CN113300016A - 一种电池充放电控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种电池充放电控制方法和装置，所述方法包括：实时采集电池特征值；依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压；依据所述极化电压确定电流限值；依据所述电流限值与所述当前时刻的电池荷电状态确定电压限值；依据所述电流限值与所述电压限值确定功率限值，所述功率限值用于控制电池充放电。本发明实施例通过实时计算电池极化电压，来提高实际车辆运行过程中的功率限值计算精度，能更精确的计算电池最大充放电功率能力，防止对电池进行过充电与过放电，提高电池使用寿命。

Description

一种电池充放电控制方法和装置
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控制方法和一种电池充放电控制装置。
背景技术
电动汽车电池管理系统中，SOP(State of Power，电池功率限值)表示电动汽车下一时刻比如下一个2秒、10秒、30秒以持续的大电流的时候电池能够提供的最大的放电和被充电的功率，SOP的精确计算可以最大限度地提高电池的利用效率。比如在刹车时可以尽量多的吸收回馈的能量而不伤害电池。在加速时可以提供更大的功率获得更大的加速度而不伤害电池。同时也可以保证车在行驶过程中，即使是在SOC(State of charge，荷电状态)很低的时候不会因为欠压或者过流保护而失去动力。可见SOP的准确度影响电池的充放电的效率，甚至电池的使用寿命。
而现有技术中常用的功率限值计算方法是在试验室条件下测试得到的，没有考虑车辆实际运行过程中动态极化电压的影响，无法精确计算出车辆运行时电池功率限值，很容易对电池进行过充电与过放电，影响电池寿命，甚至带来安全隐患。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种电池充放电控制方法和相应的一种电池充放电控制装置。
本发明实施例公开了一种电池充放电控制方法，包括：
实时采集电池特征值；
依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压；
依据所述极化电压确定电流限值；
依据所述电流限值与所述当前时刻的电池荷电状态确定电压限值；
依据所述电流限值与所述电压限值确定功率限值，所述功率限值用于控制电池充放电。
可选地，所述电池特征值包括：电池电流、电池电压以及电池温度，所述依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压的步骤包括：
依据所述电池电流、所述电池电压以及所述电池温度建立与所述电池匹配的等效电路模型，所述等效电路模型包括电路模型参数；
依据所述电路模型参数确定状态方程与量测方程；
计算所述状态方程与所述量测方程，估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压。
可选地，所述电流限值包括放电电流限值以及充电电流限值，依据所述当前时刻极化电压确定电流限值的步骤包括：
获取电池的充电电流上限值、放电电流上限值、放电电压下限值、充电电压上限值；
依据所述充电电流上限值以及所述放电电流上限值构建电流矩阵；
依据所述电流矩阵与所述当前时刻极化电压生成电池端电压矩阵；
依据所述放电电压下限值以及所述电池端电压矩阵生成放电电流限值；
依据所述充电电压上限值以及所述电池端电压矩阵生成充电电流限值。
可选地，所述依据所述充电电流上限值以及所述放电电流上限值构建电流矩阵的步骤包括：
计算所述放电电流上限值的N等分值A，N为非负整数；
计算所述充电电流上限值的N等分值B，N为非负整数；
构建电流矩阵，其中，所述电流矩阵的第一部分元素为{0，A，2A…NA}，所述电流矩阵的第二部分元素为{0，B，2B…NB}。
可选地，所述依据所述电流矩阵与所述当前时刻极化电压生成电池端电压矩阵的步骤包括：
将所述电流矩阵的第一部分元素代入所述状态方程，以及将所述当前时刻极化电压代入所述量测方程，联合代入后的状态方程和量测方程生成电池端电压矩阵的第一部分元素；
将所述电流矩阵的第二部分元素代入所述状态方程，以及将所述当前时刻极化电压代入所述量测方程，联合代入后的状态方程和量测方程生成电池端电压矩阵的第二部分元素；
以所述电池端电压矩阵的第一部分元素与所述电池端电压矩阵的第二部分元素生成电池端电压矩阵。
可选地，所述依据所述放电电压下限值以及所述电池端电压矩阵生成放电电流限值的步骤包括：
判断所述放电电压下限值与所述电池端电压矩阵的第一部分元素的大小关系；
若所述放电电压下限值小于所述电池端电压矩阵的第一部分元素中最小值，则所述放电电流限值为所述放电电流上限值；
若所述放电电压下限值处于所述电池端电压矩阵的第一部分元素其中两位元素之间，则所述放电电流限值为对应所述电流矩阵的第一部分相邻两位元素加权计算值。
可选地，所述依据所述充电电压上限值以及所述电池端电压矩阵生成充电电流限值的步骤包括：
判断所述充电电压上限值与所述电池端电压矩阵的第二部分元素的大小关系；
若所述充电电压上限值大于所述电池端电压矩阵的第二部分元素中的最大值，则所述充电电流限值为所述充电电流上限值；
若所述充电电压上限值处于所述电池端电压矩阵的第二部分元素其中两位元素之间，则所述充电电流限值为对应所述电流矩阵的第二部分相邻两位元素加权计算值。
可选地，所述电压限值包括充电电压限值以及放电电压限值，所述依据所述电流限值与所述当前时刻的电池荷电状态计算电压限值的步骤包括：
当电池处于放电状态时，以所述放电电流限值代入所述量测方程生成放电电压限值，所述量测方程中的开路电压通过所述当前时刻的电池荷电状态确定；
当电池处于充电状态时，以所述充电电流限值代入所述量测方程生成充电电压限值，所述量测方程中的开路电压通过所述当前时刻的电池荷电状态确定。
本发明实施例还公开了一种电池充放电控制装置，包括：
采集模块，用于实时采集电池特征值；
电池状态估计模块，用于依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压；
电流限值计算模块，用于依据所述极化电压确定电流限值；
电压限值计算模块，用于依据所述电流限值与所述当前时刻的电池荷电状态确定电压限值；
功率限值计算模块，用于依据所述电流限值与所述电压限值确定功率限值，所述功率限值用于控制电池充放电。
本发明实施例还公开了一种车辆，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于执行如上所述的方法。
本发明实施例还公开了一种可读存储介质，当所述存储介质中的指令由车辆的处理器执行时，使得车辆能够执行如上所述的方法。
本发明实施例包括以下优点：
本发明实施例通过实时采集电池特征值；依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压；依据所述极化电压确定电流限值；依据所述电流限值与所述当前时刻的电池荷电状态确定电压限值；依据所述电流限值与所述电压限值确定功率限值，所述功率限值用于控制电池充放电。本发明实施例通过实时计算电池极化电压，来提高实际车辆运行过程中的功率限值计算精度，能更精确的计算电池最大充放电功率能力，防止对电池进行过充电与过放电，提高电池使用寿命。
附图说明
图1是本发明的一种电池充放电控制方法实施例的步骤流程图；
图2是本发明的一种电池充放电控制方法的等效电路模型示例图；
图3是本发明的一种电池充放电控制装置实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
目前功率限值计算方法是：首先，在试验室条件下离线测试不同温度、不同SOC(State Of Charge，荷电状态)下电池的功率限值，并做成功率限值查找表。在实际车辆运行过程中，BMS(Battery Management System，电池管理系统)通过实时计算的SOC与采集的电池温度值进行查表，计算当前电池功率限值。这种方法中的离线功率限值是在电池充分静置的条件下测试得到的，并没有考虑车辆实际运行过程中动态极化电压的影响，无法精确计算出电池功率限值，很容易对电池进行过充电与过放电，影响电池寿命，甚至带来安全隐患。而本发明实施例通过实时计算电池的极化电压，并以电池的极化电压计算实际车辆运行过程中的功率限值，通过准确的功率限值控制电池充放电，提高电池使用寿命。
参照图1，示出了本发明的一种电池充放电控制方法实施例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
步骤101，实时采集电池特征值；
在具体实现中，在车辆的实际运行过程中，可以通过BMS实时采集电池电流值、电池电压值以及电池温度值等电池特征值，其中，如电池温度值，并不是直接对电池的输出值存在影响，电池温度影响电池的内电阻或是电容量的大小，从而间接影响电池的输出值。
步骤102，依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压；
通过实时采集到的电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态(SOC)以及当前时刻的极化电压。其中，极化电压是由于电池电极过程不可逆而使电极电动势偏离平衡电极电势而产生的电势差。即极化电压是实际电极电势和平衡电极电势的差值。而极化电压会随着电池的运行工况以及电池的老化程度的不同而改变。
在本发明的一优选实施例中，所述电池特征值包括：电池电流、电池电压以及电池温度，所述依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压的步骤包括：
子步骤S1021，依据所述电池电流、所述电池电压以及所述电池温度建立与所述电池匹配的等效电路模型，所述等效电路模型包括电路模型参数；
依据BMS采集到的电池电流、电池电压以及电池温度，建立一个与电池匹配的等效电路模型。
如图2所示，为本发明实施例中等效电路模型的示例图。依据电池电流、电池电压以及温度可以建立一个等效电路模型，等效电路模型包括电路模型参数。其中，OCV为开路电压，Ro为欧姆电阻、R1为电荷传递电阻、C1为双电层电容；这些参数都可以通过离线参数辨识方法获取，通过离线测试不同温度、SOC条件下的HPPC(Hybrid Pulse PowerCharacteristic，混合动力脉冲能力特性)数据，再采用RLS(Recursive Least Square，递推最小二乘法)算法寻找出一组最优Ro、R1、C1、OCV参数值，使测量电池电压与电池模型估计电压差的平方和最小，其中RLS公式为：
Figure BDA0003078866030000061
其中，K为HPPC数据包含的数据点个数；Vi为测量的电池端电压；V′i为电池模型估计的电池端电压。
子步骤S1022，依据所述电路模型参数确定状态方程与量测方程；
得到等效电路模型后，依据等效电路模型的电路模型参数确定状态方程与量测方程。
其中，状态方程为：
Figure BDA0003078866030000062
Figure BDA0003078866030000063
量测方程为：
V(k)＝OCV(k)+V1(k)+I(k)Ro
其中，V为电池端电压，OCV为电池开路电压，V1为等效电路中并联的R1、C1两端的电压；Qcapacity为电池的额定容量，I(k)为实时采集电池电流；Δt为算法的计算周期，通常取100ms。
子步骤S1023，计算所述状态方程与所述量测方程，估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压。
建立状态方程与量测方程后，采用EKF(Extended Kalman Filter，扩展卡尔曼滤波)算法实时计算出当前时刻的SOC与极化电压值。
步骤103，依据所述极化电压确定电流限值；
获取到当前时刻的极化电压后，可以依据极化电压确定车辆下一时刻的电流限值，其中，电流限值是指下一个充放电时刻内以持续的最大电流进行电池充放电的电流值。其中，下一个充放电时刻t的时长可取2秒、5秒、10秒、30秒甚至是60秒等，当然本领域技术人员还可以根据实际使用的电池型号规格，采用不同的时长，本发明实施例对此不作限定。此外，为了保证电池的使用寿命，电流限值不大于电池出厂时，电池厂家设定的极限电流限值。
在本发明的一优选实施例中，所述电流限值包括放电电流限值以及充电电流限值，所述依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压的步骤包括：
子步骤S1031，获取电池的充电电流上限值、放电电流上限值、放电电压下限值、充电电压上限值；
充电电流上限值、放电电流上限值、放电电压下限值、充电电压上限值这些参数在电池生产时已经确定的固有参数，与电池本身的构造材质等相关，在生产出厂是已经确定唯一的值；并不是使用过程中的可变参数，因此，这些参数由电池的生产供应商提供，并可以存储于一个存储空间中，当需要时从该存储空间获取对应的参数；该存储空间可以是BMS系统内存储数据空间，也可以是BMS可以访问到的数据库中，本发明实施例对此不作限定。其中，充电电流上限值是电池充电过程中的最大电流值；放电电流上限值是电池为其他元器件供电时的最大电流值；放电电压下限值是指电池放电后的最低电压值；充电电压上限值是指电池充电后的最大电压。
子步骤S1032，依据所述充电电流上限值以及所述放电电流上限值构建电流矩阵；
依据充电电流上限值和放电电流上限值构建出一个电流矩阵，其中，该电流矩阵可以是一个行矩阵。
在本发明的一优选实施例中，所述依据所述充电电流上限值以及所述放电电流上限值构建电流矩阵的步骤包括：
子步骤S10321，计算所述放电电流上限值的N等分值A，N为非负整数；
按照精度需求选取N，N越大，所述放电电流上限值的N等分值A越小，后续电流限值的计算精度越高，但是对应的数据量也会越大，因此，本领域技术人员可以根据实际需求选取一个合适的N值。其中N为一个非负整数。例如N等于5，计算放电电流上限值的5等分值A，A为放电电流上限值五分之一。
子步骤S10322，计算所述充电电流上限值的N等分值B，N为非负整数；
相似地，计算充电电流上限值的N等分值B，N为非负整数，其中，充电电流上限值的N等分中的N值与放电电流上限值的N等分中的N值要相同。
子步骤S10323，构建电流矩阵，其中，所述电流矩阵的第一部分元素为{0，A，2A…NA}，所述电流矩阵的第二部分元素为{0，B，2B…NB}。
为了使本领域技术人员可以更加清楚明白，本发明实施例中的电流矩阵的构建过程，通过以下的一个具体示例进行说明(其中N＝5)：
依据Ai(i＝0、1、2...N)计算出的值为{0，A，2A，3A，4A，5A}，以此为电流矩阵I的第一部分元素；
依据Bi(i＝0、1、2...N计算出的值为{0，B，2B，3B，4B，5B}，以此为电流矩阵I的第二部分元素；
构建出电流矩阵I为[5A，4A，3A，2A，A，0，5B，4B，3B，2B，B，0]。
子步骤S1033，依据所述电流矩阵与所述当前时刻极化电压生成电池端电压矩阵；
依据电流矩阵中的元素和当前时刻的极化电压生成对应的电池端电压矩阵。
在本发明的一优选实施例中，所述依据所述电流矩阵与所述当前时刻极化电压生成电池端电压矩阵的步骤包括：
子步骤S10331，将所述电流矩阵的第一部分元素代入所述状态方程，以及将所述当前时刻极化电压代入所述量测方程，联合代入后的状态方程和量测方程生成电池端电压矩阵的第一部分元素；
将电流矩阵的第一部分元素依次代入状态方程：
Figure BDA0003078866030000091
以及将当前时刻极化电压代入所述量测方程：
V(k)＝OCV(k)+V1(k)+I(k)Ro
其中，OCV(k)为用SOC[K]查表计算的开路电压值，
SOC[k]＝SOC0+I[k]*t/Qcapacity；
SOC0为当前时刻SOC；
联合两个代入后的状态方程和量测方程得到与电流矩阵的第一部分元素个数相同的N+1个值作为电压矩阵的第一部分元素，并且电压矩阵中第一部分元素的顺序与对应的电流矩阵的第一部分元素的顺序一一对应。
子步骤S10332，将所述电流矩阵的第二部分元素代入所述状态方程，以及将所述当前时刻极化电压代入所述量测方程，联合代入后的状态方程和量测方程生成电池端电压矩阵的第二部分元素；
与子步骤S10331的步骤类似，将电流矩阵的第二部分元素代入状态方程以及将当前时刻极化电压代入所述量测方程得到电压矩阵的第二部分元素。
子步骤S10333，以所述电池端电压矩阵的第一部分元素与所述电池端电压矩阵的第二部分元素生成电池端电压矩阵。
得到电池端电压矩阵的第一部分元素和电压矩阵的第二部分元素后，合并两部分元素得到一个完整的电池端电压矩阵。
继续以上面的示例进行电池端电压矩阵的生成过程对说明：
将电流矩阵I的第一部分元素[5A，4A，3A，2A，A，0]代入状态方程，以及将当前时刻极化电压代入量测方程得到电池端电压矩阵的第一部分元素{V[0]、V[1]、V[2]、V[3]、V[4]、V[5]}；
将电流矩阵I的第二部分元素[5B，4B，3B，2B，B，0]代入状态方程，以及将当前时刻极化电压代入量测方程得到电池端电压矩阵的第二部分元素{V[6]、V[7]、V[8]、V[9]、V[10]、V[11]}。
将电池端电压矩阵的第一部分元素[V[0]、V[1]、V[2]、V[3]、V[4]、V[5]]以及电池端电压矩阵的第二部分元素[V[6]、V[7]、V[8]、V[9]、V[10]、V[11]]的合并得到一个完整的电池端电压矩阵{V[0]、V[1]、V[2]、V[3]、V[4]、V[5]、V[6]、V[7]、V[8]、V[9]、V[10]、V[11]}。
子步骤S1034，依据所述放电电压下限值以及所述电池端电压矩阵生成放电电流限值。
依据放电电压下限值和电池端电压矩阵生成相应的t时后放电电流限值。
在本发明的一优选实施例中，所述依据所述放电电压下限值以及所述电池端电压矩阵生成放电电流限值的步骤包括：
子步骤S10341，判断所述放电电压下限值与所述电池端电压矩阵的第一部分元素的大小关系；
依次判断放电电压下限值与电池端电压矩阵的全部第一部分元素的大小关系，找出放电电压下限值在电池端电压矩阵的第一部分元素中所属区间。
子步骤S10342，若所述放电电压下限值小于所述电池端电压矩阵的第一部分元素中最小值，则所述放电电流限值为所述放电电流上限值；
由于电池端电压矩阵的第一部分元素和电流矩阵的第一部分元素是对应的，因此，在电池端电压矩阵的第一部分元素中的最小值为电流矩阵的第一部分元素中最大值的元素位对应的电池端电压矩阵元素。若放电电压下限值小于电池端电压矩阵的第一部分元素中最小值，则放电电流限值为放电电流上限值，电池以最大的输出电流进行供电。
子步骤S10343，若所述放电电压下限值处于所述电池端电压矩阵的第一部分元素其中两位元素之间，则所述放电电流限值为对应所述电流矩阵的第一部分相邻两位元素加权计算值。
若放电电压下限值处于所述电池端电压矩阵的第一部分元素其中两位元素之间，即放电电压下限值处于电池端电压矩阵[V[k]，V[k+1]]的区间之内，则放电电流限值为电池端电压矩阵[V[k]，V[k+1]]对应的I[k]、I[k+1]与加权计算值，其中，加权电流限值计算公式为：I[k]*f+I[k+1]*(1-f)，f为权重值，f＝(VLim,Dis-V[k+1])/(V[k]-V[k+1])，VLim,Dis为放电电电压下限值，k为[0，N]的整数。
继续以上面的示例进行说明：
用放电电压下限值VLim,Dis分别与V[0]、V[1]、V[2]、V[3]、V[4]、V[5]进行大小比较，找出VLim,Dis所在的区间。
如果VLim,Dis<V[0]，则IDisLim_ts＝I[0]，为放电电流上限值；
如果V[k]≤VLim,Dis≤V[k+1]，则通过加权计算电流限值，
IDisLim_ts＝I[k]*f+I[k+1]*(1-f)；
其中，权重值f＝(VLim,Dis-V[k+1])/(V[k]-V[k+1])(0≤k≤5)。
子步骤S1035，依据所述充电电压上限值以及所述电池端电压矩阵生成充电电流限值。
依据充电电压上限值和电池端电压矩阵生成相应的t时后充电电流限值。
在本发明的一优选实施例中，所述依据所述充电电压上限值以及所述电池端电压矩阵生成充电电流限值的步骤包括：
子步骤S10351，判断所述充电电压上限值与所述电池端电压矩阵的全部第二部分元素的大小关系；
依次判断充电电压上限值与电池端电压矩阵的第二部分元素的大小关系，找出充电电压上限值在电池端电压矩阵的第二部分元素中所属区间。
子步骤S10352，若所述充电电压上限值大于所述电池端电压矩阵的第二部分元素中的最大值，则所述充电电流限值为所述充电电流上限值；
由于电池端电压矩阵的第二部分元素和电流矩阵的第二部分元素是对应的，因此，在电池端电压矩阵的第二部分元素中的最大值为电流矩阵的第二部分元素中最大值的元素位对应的电池端电压矩阵元素。若充电电压上限值大于所述电池端电压矩阵的第二部分元素中的最大值，则充电电流限值为充电电流上限值，即采用电池的最大充电电流进行充电。
子步骤S10353，若所述充电电压上限值处于所述电池端电压矩阵的第二部分元素其中两位元素之间，则所述充电电流限值为对应所述电流矩阵的第二部分相邻两位元素加权计算值。
若充电电压上限值处于所述电池端电压矩阵的第二部分元素其中两位元素之间，即充电电压上限值处于电池端电压矩阵[V[k]，V[k+1]]的区间之内，则充电电流限值为电池端电压矩阵[V[k]，V[k+1]]对应的I[k]、I[k+1]加权计算值，其中，加权电流限值计算公式为：I[k]*f+I[k+1]*(1-f)，f为权重值，f＝(VLim,Ch-V[k+1])/(V[k]-V[k+1])，VLim,Ch为充电电压上限值，k为[N+1，2N+1]的整数。
继续以上面的示例进行说明：
用充电电压上限值VLim,Ch分别与V[6]、V[7]、V[8]、V[9]、V[10]、V[11]进行大小比较，找出VLim,Ch所在的区间。
如果V[6]<VLim,Ch，则IChLim_ts＝I[6]，为充电电流上限值；
如果V[k+1]≤VLim,Ch≤V[k]，则通过加权计算电流限值，
IChLim_ts＝I[k]*f+I[k+1]*(1-f)；
其中权重值f＝(VLim,Ch-V[k+1])/(V[k]-V[k+1])(6≤k≤11)。
步骤104，依据所述电流限值与所述当前时刻的电池荷电状态确定电压限值；
依据所述电流限值以及当前时刻的电池荷电状态，计算t时的电压限值。电压限值表征在下一个t时刻内以持续的最大电流进行充放电后的电压值。相同地，电压限值也不大于电池出厂时，电池厂家设定的极限电压限值以保证电池的使用寿命。
在本发明的一优选实施例中，所述电压限值包括充电电压限值以及放电电压限值，所述依据所述电流限值与所述当前时刻的电池荷电状态计算电压限值的步骤包括：
子步骤1041，当电池处于放电状态时，以所述放电电流限值代入所述状态方程、所述量测方程生成放电电压限值，所述量测方程中的开路电压通过所述当前时刻的电池荷电状态确定；
当电池处于放电状态时，将t时可用放电电流限值代入到状态方程、量测方程之中，生成t时后的放电电压限值，量测方程中的电池端电压通过所述当前时刻的电池荷电状态确定。计算过程如下：
VDisLim_ts＝OCVDis_ts+V1,Dis_ts+IDisLim_ts*Ro
其中，OCVDis_ts通过SOCDis_ts查表获得；
SOCDis_ts＝SOC0+IDisLim_ts*t/Qcapacity；
V1,Dis_ts＝V1(0)*exp(-t/R1/C1)+IDisLim_ts*R1*(1-exp(-t/R1/C1))；
VDisLim_ts为t时后的放电电压限值；OCVDis_ts为t时后的开路电压；IDisLim_ts为t时后的放电电流限值，V1(0)为当前时刻极化电压，SOC0当前时刻SOC。
子步骤1042，当电池处于充电状态时，以所述充电电流限值代入所述状态方程、所述量测方程生成充电电压限值，所述量测方程中的开路电压通过所述当前时刻的电池荷电状态确定；
当电池处于充电状态时，将t时可用充电电流限值代入到状态方程、量测方程之中，生成t时后的充电电压限值，量测方程中的电池端电压通过所述当前时刻的电池荷电状态确定。计算过程如下：
VChLim_ts＝OCVCh_ts+V1,Ch_ts+IChLim_ts*Ro
其中OCVCh_ts通过SOCCh_ts查表获取；
SOCCh_ts＝SOC0+IChLim_ts*t/Qcapacity；
V1,Ch_ts＝V1(0)*exp(-t/R1/C1)+IChLim_ts*R1*(1-exp(-t/R1/C1))；
VChLim_ts为t时后的充电电压限值；OCVCh_ts为t时后的开路电压；IChLim_ts为t时可用充电电流限值，V1(0)为当前时刻极化电压，SOC0当前时刻SOC。
步骤105，依据所述电流限值与所述电压限值确定功率限值，所述功率限值用于控制电池充放电。
得到电流限值以及电压限值后，计算t时电池对应的功率限值，以一个最优的功率限值对电池进行充放电控制。
在本发明的一优选实施例中，所述依据所述电流限值与所述电压限值确定功率限值的步骤包括：
子步骤S1051，计算所述电流限值与所述电压限值的乘积，以所述乘积作为所述功率限值。
计算出t时的电流限值和电压限值后，将电流限值与电压限值相乘得到两者的乘积，该乘积就是功率限值的大小。
其中，充电功率限值PChLim_ts为充电电流限值与充电电压限值的乘积；计算公式为：
PChLim_ts＝VChLim_ts*IChLim_ts；
放电功率限值PDisLim_ts为放电电流限值与放电电压限值的乘积；计算公式为：
PDisLim_ts＝VDisLim_ts*IDisLim_ts。
本发明实施例通过将实时采集的电池特征值，采用等效电路模型，实时计算电池的极化电压，构建出对应的电流矩阵以及电压矩阵，得到准确的充放电电流限值和充放电电压限值，从而精确的计算电池最大充放电功率，控制电池以最大的充放电功率进行充放电，防止对电池进行过充电与过放电，提高电池使用寿命。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
参照图3，示出了本发明的一种电池充放电控制装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：
采集模块301，用于实时采集电池特征值；
电池状态估计模块302，用于依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压；
电流限值计算模块303，用于依据所述极化电压确定电流限值；
电压限值计算模块304，用于依据所述电流限值与所述当前时刻的电池荷电状态确定电压限值；
功率限值计算模块305，用于依据所述电流限值与所述电压限值确定功率限值，所述功率限值用于控制电池充放电。
在本发明的一优选实施例中，所述电池特征值包括：电池电流、电池电压以及电池温度，所述电池状态估计模块302包括：
等效电路模型子模块，用于依据所述电池电流、所述电池电压以及所述电池温度建立与所述电池匹配的等效电路模型，所述等效电路模型包括电路模型参数；
方程转化子模块，用于依据所述电路模型参数确定状态方程与量测方程；
参数转化子模块，用于计算所述状态方程与所述量测方程，估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压。
在本发明的一优选实施例中，所述电流限值包括放电电流限值以及充电电流限值，所述电流限值计算模块303包括：
获取子模块，用于获取电池的充电电流上限值、放电电流上限值、放电电压下限值、充电电压上限值；
电流矩阵构建子模块，用于依据所述充电电流上限值以及所述放电电流上限值构建电流矩阵；
电池端电压矩阵生成子模块，用于依据所述电流矩阵与所述当前时刻极化电压生成电池端电压矩阵；
放电电流限值生成子模块，用于依据所述放电电压下限值以及所述电池端电压矩阵生成放电电流限值；
充电电流限值生成子模块，用于依据所述充电电压上限值以及所述电池端电压矩阵生成充电电流限值。
在本发明的一优选实施例中，所述电流矩阵构建子模块包括：
第一计算单元，用于计算所述放电电流上限值的N等分值A，N为非负整数；
第二计算单元，用于计算所述充电电流上限值的N等分值B，N为非负整数；
第一构建单元，用于构建电流矩阵，其中，所述电流矩阵的第一部分元素为{0，A，2A…NA}，所述电流矩阵的第二部分元素为{0，B，2B…NB}。
在本发明的一优选实施例中，所述电池端电压矩阵生成子模块包括：
第三计算单元，用于将所述电流矩阵的第一部分元素代入所述状态方程，以及将所述当前时刻极化电压代入所述量测方程，联合代入后的状态方程和量测方程生成电池端电压矩阵的第一部分元素；
第四计算单元，用于将所述电流矩阵的第二部分元素代入所述状态方程，以及将所述当前时刻极化电压代入所述量测方程，联合代入后的状态方程和量测方程生成电池端电压矩阵的第二部分元素；
第二构建单元，用于以所述电池端电压矩阵的第一部分元素与所述电池端电压矩阵的第二部分元素生成电池端电压矩阵。
在本发明的一优选实施例中，所述放电电流限值生成子模块包括：
第一判断单元，用于判断所述放电电压下限值与所述电池端电压矩阵的第一部分元素的大小关系；
第五计算单元，用于若所述放电电压下限值小于所述电池端电压矩阵的第一部分元素中最小值，则所述放电电流限值为所述放电电流上限值；
第六计算单元，用于若所述放电电压下限值处于所述电池端电压矩阵的第一部分元素其中两位元素之间，则所述放电电流限值为对应所述电流矩阵的第一部分相邻两位元素加权计算值。
在本发明的一优选实施例中，充电电流限值生成子模块包括：
第二判断单元，用于判断所述充电电压上限值与所述电池端电压矩阵的第二部分元素的大小关系；
第七计算单元，用于若所述充电电压上限值大于所述电池端电压矩阵的第二部分元素中的最大值，则所述充电电流限值为所述充电电流上限值；
第八计算单元，用于若所述充电电压上限值处于所述电池端电压矩阵的第二部分元素其中两位元素之间，则所述充电电流限值为对应所述电流矩阵的第二部分相邻两位元素加权计算值。
在本发明的一优选实施例中，所述电压限值包括充电电压限值以及放电电压限值，所述电压限值计算模块304包括：
放电电压限值计算子模块，用于当电池处于放电状态时，以所述放电电流限值代入所述状态方程、所述量测方程生成放电电压限值，所述量测方程中的开路电压通过所述当前时刻的电池荷电状态确定；
充电电压限值计算子模块，用于当电池处于充电状态时，以所述充电电流限值代入所述状态方程、所述量测方程生成充电电压限值，所述量测方程中的开路电压通过所述当前时刻的电池荷电状态确定。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明实施例还公开了一种车辆，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于执行如上所述的方法。
本发明实施例还公开了一种可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由车辆的处理器执行时，使得车辆能够执行如上所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端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电池充放电控制方法和一种电池充放电控制装置，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 (11)

1.一种电池充放电控制方法，其特征在于，包括：
实时采集电池特征值；
依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压；
依据所述极化电压确定电流限值；
依据所述电流限值与所述当前时刻的电池荷电状态确定电压限值；
依据所述电流限值与所述电压限值确定功率限值，所述功率限值用于控制电池充放电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池特征值包括：电池电流、电池电压以及电池温度，所述依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压的步骤包括：
依据所述电池电流、所述电池电压以及所述电池温度建立与所述电池匹配的等效电路模型，所述等效电路模型包括电路模型参数；
依据所述电路模型参数确定状态方程与量测方程；
计算所述状态方程与所述量测方程，估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电流限值包括放电电流限值以及充电电流限值，所述依据所述当前时刻极化电压确定电流限值的步骤包括：
获取电池的充电电流上限值、放电电流上限值、放电电压下限值、充电电压上限值；
依据所述充电电流上限值以及所述放电电流上限值构建电流矩阵；
依据所述电流矩阵与所述当前时刻极化电压生成电池端电压矩阵；
依据所述放电电压下限值以及所述电池端电压矩阵生成放电电流限值；
依据所述充电电压上限值以及所述电池端电压矩阵生成充电电流限值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据所述充电电流上限值以及所述放电电流上限值构建电流矩阵的步骤包括：
计算所述放电电流上限值的N等分值A，N为非负整数；
计算所述充电电流上限值的N等分值B，N为非负整数；
构建电流矩阵，其中，所述电流矩阵的第一部分元素为{0，A，2A…NA}，所述电流矩阵的第二部分元素为{0，B，2B…NB}。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述依据所述电流矩阵与所述当前时刻极化电压生成电池端电压矩阵的步骤包括：
将所述电流矩阵的第一部分元素代入所述状态方程，以及将所述当前时刻极化电压代入所述量测方程，联合代入后的状态方程和量测方程生成电池端电压矩阵的第一部分元素；
将所述电流矩阵的第二部分元素代入所述状态方程，以及将所述当前时刻极化电压代入所述量测方程，联合代入后的状态方程和量测方程生成电池端电压矩阵的第二部分元素；
以所述电池端电压矩阵的第一部分元素与所述电池端电压矩阵的第二部分元素生成电池端电压矩阵。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述依据所述放电电压下限值以及所述电池端电压矩阵生成放电电流限值的步骤包括：
判断所述放电电压下限值与所述电池端电压矩阵的第一部分元素的大小关系；
若所述放电电压下限值小于所述电池端电压矩阵的第一部分元素中最小值，则所述放电电流限值为所述放电电流上限值；
若所述放电电压下限值处于所述电池端电压矩阵的第一部分元素其中两位元素之间，则所述放电电流限值为对应所述电流矩阵的第一部分相邻两位元素加权计算值。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述依据所述充电电压上限值以及所述电池端电压矩阵生成充电电流限值的步骤包括：
判断所述充电电压上限值与所述电池端电压矩阵的第二部分元素的大小关系；
若所述充电电压上限值大于所述电池端电压矩阵的第二部分元素中的最大值，则所述充电电流限值为所述充电电流上限值；
若所述充电电压上限值处于所述电池端电压矩阵的第二部分元素其中两位元素之间，则所述充电电流限值为对应所述电流矩阵的第二部分相邻两位元素加权计算值。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电压限值包括充电电压限值以及放电电压限值，所述依据所述电流限值与所述当前时刻的电池荷电状态计算电压限值的步骤包括：
当电池处于放电状态时，以所述放电电流限值代入所述状态方程、所述量测方程生成放电电压限值，所述量测方程中的开路电压通过所述当前时刻的电池荷电状态确定；
当电池处于充电状态时，以所述充电电流限值代入所述状态方程、所述量测方程生成充电电压限值，所述量测方程中的开路电压通过所述当前时刻的电池荷电状态确定。
9.一种电池充放电控制装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于实时采集电池特征值；
电池状态估计模块，用于依据所述电池特征值估计当前时刻的电池荷电状态以及极化电压；
电流限值计算模块，用于依据所述极化电压确定电流限值；
电压限值计算模块，用于依据所述电流限值与所述当前时刻的电池荷电状态确定电压限值；
功率限值计算模块，用于依据所述电流限值与所述电压限值确定功率限值，所述功率限值用于控制电池充放电。
10.一种车辆，其特征在于，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于执行如方法权利要求1-8任一所述的电池充放电控制方法。
11.一种可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由车辆的处理器执行时，使得车辆能够执行如方法权利要求1-8任一所述的电池充放电控制方法。
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