(kWh)
温度 -20℃ -10℃ 0℃ 10℃ 25℃ 40℃ 50℃
可用电量 42.3 49.7 54 57.3 62 64.3 64.7
测试电流(C) 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3
进一步的，电动汽车的第一工况或第二工况由当前运行信息确定，运行信息可只包括放电电流，运行信息还可以包括车速。在运行信息只有放电电流时，判断运行信息对应的工况为第一工况或第二工况的过程，包括：
判断放电电流是否超出电流预设值且持续时长达到预设时间段；
若否，判定运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判定运行信息对应的工况为第二工况。
相应的，当运行信息由放电电流和/或车速时，判断运行信息对应的工况为第一工况或第二工况的过程，包括：
判断运行信息是否满足以下条件：
放电电流超出电流预设值或车速超出预设车速；
若否，判定运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判断放电电流超出电流预设值或车速超出预设车速的持续时长达到预设时间段；
若否，判定运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判定运行信息对应的工况为第二工况。
也就是说，放电电流和车速，在幅值和保持时间上均有一项超出预设值，即可认为其工况为第二工况，否则判定为第一工况。
具体的，可设置电流预设值为0.1C，预设车速为20km/h，预设时间段为3min，当然，考虑路况，还可适当调整这些预设值。
因此，考虑到第一工况计算更为简单，对应工况范围更广，可默认持续执行第一工况的计算方法，计算工况包括车辆静止的状态，同时监控实时状态信息，当运行信息对应的工况满足第二工况的要求时，再将第二工况下的计算结果作为输出的剩余电量。
可以理解的是，本实施例根据工况选择不同的计算方法，权衡了不同工况下的计算效率和计算结果适用性，使动力电池的参数更为准确高效。
相应的，本申请实施例还公开了一种动力电池剩余电量的确定系统，参见图2所示，包括：
获取模块1，用于获取动力电池的实时状态信息；实时状态信息包括动力电池的SOC值、实时温度和运行信息；运行信息包括放电电流；
第一计算模块2，用于根据实时温度和SOC值，确定动力电池的SOE值；
第二计算模块3，用于获取放电电流从第一时刻到当前时刻的累计数据，并根据累计历史数据确定参考电流；其中第一时刻比当前时刻早一个预设时间段；
第三计算模块4，用于查询第一矩阵表，确定参考电流和实时温度对应的动力电池的额定电量；其中，第一矩阵表具体为在不同标定温度和不同标定电流的测试环境下，对动力电池进行满电量放电测试得到的放电电量作为标定额定电量的集合；
第四计算模块5，用于根据SOE值和额定电量，确定动力电池的剩余电量。
本申请中额定电量由参考电流和实时温度共同确定，SOE值由SOC值与实时温度共同确定，剩余电量根据当前状态确定，整个计算过程与动力电池的实时状态紧密相关，结果更为准确，为剩余续驶里程的计算提供了可靠的依据。
在一些具体的实施例中，第二计算模块3用于：
判断所述运行信息对应的工况为第一工况或第二工况；
若所述运行信息对应的工况为所述第一工况，根据所述实时温度确定所述额定电量；
若所述运行信息对应的工况为所述第二工况，执行获取所述放电电流从第一时刻到当前为止的累积历史数据的步骤。
在一些具体的实施例中，第二计算模块3用于：
判断所述放电电流是否超出电流预设值且持续时长达到所述预设时间段；
若否，判定所述运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判定所述运行信息对应的工况为第二工况。
在一些具体的实施例中，所述运行信息还包括车速；相应的，第二计算模块3判断所述运行信息对应的工况为第一工况或第二工况的过程，包括：
判断所述运行信息是否满足以下条件：
所述放电电流超出电流预设值或所述车速超出预设车速；
若否，判定所述运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判断所述放电电流超出所述电流预设值或所述车速超出预设车速的持续时长达到所述预设时间段；
若否，判定所述运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判定所述运行信息对应的工况为第二工况。
在一些具体的实施例中，第一计算模块2根据所述实时温度和所述SOC值，确定所述动力电池的SOE值的过程，包括：
查询第二矩阵表，确定所述实时温度和所述SOC值对应的所述SOE值；
其中，所述第二矩阵表具体为在不同标定温度下进行放电测试得到的所述SOC值与所述SOE值的对应关系表。
在一些具体的实施例中，第二计算模块3用于：
对所述累计历史数据求平均数，得到参考电流。
在一些具体的实施例中，确定系统还包括第五计算模块，用于：
根据所述剩余电量和运行信息，估算由所述动力电池供能的电动汽车的续航里程。
相应的，本申请实施例还公开了一种动力电池剩余电量的确定装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文实施例所述动力电池剩余电量的确定方法的步骤。
相应的，本申请实施例还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文实施例任一项所述动力电池剩余电量的确定方法的步骤。
其中，具体有关动力电池剩余电量的确定装置和可读存储介质的内容，可参照上文实施例中动力电池剩余电量的确定方法中的细节内容，此处不再赘述。
其中，上述动力电池剩余电量的确定装置和可读存储介质，具有与上文实施例中动力电池剩余电量的确定方法相同的有益效果，此处不再赘述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种动力电池剩余电量的确定方法、系统及相关组件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种动力电池剩余电量的确定方法，其特征在于，包括：
获取动力电池的实时状态信息；所述实时状态信息包括所述动力电池的SOC值、实时温度和运行信息；所述运行信息包括放电电流；
根据所述实时温度和所述SOC值，确定所述动力电池的SOE值；
获取所述放电电流从第一时刻到当前时刻的累计数据，并根据所述累计历史数据确定参考电流；其中所述第一时刻比当前时刻早一个预设时间段；
查询第一矩阵表，确定所述参考电流和所述实时温度对应的所述动力电池的额定电量；其中，所述第一矩阵表具体为在不同标定温度和不同标定电流的测试环境下，对所述动力电池进行满电量放电测试得到的放电电量作为标定额定电量的集合；
根据所述SOE值和所述额定电量，确定所述动力电池的剩余电量。
2.根据权利要求1所述确定方法，其特征在于，所述获取所述放电电流从第一时刻到当前时刻的累计数据之前，还包括：
判断所述运行信息对应的工况为第一工况或第二工况；
若所述运行信息对应的工况为所述第一工况，根据所述实时温度确定所述额定电量；
若所述运行信息对应的工况为所述第二工况，执行获取所述放电电流从第一时刻到当前时刻为止的累积历史数据的步骤。
3.根据权利要求2所述确定方法，其特征在于，所述判断所述运行信息对应的工况为第一工况或第二工况的过程，包括：
判断所述放电电流是否超出电流预设值且持续时长达到所述预设时间段；
若否，判定所述运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判定所述运行信息对应的工况为第二工况。
4.根据权利要求2所述确定方法，其特征在于，所述运行信息还包括车速；相应的，所述判断所述运行信息对应的工况为第一工况或第二工况的过程，包括：
判断所述运行信息是否满足以下条件：
所述放电电流超出电流预设值或所述车速超出预设车速；
若否，判定所述运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判断所述放电电流超出所述电流预设值或所述车速超出预设车速的持续时长达到所述预设时间段；
若否，判定所述运行信息对应的工况为第一工况；
若是，判定所述运行信息对应的工况为第二工况。
5.根据权利要求1至4任一项所述确定方法，其特征在于，所述根据所述实时温度和所述SOC值，确定所述动力电池的SOE值的过程，包括：
查询第二矩阵表，确定所述实时温度和所述SOC值对应的所述SOE值；
其中，所述第二矩阵表具体为在不同标定温度下进行放电测试得到的所述SOC值与所述SOE值的对应关系表。
6.根据权利要求5所述确定方法，其特征在于，所述根据所述累计历史数据确定参考电流的过程，包括：
对所述累计历史数据求平均数，得到参考电流。
7.根据权利要求6所述确定方法，其特征在于，还包括：
根据所述剩余电量和运行信息，估算由所述动力电池供能的电动汽车的续航里程。
8.一种动力电池剩余电量的确定系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取动力电池的实时状态信息；所述实时状态信息包括所述动力电池的SOC值、实时温度和运行信息；所述运行信息包括放电电流；
第一计算模块，用于根据所述实时温度和所述SOC值，确定所述动力电池的SOE值；
第二计算模块，用于获取所述放电电流从第一时刻到当前时刻的累计数据，并根据所述累计历史数据确定参考电流；其中所述第一时刻比当前时刻早一个预设时间段；
第三计算模块，用于查询第一矩阵表，确定所述参考电流和所述实时温度对应的所述动力电池的额定电量；其中，所述第一矩阵表具体为在不同标定温度和不同标定电流的测试环境下，对所述动力电池进行满电量放电测试得到的放电电量作为标定额定电量的集合；
第四计算模块，用于根据所述SOE值和所述额定电量，确定所述动力电池的剩余电量。
9.一种动力电池剩余电量的确定装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述动力电池剩余电量的确定方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述动力电池剩余电量的确定方法的步骤。
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