CN112698223A - 一种电池系统、用于其soc估算方法以及计算机装置和介质 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种电池系统、用于其SOC估算方法以及计算机装置和介质，所述方法特征在于：将所述第二体系电池的所述荷电状态的上限和下限映射到所述电池系统的荷电状态区间，以建立所述第二体系电池的荷电状态的所述上限和所述下限与所述电池系统的荷电状态区间之间的映射关系；以及计算所述第二体系电池的所述荷电状态并根据所述映射关系估算所述电池系统的荷电状态。

Description

一种电池系统、用于其SOC估算方法以及计算机装置和介质
技术领域
本发明涉及车辆电池技术领域，更具体地涉及一种包括双电池体系的电池系统、用于所述电池系统的荷电状态SOC估计方法和以及计算机装置和介质。
背景技术
随着电动汽车的大力发展与普及，用户对电池安全性能的要求也越来越高。现在电动汽车中所采用的动力电池主要分为磷酸铁锂体系电池（LFP）与三元体系电池（NCM）。由于磷酸铁锂体系电池在安全性能的表现更加优异，近年来采用磷酸铁锂体系电池的电动汽车也越来越多。
车辆电池的荷电状态（SOC）估算是电池管理系统（BMS）中的核心问题。准确估算电池荷电状态有利于车辆制定合适的控制策略，从而延长电池的使用寿命，降低用户里程焦虑。常用的荷电状态估算方法分为基于电流积分+开路电压（OCV）校准以及基于电池模型的荷电状态的估算方法。这些方法均需要求出电池的开路电压并基于离线实验结果映射获取荷电状态。这些方法需要电池的OCV-SOC曲线具有较大斜率，从而实现在获取开路电压后将开路电压准确映射到荷电状态上。
如图1中所示，磷酸铁锂体系电池的OCV-SOC曲线异常平缓，通常某一开路电压OCV值可被映射到大范围的荷电状态SOC值。这就使得磷酸铁锂体系电池无法准确估算其荷电状态。磷酸铁锂体系电池的荷电状态估算问题是业界难题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题中的一个或多个、或其它问题而完成的，所采用的技术方案如下。
按照本发明的一个方面，提供了一种用于电池系统的荷电状态SOC估算方法，其特征在于，所述电池系统包括第一体系电池和第二体系电池，所述方法包括：将所述第二体系电池的荷电状态的上限和下限映射到所述电池系统的荷电状态区间，以建立所述第二体系电池的荷电状态的所述上限和所述下限与所述电池系统的荷电状态区间之间的映射关系；以及计算所述第二体系电池的所述荷电状态并根据所述映射关系估算所述电池系统的荷电状态。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述方法还包括：动态调整所述第一体系电池的所述荷电状态区间和所述第二体系电池的所述荷电状态区间，使得所述第二体系电池的所述荷电状态始终准确反映所述电池系统的荷电状态。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述动态调整包括：将所述第一体系电池的荷电状态的下限设置为低于所述第二体系电池的荷电状态的下限，并将所述第二体系电池的所述荷电状态的上限设置为高于所述第一体系电池的所述荷电状态的上限。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述动态调整还包括：开放所述第一体系电池的所述荷电状态的下限并将所开放的下限补充到所述第二体系电池的所述荷电状态区间。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述动态调整还包括：降低所述第二体系电池的所述荷电状态的所述上限并将所降低的上限补充到所述第一体系电池的所述区间。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述动态调整还包括：开放所述第二体系电池的所述荷电状态的上限并将所开放的上限补充到所述第二体系电池的所述荷电状态区间。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述第一体系电池是磷酸铁锂体系电池，所述第二体系电池是三元体系电池。
按照本发明的另一个方面，提供了一种电池系统，所述电池系统包括第一体系电池和第二体系电池并且所述电池系统的荷电状态SOC通过以下步骤估算：将所述第二体系电池的荷电状态的上限和下限映射到所述电池系统的荷电状态区间，以建立所述第二体系电池的荷电状态的所述上限和所述下限与所述电池系统的荷电状态区间之间的映射关系；以及计算所述第二体系电池的所述荷电状态并根据所述映射关系估算所述电池系统的荷电状态。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，还包括：动态调整所述第一体系电池的所述荷电状态区间和所述第二体系电池的所述荷电状态区间，使得所述第二体系电池的所述荷电状态始终准确反映所述电池系统的荷电状态。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述动态调整包括：将所述第一体系电池的荷电状态的下限设置为低于所述第二体系电池的荷电状态的下限，并将所述第二体系电池的所述荷电状态的上限设置为高于所述第一体系电池的所述荷电状态的上限。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述动态调整还包括：开放所述第一体系电池的所述荷电状态的下限并将所开放的下限补充到所述第二体系电池的所述荷电状态区间。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述动态调整还包括：降低所述第二体系电池的所述荷电状态的所述上限并将所降低的上限补充到所述第一体系电池的所述区间。
进一步地，在根据本发明的一个方面中，所述动态调整还包括：开放所述第二体系电池的所述荷电状态的上限并将所开放的上限补充到所述第二体系电池的所述荷电状态区间。
进一步地，在根据本发明的另一个方面中，在所述电池系统中，所述第一体系电池是磷酸铁锂体系电池，所述第二体系电池是三元体系电池。
按照本发明的又一个方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现根据本发明的一个方面的方法的步骤。
按照本发明的再一个方面，提供一种记录介质，其上存储有计算机程序，该程序被计算机执行以实现根据本发明的一个方面的方法的步骤。
相对于现有技术，本发明可以获得如下有益效果的一个或多个：
1）根据本发明，通过使用双电池体系组合成电池系统，使得能够使用易于计算荷电状态SOC的第二体系电池（诸如三元体系电池）来较为准确地估算电池系统的整体荷电状态；
2）根据本发明，在电池系统中的不同体系电池出现不同衰减速率的情况下能够动态调整第二体系电池的荷电状态区间，使得第二体系电池的荷电状态始终能准确反映电池系统的整体荷电状态。
附图说明
图1示出了磷酸铁锂体系电池和三元体系电池的OCV-SOC曲线。
图2是根据本发明的一个实施例的用于电池系统的SOC估算方法的流程图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的动态调整电池系统的SOC区间的示意图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的动态调整电池系统的SOC区间的示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的经动态调整后的电池系统的SOC区间。
图6示出了根据本发明的一个实施例的动态调整电池系统的SOC区间的另一示意图。
图7示出了根据本发明的一个实施例的动态调整电池系统的SOC区间的示意图。
图8是根据本发明的一个实施例的本文所述方法的计算机设备的示例框图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明涉及的电池系统和用于电池系统的荷电状态SOC估算方法及计算机设备、记录介质作进一步的详细描述。需要注意的是，以下的具体实施方式是示例性而非限制的，其旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
下文参考本发明实施例的方法和装置的框图说明、框图和/或流程图来描述本发明。将理解这些流程图说明和/或框图的每个框、以及流程图说明和/或框图的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以构成机器，以便由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的这些指令创建用于实施这些流程图和/或框和/或一个或多个流程框图中指定的功能/操作的部件。
可以将这些计算机程序指令存储在计算机可读存储器中，这些指令可以指示计算机或其它可编程处理器以特定方式实现功能，以便存储在计算机可读存储器中的这些指令构成包含实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/操作的指令部件的制作产品。
可以将这些计算机程序指令加载到计算机或其它可编程数据处理器上以使一系列的操作步骤在计算机或其它可编程处理器上执行，以便构成计算机实现的进程，以使计算机或其它可编程数据处理器上执行的这些指令提供用于实施此流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能或操作的步骤。还应该注意在一些备选实现中，框中所示的功能/操作可以不按流程图所示的次序来发生。例如，依次示出的两个框实际可以基本同时地执行或这些框有时可以按逆序执行，具体取决于所涉及的功能/操作。
如上所述，由单一体系电池组成的电池系统可能存在电荷状态测量不准、能量效率低等问题。因此本发明提供了一种电池系统，其包括多个不同体系的电池，例如包括第一体系电池和第二体系电池。在一个实施例中，第一体系电池采用磷酸铁锂体系电池（LFP）而第二体系电池采用三元体系电池（NCM），从而构成双体系电池系统。在双体系电池系统中，磷酸铁锂体系电池可以与三元体系电池串联连接，其中磷酸铁锂体系电池与三元体系电池的电池数量之比可以为5:1、3:1或者1:1以及其他比例。
图2是根据本发明的一个实施例的电池系统的SOC估算方法的流程图。由于三元体系电池的OCV-SOC曲线具有较大斜率，可以将所获取的OCV准确映射到SOC上。因此为了估算电池系统的荷电状态SOC，可以将第二体系电池的荷电状态的上限和下限映射到电池系统的荷电状态区间，以建立所述第二体系电池的荷电状态的所述上限和所述下限与所述电池系统的荷电状态区间之间的映射关系（步骤S1）。在第一体系电池采用磷酸铁锂体系电池（LFP）且第二体系电池采用三元体系电池（NCM）的实施例中，将三元体系电池NCM的上限和下限映射到电池系统的荷电状态区间，以建立三元体系电池NCM的上限和下限与所述电池系统的荷电状态区间之间的映射关系。在一个实施例中，为了考虑三元体系电池NCM可能出现的电池衰减，其下限和上限可以被分别设置为0%和90%，其被映射到电池系统的荷电状态区间0%至100%。在这种情况下，三元体系电池NCM的下限和上限与电池系统的荷电状态区间之间的映射关系为[0%，90%]→[0%，100%]。
在将第二体系电池的上限和下限映射到电池系统的荷电状态区间后，可以计算第二体系电池的荷电状态并根据所述映射关系估算所述电池系统的荷电状态（步骤S2）。计算荷电状态可以是基于本领域已知的荷电状态计算方法，方法包括但不限于电流积分和开路电压（OCV）校准以及基于电池模型的SOC的估计方法。在计算出第二体系电池，即三元体系电池NCM的荷电状态SOC后，将所计算出的荷电状态SOC根据步骤S2中的映射关系映射为电池系统的荷电状态SOC，从而可以得出估算的电池系统的荷电状态SOC。在一个实施例中，如果三元体系电池NCM的下限和上限被分别设置为了0%和90%并被映射到了电池系统的荷电状态区间0%至100%，则当三元体系电池NCM的荷电状态为0%时，电池系统的荷电状态为0%，当三元体系电池NCM的荷电状态为45%时，电池系统的荷电状态为50%，而当三元体系电池NCM的荷电状态为90%时，电池系统的荷电状态为100%。
通过使用包括多电池体系的电池系统，使得能够使用易于计算荷电状态SOC的第二体系电池（诸如三元体系电池）来较为准确地估算电池系统的整体荷电状态。
然而由于电池在使用过程中可能涉及电池衰减，并且包括多体系电池的电池系统中不同体系的电池衰减速率可能不同，因此需要动态调整不同电池体系的SOC区间，从而在不同衰减状态下使第二体系电池的SOC区间仍能准确对应于电池的实际使用性能。
图3示出了根据本发明的一个实施例的动态调整电池系统的SOC区间的示意图。具体而言，将第一体系电池的荷电状态的下限设置为低于第二体系电池的荷电状态的下限，并将第二体系电池的荷电状态的上限设置为高于第一体系电池的荷电状态的上限。如图3中所示，在一个实施例中，将电池系统中的第一体系电池（磷酸铁锂体系电池LFP）的荷电状态SOC下限设置为低于第二体系电池（三元体系电池NCM）的荷电状态SOC下限，同时并相应将三元体系电池NCM的荷电状态SOC上限设置为高于磷酸铁锂体系电池LFP的荷电状态SOC上限。在此实施例中，注意的是，由于三元体系电池NCM和磷酸铁锂体系电池LFP的电特性，在充放电期间，串联连接的三元体系电池NCM将被先放空而磷酸铁锂体系电池LFP将被先充满。因此，为使三元体系电池NCM的荷电状态SOC能准确反映电池系统的荷电状态SOC，则需使三元体系电池NCM的荷电状态SOC下限始终保持为放空点（0%），同时其荷电状态SOC上限始终保持对应于磷酸铁锂体系电池LFP的充满点（100%）。图3示出了这样的SOC区间设计，具体而言，三元体系电池NCM的下限保持为电池系统的放空点（0%）并且对应的磷酸铁锂体系电池LFP的荷电状态被称为SOC_L，同时磷酸铁锂体系电池LFP的上限保持为电池系统的充满点（100%）并且对应的三元体系电池NCM的荷电状态被称为SOC_H。通过这样的设计，三元体系电池NCM的荷电状态区间被保持为从电池系统的放空点（0%）至充满点（SOC_H），并且为保证荷电状态区间（0%-SOC_H）相对稳定，两个荷电状态区间（0-SOC_L）以及（SOC_H-100%）被保留并在电池系统出现衰减时用于动态调整三元体系电池NCM的荷电状态区间。
在将三元体系电池NCM的荷电状态SOC区间设置为电池系统的放空点至充满点并将磷酸铁锂体系电池LFP和三元体系电池NCM的荷电状态SOC上下限设置为相应关系后，在不同衰减状态中，动态调整磷酸铁锂体系电池LFP的荷电状态区间和三元体系电池NCM的荷电状态区间，使得三元体系电池NCM的荷电状态能够始终准确反映电池系统在不同衰减状态中的荷电状态。
如上所述，包括不同电池体系的电池系统可能出现不同速度的衰减，因此，在包括两种电池体系的电池系统中可能出现第一体系电池衰减大于第二体系电池以及第二体系电池衰减大于第一体系电池。
图4示出了根据本发明的一个实施例的动态调整电池系统的SOC区间的示意图。在图4所示的实施例中，第一体系电池衰减大于第二体系电池。由于第一体系电池磷酸铁锂体系电池LFP衰减大于第二体系电池三元体系电池NCM（磷酸铁锂体系电池LFP电池容量更快衰减），因此磷酸铁锂体系电池LFP的上限（100%）相对三元体系电池NCM向下偏移。如图4中所示，磷酸铁锂体系电池LFP的上限对应于三元体系电池NCM的SOC_H1并且SOC_H1<SOC_H，这使得三元体系电池NCM的荷电区间变成了0-SOC_H1，该范围相较于原0-SOC_H发生了缩减。为了使三元体系电池NCM的荷电区间不变，磷酸铁锂体系电池LFP的0%-SOC_L荷电容量区间逐步开放，开放的荷电容量为（SOC_H-SOC_H1）×weight，其中weight为通常＞1的调整系数（诸如，1.1、1.3、1.5），该系数在电池系统实际运行中可调整，并且具体取决于三元体系电池NCM与磷酸铁锂体系电池LFP的容量对比关系。在磷酸铁锂体系电池LFP的0%-SOC_L的荷电容量区间中，数值为（SOC_H-SOC_H1）×weight的荷电容量被向下开放，并将向下开放的该部分容量补充到三元体系电池NCM中，这使得三元体系电池NCM的可用荷电容量SOC区间仍保持0-SOC_H。通过使用动态调整的三元体系电池NCM的荷电状态区间，三元体系电池NCM的荷电状态始终能够准确反映电池系统的整体荷电状态。
图5示出了根据本发明的一个实施例的经动态调整后的电池系统的SOC区间。在图5中，第一体系电池持续衰减并且第一体系电池衰减已超过第二体系电池一阈值。如图4中所示，磷酸铁锂体系电池LFP开放是有限的，即最多开放荷电状态区间（0%-SOC_L）。回到图5，当磷酸铁锂体系电池LFP衰减超过该阈值（0%-SOC_L）时，即，磷酸铁锂体系电池LFP的下限区间已经完全开放并补充到三元体系电池NCM时，三元体系电池NCM与磷酸铁锂体系电池LFP的荷电状态SOC下限相同，即0%。在这种情况下，磷酸铁锂体系电池LFP将被先放空，这导致此时的三元体系电池NCM的荷电状态无法准确反应电池系统的放空点。为了使三元体系电池NCM的荷电状态区间仍能准确反映电池系统的荷电状态区间（放空点-满冲点），需要将三元体系电池NCM的部分荷电状态容量反向补充到磷酸铁锂体系电池LFP的下限区间。
图6示出了根据本发明的一个实施例的动态调整电池系统的SOC区间的另一示意图。在图6所示的实施例中，三元体系电池NCM的部分荷电状态SOC被反向补到磷酸铁锂体系电池LFP的下限区间。具体而言，三元体系电池NCM的上限被设置为（SOC_H-SOC_L’），其中SOC_L’为SOC_L由LFP容量转化为NCM容量的相应百分比的荷电状态SOC值。同时将对应SOC_L’的三元体系电池NCM容量补充到磷酸铁锂体系电池LFP。在这种调整下，三元体系电池NCM的上限仍对应于电池系统的满充点（同时也是磷酸铁锂体系电池LFP的满充点），并且下限仍对应于三元体系电池NCM的放空点（同时也是三元体系电池NCM的放空点）。经调整的三元体系电池NCM的荷电容量区间（0-（SOC_H-SOC_L’））仍然可以准确反映电池系统的荷电容量SOC。如果磷酸铁锂体系电池LFP仍持续衰减大于三元体系电池NCM，则重复图6的步骤。
图7示出了根据本发明的一个实施例的动态调整电池系统的SOC区间的示意图。在图6所示的实施例中，第二体系电池衰减大于第一体系电池，即三元体系电池NCM的电池衰减要大于磷酸铁锂体系电池LFP，磷酸铁锂体系电池LFP的满充点对应到三元体系电池NCM发生向上偏移。如图6中所示，磷酸铁锂体系电池LFP的满充点对应于三元体系电池NCM的SOC_H1。在这种情况下，逐步向上开放三元体系电池NCM的（SOC_H-100%）区间，使得该区间与LFP的满充点对齐。这样，三元体系电池NCM可用荷电状态SOC区间保持为（0%-SOC_H1），并且根据经调整的（0%-SOC_H1）来估算电池系统的荷电状态SOC。由于经调整的三元体系电池NCM的荷电容量区间（0%-SOC_H1）仍然对应于电池系统的放空点至满冲点，因此其可以准确反映电池系统的荷电容量SOC。
如上所述，在包括不同电池体系的电池系统中出现不同类型衰减的情况下，通过动态调整第二体系电池（三元体系电池NCM）的荷电状态区间，可以使第二体系电池（三元体系电池NCM）的荷电状态区间始终能准确反映电池系统的荷电状态SOC。因此，即使在电池系统出现不同衰减后，通过动态调整第二体系电池的荷电状态区间，使得所计算出的第二体系电池的当前荷电状态SOC可以准确映射出电池系统的当前荷电状态SOC。
根据本发明的另一方面，还提供了一种电池系统，所述电池系统包括第一体系电池和第二体系电池。在一个实施例中，第一体系电池采用磷酸铁锂体系电池（LFP）而第二体系电池采用三元体系电池（NCM），从而构成双体系电池系统。在双体系电池系统中，磷酸铁锂体系电池可以与三元体系电池串联连接，其中磷酸铁锂体系电池与三元体系电池的电池数量之比可以为5:1、3:1或者1:1以及其他比例。为估算电池系统的荷电状态SOC，可以将第二体系电池的荷电状态的上限和下限映射到电池系统的荷电状态区间，以建立所述第二体系电池的所述荷电状态的所述上限和所述下限与所述电池系统的所述荷电状态区间之间的映射关系，即将三元体系电池NCM的上限和下限映射到电池系统的荷电状态区间。在一个实施例中，为了考虑三元体系电池NCM可能出现的电池衰减，其下限和上限可以被分别设置为0%和90%，其被映射到电池系统的荷电状态区间0%至100%。在这种情况下，三元体系电池NCM的下限和上限与电池系统的荷电状态区间之间的映射关系为[0%，90%]→[0%，100%]。
在将第二体系电池的上限和下限映射到电池系统的荷电状态区间后，可以计算第二体系电池的荷电状态并根据所述映射关系估算所述电池系统的荷电状态。计算荷电状态可以是基于本领域已知的荷电状态计算方法，方法包括但不限于电流积分和开路电压（OCV）校准以及基于电池模型的SOC的估计方法。在计算出第二体系电池，即三元体系电池NCM的荷电状态SOC后，将所计算出的荷电状态SOC根据步骤S2中的映射关系映射为电池系统的荷电状态SOC，从而可以得出估算的电池系统的荷电状态SOC。以一个实施例中，如果三元体系电池NCM的下限和上限被分别设置为了0%和90%并被映射到了电池系统的荷电状态区间0%至100%，则当三元体系电池NCM的荷电状态为0%时，电池系统的荷电状态为0%，当三元体系电池NCM的荷电状态为45%时，电池系统的荷电状态为50%，而当三元体系电池NCM的荷电状态为90%时，电池系统的荷电状态为100%。
在电池系统出现电池衰减的情况下，可以动态调整基于电池系统中第二体系电池的荷电状态SOC区间，其具体方式与前文相同，此处不再赘述。
虽然在此之前以用于电池系统的荷电状态SOC估计方法和电池系统的实施例为中心进行了说明，但是本发明不限定于这些实施例，也可以将本发明实施为以下方式：用于执行上述方法的计算机设备或者用于执行上述方法的计算机程序的方式或者用于实现上述装置的功能的计算机程序的方式或者记录有该计算机程序的计算机可读取的记录介质的方式。
在图8中示出了根据本发明的一个实施例的用于如上所述的电池系统的荷电状态SOC估计方法的计算机设备。如图8中所示，计算机设备200包括存储器201和处理器202。虽然未图示，但是计算机设备200还包括存储在存储器201上并可在处理器202上运行的计算机程序。所述处理器执行所述程序时实现图2、图3、图4、图6和图7中所示的步骤。
另外，如上所述，本发明也可以被实施为一种记录介质，在其中存储有用于使计算机执行如上所述的用于电池系统的荷电状态SOC估计方法的程序。
在此，作为记录介质，能采用盘类（例如，磁盘、光盘等）、卡类（例如，存储卡、光卡等）、半导体存储器类（例如，ROM、非易失性存储器等）、带类（例如，磁带、盒式磁带等）等各种方式的记录介质。
通过在这些记录介质中记录使计算机执行上述实施例中的用于换电站的调整换电需求分布的方法的计算机程序或使计算机实现上述实施例中的用于换电站的调整换电需求分布的装置的功能的计算机程序并使其流通，从而能使成本的低廉化以及可携带性、通用性提高。
而且，在计算机上装载上述记录介质，由计算机读出在记录介质中记录的计算机程序并储存在存储器中，计算机所具备的处理器（CPU：Central Processing Unit（中央处理单元）、MPU：Micro Processing Unit（微处理单元））从存储器读出该计算机程序并执行，由此，能执行上述实施例中的用于换电站的调整换电需求分布的方法并能实现上述实施例中的用于换电站的调整换电需求分布的装置的功能。
本领域普通技术人员应当了解，本发明不限定于上述的实施例，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其它的形式实施。例如，尽管本发明的实施例均基于双电池体系的电池系统，但本领域技术人员可以想到使用三种至多种不同类型的电池体系组成类似的电池系统，并且使用类似的荷电状态估算方法得到电池系统的荷电状态。因此，所展示的示例与实施例被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (16)

1. 一种用于电池系统的荷电状态SOC估算方法，其特征在于，所述电池系统包括第一体系电池和第二体系电池，所述方法包括：
将所述第二体系电池的荷电状态的上限和下限映射到所述电池系统的荷电状态区间，以建立所述第二体系电池的荷电状态的所述上限和所述下限与所述电池系统的荷电状态区间之间的映射关系；以及
计算所述第二体系电池的所述荷电状态并根据所述映射关系估算所述电池系统的荷电状态。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：动态调整所述第一体系电池的所述荷电状态区间和所述第二体系电池的所述荷电状态区间，使得所述第二体系电池的所述荷电状态始终准确反映所述电池系统的荷电状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述动态调整包括：将所述第一体系电池的荷电状态的下限设置为低于所述第二体系电池的荷电状态的下限，并将所述第二体系电池的所述荷电状态的上限设置为高于所述第一体系电池的所述荷电状态的上限。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述动态调整还包括：开放所述第一体系电池的所述荷电状态的下限并将所开放的下限补充到所述第二体系电池的所述荷电状态区间。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述动态调整还包括：降低所述第二体系电池的所述荷电状态的所述上限并将所降低的上限补充到所述第一体系电池的所述区间。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述动态调整还包括：开放所述第二体系电池的所述荷电状态的上限并将所开放的上限补充到所述第二体系电池的所述荷电状态区间。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一体系电池是磷酸铁锂体系电池，所述第二体系电池是三元体系电池。
8. 一种电池系统，其特征在于，所述电池系统包括第一体系电池和第二体系电池并且所述电池系统的荷电状态SOC通过以下步骤估算：
将所述第二体系电池的荷电状态的上限和下限映射到所述电池系统的荷电状态区间，以建立所述第二体系电池的荷电状态的所述上限和所述下限与所述电池系统的荷电状态区间之间的映射关系；以及
计算所述第二体系电池的所述荷电状态并根据所述映射关系估算所述电池系统的荷电状态。
9.根据权利要求8所述的电池系统，还包括：动态调整所述第一体系电池的所述荷电状态区间和所述第二体系电池的所述荷电状态区间，使得所述第二体系电池的所述荷电状态始终准确反映所述电池系统的荷电状态。
10.根据权利要求9所述的电池系统，其中，所述动态调整包括：将所述第一体系电池的荷电状态的下限设置为低于所述第二体系电池的荷电状态的下限，并将所述第二体系电池的所述荷电状态的上限设置为高于所述第一体系电池的所述荷电状态的上限。
11.根据权利要求10所述的电池系统，其中，所述动态调整还包括：开放所述第一体系电池的所述荷电状态的下限并将所开放的下限补充到所述第二体系电池的所述荷电状态区间。
12.根据权利要求11所述的电池系统，其中，所述动态调整还包括：降低所述第二体系电池的所述荷电状态的所述上限并将所降低的上限补充到所述第一体系电池的所述区间。
13.根据权利要求10所述的电池系统，其中，所述动态调整还包括：开放所述第二体系电池的所述荷电状态的上限并将所开放的上限补充到所述第二体系电池的所述荷电状态区间。
14.根据权利要求8-13中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述第一体系电池是磷酸铁锂体系电池，所述第二体系电池是三元体系电池。
15.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现根据权利要求1至7中的任一项所述的方法的步骤。
16.一种记录介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被计算机执行以实现根据权利要求1至7中的任一项所述的方法的步骤。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114062950A (zh) * 2021-11-16 2022-02-18 蜂巢能源科技有限公司 混联电池soc确定方法、装置、电子设备及存储介质
CN114889491A (zh) * 2022-05-05 2022-08-12 中国第一汽车股份有限公司 混合电池的控制方法、装置、存储介质及电子装置
WO2024007994A1 (zh) * 2022-07-04 2024-01-11 蔚来电池科技(安徽)有限公司 电池系统、用于其的soh估算方法和存储介质

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112698223A (zh) 2021-01-08 2021-04-23 蔚来汽车科技(安徽)有限公司 一种电池系统、用于其soc估算方法以及计算机装置和介质
DE102023104047A1 (de) 2023-02-17 2024-08-22 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Ermitteln eines Ladezustands eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug
CN117151201B (zh) * 2023-08-24 2024-03-15 广芯微电子（广州）股份有限公司 一种用于神经网络训练的电池组样本组织方法及装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2693927B2 (ja) 1995-05-22 1997-12-24 埼玉日本電気株式会社 携帯電話機用電池パック
JP2001086604A (ja) 1999-09-14 2001-03-30 Honda Motor Co Ltd 組電池及び残容量検出装置
US7985495B2 (en) 2006-01-18 2011-07-26 Panasonic Corporation Assembled battery, power-supply system and production method of assembled battery
JP4722976B2 (ja) * 2008-08-26 2011-07-13 本田技研工業株式会社 蓄電容量制御装置
JP6047871B2 (ja) 2011-10-20 2016-12-21 Tdk株式会社 組電池、それを用いた蓄電装置
JP6326452B2 (ja) * 2016-06-15 2018-05-16 本田技研工業株式会社 電池状態推定装置および電池状態推定方法
WO2017221899A1 (ja) * 2016-06-22 2017-12-28 株式会社豊田自動織機 蓄電装置及び蓄電装置の制御方法
EP3530516B1 (en) * 2018-02-23 2022-07-06 Ningbo Geely Automobile Research & Development Co. Ltd. Electrical battery system
CN112698223A (zh) 2021-01-08 2021-04-23 蔚来汽车科技(安徽)有限公司 一种电池系统、用于其soc估算方法以及计算机装置和介质

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114062950A (zh) * 2021-11-16 2022-02-18 蜂巢能源科技有限公司 混联电池soc确定方法、装置、电子设备及存储介质
CN114062950B (zh) * 2021-11-16 2023-07-07 蜂巢能源科技有限公司 混联电池soc确定方法、装置、电子设备及存储介质
CN114889491A (zh) * 2022-05-05 2022-08-12 中国第一汽车股份有限公司 混合电池的控制方法、装置、存储介质及电子装置
CN114889491B (zh) * 2022-05-05 2024-10-11 中国第一汽车股份有限公司 混合电池的控制方法、装置、存储介质及电子装置
WO2024007994A1 (zh) * 2022-07-04 2024-01-11 蔚来电池科技(安徽)有限公司 电池系统、用于其的soh估算方法和存储介质

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