CN115144760A - 一种电池系统sop的估算方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池系统SOP的估算方法及装置，基于当前运行工况中电池系统的电池中活性材料中多个预设位置的嵌锂量，可以有效跟踪电池系统在当前运行工况下的OCV变化和阻抗变化，进而可以确定出当前运行工况下的OCV与SOC的第一动态对应关系、以及阻抗与SOC的第二动态对应关系，增加OCV和阻抗对SOC的变化敏感度，消除OCV和阻抗对SOC变化不敏感的SOC平台；基于这两个动态对应关系查找到的OCV和阻抗，可以更加接近电池系统的真实OCV和真实阻抗，进而基于查找到的OCV和阻抗估算SOP时，可以提高SOP估算的准确度，减少误差的干扰。

Description

一种电池系统SOP的估算方法及装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤指一种电池系统SOP的估算方法及装置。
背景技术
电池系统的功率状态（SOP，State of Power）是电池管理中非常重要的控制参数，用于表征电池系统提供功率的能力。确定SOP的目的在于：兼顾电动车辆的性能需求和动力锂离子电池系统的使用寿命，以使电动汽车在起步、加速和爬坡等情况时，电池系统能够输出合适的功率，满足车辆的功率需求；并且，在电动汽车制动时，电池系统能够回收适当的能量，以延长续驶里程；同时，能够有效防止电池系统被过度使用，从而延长电池系统的使用寿命。
那么，如何确定电池系统的功率状态，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种电池系统SOP的估算方法及装置，用以确定电池系统SOP。
第一方面，本发明实施例提供了一种电池系统SOP的估算方法，包括：
在运行工况包括至少一个数据采集时刻时，确定所述电池系统在当前运行工况中的所述数据采集时刻的SOC；
在根据所述当前运行工况中所述电池系统的活性材料中多个预设位置的嵌锂量，确定所述当前运行工况、OCV、SOC的第一动态对应关系、以及所述当前运行、阻抗、SOC的第二动态对应关系时，从所述第一动态对应关系中查找确定出的SOC对应的OCV，以及从所述第二动态对应关系中查找确定出的SOC对应的阻抗；不同所述运行工况对应的第一动态对应关系不同，不同所述运行工况对应的第二动态对应关系不同；
根据查找到的OCV和阻抗，确定所述电池系统在所述当前运行工况的所述数据采集时刻的SOP。
第二方面，本发明实施例提供了一种电池系统SOP的估算装置，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行如本发明实施例提供的上述估算方法。
第三方面，本发明实施例提供了一种电池系统，所述电池系统SOP采用如本发明实施例提供的上述估算方法确定。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的一种电池系统SOP的估算方法及装置，基于当前运行工况中电池系统的电池中活性材料中多个预设位置的嵌锂量，可以有效跟踪电池系统在当前运行工况下的OCV变化和阻抗变化，进而可以确定出当前运行工况下的OCV与SOC的第一动态对应关系、以及阻抗与SOC的第二动态对应关系，增加OCV和阻抗对SOC的变化敏感度，消除OCV和阻抗对SOC变化不敏感的SOC平台；基于这两个动态对应关系查找到的OCV和阻抗，可以更加接近电池系统的真实OCV和真实阻抗，进而基于查找到的OCV和阻抗估算SOP时，可以提高SOP估算的准确度，减少误差的干扰。
附图说明
图1为目前技术中的OCV与SOC的关系曲线；
图2为本发明实施例中提供的一种电池系统SOP的估算方法的流程图；
图3为本发明实施例中提供的OCV的测量值与估算值的对比图；
图4为本发明实施例中提供的OCV的测量值与估算值的另一对比图；
图5为本发明实施例中提供的阻抗的测量值与估算值的对比图；
图6为本发明实施例中提供的SOC的误差与真实SOC的关系图；
图7为本发明实施例中提供的SOC的误差与真实SOC的另一关系图；
图8为本发明实施例中提供的一种电池系统SOP的估算装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例提供的一种电池系统SOP的估算方法及装置的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，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。
首先，对本发明实施例中提及的相关术语进行解释和说明。
1、OCV，即Open Circuit Voltage，可以理解为电池系统的开路电压。
2、SOC，即State of Charge，可以理解为电池系统的荷电状态。
3、SOP，即State of Power，可以理解为电池系统的功率状态。
4、OCV与SOC的对应关系（也即后面内容提及的第三对应关系），该对应关系并不会随着运行工况的不同而发生改变，所以不同运行工况下的OCV与SOC的对应关系是相同的。
如图1所示，在Q1区间和Q2区间，OCV基本保持不变，但SOC却在逐渐增加，所以在Q1区间和Q2区间，OCV对SOC的变化不敏感，出现SOC平台。若基于此对应关系估算SOP时，会导致估算出的SOP出现较大的偏差，准确度较低，与电池系统的真实情况相差较大。
5、阻抗与SOC的对应关系（也即后面内容提及的第四对应关系）与前述的OCV与SOC的对应关系类似，在此不再赘述。
下面对于本发明实施例提供的一种电池系统SOP的估算方法及装置进行介绍。
本发明实施例提供的一种电池系统SOP的估算方法，如图2所示，可以包括：
S201、在运行工况包括至少一个数据采集时刻时，确定电池系统在当前运行工况中的数据采集时刻的SOC；
在一些实施例中，在当前运行工况包括一个数据采集时刻时，在当前运行工况下可以确定出该数据采集时刻的SOC；在当前运行工况包括多个数据采集时刻时，在当前运行工况下可以确定出各个数据采集时刻的SOC。
并且，不同运行工况包括的数据采集时刻的数量可以不同，也可以相同，具体可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
此外，在一些实施例中，运行工况包括的数据采集时刻的数量可以很多，也即相邻两个数据采集时刻之间的时间间隙可以设置的较短，这样在运行工况下可以密集地监控SOC的变化，对SOC的变化进行实时、有效地获取，以便于获悉电池系统的运行状态的变化。
S202、在根据当前运行工况中电池系统的活性材料中多个预设位置的嵌锂量，确定当前运行工况、OCV、SOC的第一动态对应关系、以及当前运行、阻抗、SOC的第二动态对应关系时，从第一动态对应关系中查找确定出的SOC对应的OCV，以及从第二动态对应关系中查找确定出的SOC对应的阻抗；不同运行工况对应的第一动态对应关系不同，不同运行工况对应的第二动态对应关系不同；
也就是说，第一动态对应关系和第二动态对应关系是与运行工况密切相关的，不同运行工况下的OCV与SOC的对应关系不同，不同运行工况下的阻抗与SOC的对应关系不同。
在一些实施例中，预设位置可以理解为：活性材料颗粒从表面至内部之间的某个位置。
S203、根据查找到的OCV和阻抗，确定电池系统在当前运行工况的数据采集时刻的SOP。
如此，基于当前运行工况中电池系统的电池中活性材料中多个预设位置的嵌锂量，可以有效跟踪电池系统在当前运行工况下的OCV变化和阻抗变化，进而可以确定出当前运行工况下的OCV与SOC的第一动态对应关系、以及阻抗与SOC的第二动态对应关系，增加OCV和阻抗对SOC的变化敏感度，消除OCV和阻抗对SOC变化不敏感的SOC平台；基于这两个动态对应关系查找到的OCV和阻抗，可以更加接近电池系统的真实OCV和真实阻抗，进而基于查找到的OCV和阻抗估算SOP时，可以提高SOP估算的准确度，减少误差的干扰。
例如，结合图3所示的OCV的测量值与估算值的对比图，实线1表示OCV与SOC的放电关系曲线，对应的运行工况为：电池系统从100%SOC放电至0%SOC过程中，在不同SOC下搁置3h测量到的OCV；实线2表示OCV与SOC的充电关系曲线，对应的运行工况为：电池系统从0%SOC充电至100%SOC的过程中，在不同SOC下搁置3h测量到的OCV；虚线表示运行工况a至运行工况f下对应的各OCV与SOC的动态关系曲线；
黑点填充的实心方块对应的点表示运行工况a下实际测量的OCV，斜线填充的实心方块对应的点表示运行工况b下实际测量的OCV，白色填充的实心圆圈对应的点表示运行工况c下实际测量的OCV，斜线填充的实心圆圈对应的点表示运行工况d下实际测量的OCV，白色填充的实心方块对应的点表示运行工况e下实际测量的OCV，黑色填充的实心方块对应的点表示运行工况f下实际测量的OCV；
其中，电池系统从100%SOC放电至20%SOC时，然后依次执行以下运行工况：
运行工况a为：从20%SOC充电至40%SOC；
运行工况b为：从40%SOC放电至20%SOC；
运行工况c为：从20%SOC充电至60%SOC；
运行工况d为：从60%SOC放电至40%SOC；
运行工况e为：从40%SOC充电至60%SOC；
运行工况f为：从60%SOC放电至20%SOC。
从图3中可见，各个点均落在了虚线之上，表示在运行工况a至运行工况f下，实测的OCV与估算出的OCV一致；这说明在相同的SOC下，若历史路径（可以理解为历史的运行工况）不同，OCV则不同，进而OCV与SOC的变化斜率也就不同。
因此，基于运行工况、OCV与SOC的第一动态对应关系查找到的OCV更加接近电池系统的真实OCV，从而可以有效提高估算出的SOP的准确度。
例如，结合图4所示的OCV的测量值与估算值的对比图，实线1表示OCV与SOC的放电关系曲线，对应的运行工况为：电池系统从100%SOC放电至0%SOC过程中，在不同SOC下搁置3h测量到的OCV；实线2表示OCV与SOC的充电关系曲线，对应的运行工况为：电池系统从0%SOC充电至100%SOC的过程中，在不同SOC下搁置3h测量到的OCV；实线3表示运行工况a下的OCV与SOC的关系曲线，实线4表示运行工况b下的OCV与SOC的关系曲线，实线5表示运行工况c下的OCV与SOC的关系曲线；斜线填充的实心方块对应的点表示运行工况a下实际测量的OCV，白色填充的实心圆形对应的点表示运行工况b下实际测量的OCV，黑色填充的实心棱形对应的点表示运行工况c下实际测量的OCV；
其中，运行工况a为：将电池系统从0%SOC充电至78%SOC，然后动态放电至10%SOC；
运行工况b为：将电池系统从0%SOC充电至58%SOC，然后动态放电至10%SOC；
运行工况c为：将电池系统从0%SOC充电至39%SOC，然后动态放电至10%SOC。
从图4中可见，斜线填充的实心方块对应的点落在实线3附近，表示运行工况a对应的OCV的测值与估算值基本一致，白色填充的实心圆形对应的点落在了实线4附近，表示运行工况b对应的OCV的测值与估算值基本一致，黑色填充的实心棱形对应的点落在了实线5附近，表示运行工况c对应的OCV的测值与估算值基本一致；这说明在相同的SOC下，若历史路径不同，OCV则不同，进而OCV与SOC的变化斜率也就不同。
因此，基于运行工况、OCV与SOC的第一动态对应关系查找到的OCV更加接近电池系统的真实OCV，从而可以有效提高估算出的SOP的准确度。
例如，结合图5所示的阻抗的测量值与估算值的对比图，实线表示估算值与测量值相同时的对应曲线，斜线填充的实心方块对应的点表示不同运行工况下的放电阻抗的测量值，白色填充的实心圆形对应的点表示不同运行工况下的充电阻抗的测量值；
其中，电池系统分别按如下路径，充电至50%SOC，然后测量阻抗：
a）从0%SOC充电至50%SOC；b）从0%SOC充电至30%SOC，搁置3h，继续充电至50%SOC；c）从0%SOC充电至50%SOC，再放电至30%SOC，继续充电至50%SOC；d）从0%SOC充电至50%SOC，再放电至30%SOC，充电至50%SOC，放电至30%SOC，继续充电至50%SOC；e）从100%SOC放电至80%SOC，放电至50%SOC，放电至30%SOC，继续充电至50%SOC；f）从0%SOC充电至30%SOC，充电至80%SOC，放电至30%SOC，继续充电至50%SOC；g）从0%SOC充电至50%SOC，充电至80%SOC，放电至30%SOC，继续充电至50%SOC；
电池系统分别按如下路径，放电至50%SOC，然后测量阻抗：
a）从100%SOC放电至50%SOC；b）从100%SOC放电至80%SOC，搁置3h，继续放电至50%SOC；c）从0%SOC充电至50%SOC，放电至30%SOC，充电至80%SOC，放电至50%SOC；d）从100%SOC放电至80%SOC，放电至30%SOC，充电至80%SOC，放电至50%SOC；e）从0%SOC充电至30%SOC，充电至50%SOC，充电至80%SOC，放电至50%SOC；f）从0%SOC充电至30%SOC，充电至50%SOC，充电至80%SOC，放电至50%SOC；g）从100%SOC放电至80%SOC，放电至50%SOC，充电至80%SOC，继续放电至50%SOC。
从图5中可见，斜线填充的实心方块、白色填充的实心圆形对应的点落在实线之上，表示阻抗的测值与估算值一致。因此，基于运行工况、阻抗与SOC的第二动态对应关系查找到的阻抗更加接近电池系统的真实阻抗，从而可以有效提高估算出的SOP的准确度。
在一些实施例中，可以预先在估算装置中内置多种运行工况下的OCV与SOC的关系表、以及多种运行工况下的阻抗与SOC的关系表，在对SOP进行估算时，可以从两个关系表中查找与当前运行工况最为相似的运行工况下的阻抗和OCV，以便于确定出SOP。
当然，在一些实施例中，还可以无需在估算装置中内置多种运行工况下的OCV与SOC的关系表、以及多种运行工况下的阻抗与SOC的关系表，而是可以在电池的实际运行过程中，基于划分出的各运行工况，在每个运行工况结束时生成该运行工况下的OCV与SOC的对应关系，及阻抗与SOC的对应关系，从而可以在该运行工况的结束时刻，基于该运行工况下的两个对应关系，确定出结束时刻的SOP，当然也可以确定出该运行工况中各数据采集时刻的SOP。
下面分别对上述各步骤进行解释和说明。
一、针对上述步骤S201。
在一些实施例中，在确定电池系统在当前运行工况中的数据采集时刻的SOC时，可以包括以下两种方式：
方式1：采用SOC的估算算法（例如但不限于为安时积分法）估算出SOC；
方式2：先采用方式1估算出SOC，再对估算出的SOC进行修正。
其中，方式2的具体实现过程可以包括：
针对当前运行工况中的任一数据采集时刻，均执行以下过程：
步骤1.1、确定电池系统在上一个数据采集时刻的SOC；
在一些实施例中，若当前数据采集时刻为第一个数据采集时刻时，上一个数据采集时刻可以为初始时刻；且上一个数据采集时刻的SOC可以为上一个数据采集时刻被修正后的SOC。
步骤1.2、根据电池系统在上一个数据采集时刻的SOC，估算电池系统在当前数据采集时刻的SOC；
其中，在基于上一个数据采集时刻的SOC，估算当前数据采集时刻的SOC时，可以采用但不限于安时积分法进行估算，具体的估算过程在此不再详述。
步骤1.3、基于当前数据采集时刻电池系统的估算电压与实测电压，对当前数据采集时刻估算出的SOC进行修正，确定出电池系统在当前数据采集时刻的SOC。
其中，当前数据采集时刻电池系统的估算电压，可以采用但不限于卡尔曼滤波法等电压估算方法，依据从第一动态对应关系中查找到的当前数据采集时刻估算出的SOC对应的OCV、以及从第二动态对应关系中查找到的当前数据采集时刻估算出的SOC对应的阻抗确定。
在一些实施例中，基于该数据采集时刻电池系统的估算电压与实测电压，对该数据采集时刻估算出的SOC进行修正，包括：
根据从第一动态对应关系中查找出的该数据采集时刻估算出的SOC对应的OCV、以及从第二动态对应关系中查找出的该数据采集时刻估算出的SOC对应的阻抗，确定该数据采集时刻电池系统的估算电压；
计算该数据采集时刻电池系统的估算电压与实测电压的差值；
根据差值，对该数据采集时刻估算出的SOC进行修正。
例如，基于公式1，对该数据采集时刻估算出的SOC进行修正，得到修正后的SOC（即SOC*）：
SOC*=SOC+k×(U测-U估)；
其中，U测为该数据采集时刻电池系统的实测电压，U估为该数据采集时刻电池系统的估算电压，SOC为该数据采集时刻估算出的SOC，k为修正系数，且k为根据第一动态对应关系中当前运行工况下OCV与SOC的变化斜率确定。
如此，可以基于该数据采集时刻电池系统的估算电压与实测电压的差值、以及修正系数，对该数据采集时刻估算出的SOC进行修正，以提高SOC的准确性，进而可以提高估算出的SOP的准确性。
并且，估算电压和修正系数均根据第一动态对应关系和第二动态对应关系确定，考虑了历史路径对SOC的影响，从而可以有效减少SOC的误差，提高确定出的SOC的准确性。
需要强调的是，若各运行工况的初始时刻的SOC相同，历史运行工况Di不同，运行工况D(i+1)相同时，即使处于SOC的平台区，和/或OCV存在显著的迟滞效应，那么：
对于本发明实施例提供的技术方案而言，不同历史路径下充电或放电至相同的SOC时，本发明实施例采用的第一动态对应关系与历史路径密切相关，即不同历史路径到达相同SOC时，估算的OCV不同且更接近电池系统的真实OCV，且不同历史路径到达该SOC时在该SOC附近OCV随着SOC的变化斜率不同（如图4所示中所示的实线3至实线5），所以使用该OCV进行电压测试时，预测电压与实测电压之间的偏差与SOC的偏差存在显著的对应关系，从而使得基于上述方法确定出的SOC的误差可以一定的速度有效收敛并逐步消除SOC的误差至3%以内；
对于目前技术中的OCV与SOC的对应关系，在不同历史路径下充电或放电至相同的SOC时，使用的OCV与SOC的对应关系与历史路径无关，那么使用该OCV进行电压预测时，预测电压与实测电压之间的偏差，不能与SOC的偏差建立有效的对应关系，导致确定出的SOC的误差不能有效收敛或收敛速度较慢甚至误差会进一步增加，无法实现SOC的误差有效控制。
例如，结合图6所示的SOC误差与真实SOC的关系图，电池系统从0%SOC充电至80%SOC，之后放电至0%SOC，设置电池系统在初始时刻的SOC误差为+5%；图中的实线表示采用上述SOC的确定方法得到的SOC，虚线表示采用目前技术得到的SOC；
从图中可知：实线对应的SOC误差可以从最初的0.05逐渐被控制在0.03以内，而虚线对应的SOC误差则从最初的0.05逐渐增加至0.08，这说明本发明实施例提供的技术方案可以有效减少SOC误差，使得SOC误差可以得到有效收敛，避免像目前技术中那样SOC被逐渐放大而无法被收敛，从而在减少SOC误差的基础上，减少SOP的误差，提高SOP估算的准确度。
例如，结合图7所示的SOC误差与真实SOC的另一关系图，电池系统从0%SOC充电至40%SOC，之后放电至10%SOC，设置电池系统在初始时刻的SOC误差为-5%；图中的实线表示采用上述SOC的确定方法得到的SOC，虚线表示采用目前技术得到的SOC；
从图中可知：实线对应的SOC误差可以从最初的-0.05逐渐被控制在-0.02以内，而虚线对应的SOC误差则从最初的-0.05逐渐增加至0.02，这说明本发明实施例提供的技术方案可以有效减少SOC误差，使得SOC误差可以得到有效收敛，避免像目前技术中那样SOC被逐渐放大而无法被收敛，从而在减少SOC误差的基础上，减少SOP的误差，提高SOP估算的准确度。
在一些实施例中，还包括：
将各数据采集时刻的修正后的SOC，替换第一动态对应关系和第二动态对应关系中对应的各SOC，以更新第一动态对应关系和第二动态对应关系。
例如，若当前运行工况包括两个数据采集时刻时，对应的第一动态对应关系可以如以下表1所示，对应的第二动态对应关系可以如以下表2所示，其中，表1和表2中的SOC表示未被修正的SOC，SOC*表示修正后的SOC，运行工况1表示当前运行工况，R表示阻抗，R1表示第一阻抗值，R2表示第二阻抗值。如果将表1和表2中SOC这一列数据删除，用SOC*这一列数据代替时，即可更新第一动态对应关系和第二动态对应关系。
表1
Figure 432980DEST_PATH_IMAGE001
表2
Figure 818962DEST_PATH_IMAGE002
也就是说，若第一动态对应关系和第二动态对应关系中的SOC均为未被修正的SOC时，可以将修正后的各SOC替换原SOC，使得第一动态对应关系和第二动态对应关系中的SOC均为修正后的SOC；如此，不仅可以实现第一动态对应关系和第二动态对应关系的动态更新，还可以提高SOC的准确性，减少SOC的误差积累，从而进一步提高确定出的SOP的准确性。
二、针对上述步骤S202。
在一些实施例中，根据当前运行工况中电池系统的活性材料中多个预设位置的嵌锂量，确定当前运行工况、OCV、SOC的第一动态对应关系、以及当前运行、阻抗、SOC的第二动态对应关系，包括：
根据当前运行工况在初始时刻时电池系统的SOC、以及用于表征活性材料和电极结构的特征的特征参数，确定当前运行工况下各预设位置在各数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC；其中，预设位置根据活性材料的颗粒尺寸、颗粒的粒径分布、以及活性材料的动力学参数确定；特征参数包括：活性材料颗粒的粒径分布、活性材料颗粒的比表面积、活性材料颗粒的克容量、颗粒形状、活性材料固相离子扩散系数、活性材料的电子电导率、界面交换电流密度、负极容量与正极容量的比值、极片孔隙率及迂曲率、电池容量（用于计算电池容量的参数）、正负极材料的克容量、电压窗口等；
根据当前运行工况下各预设位置在各数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC，确定当前运行工况中各数据采集时刻对应的电池系统的等效SOC；
根据当前运行工况中各数据采集时刻对应的电池系统的等效SOC，确定当前运行工况、OCV、SOC的第一动态对应关系，以及当前运行工况、阻抗、SOC的第二动态对应关系。
其中，预设位置的设置数量，可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
如此，基于各预设位置的嵌锂量，可以模拟出活性材料和电极结构在当前运行工况下发生的变化，以有效跟踪电池系统在当前运行工况下的OCV和阻抗变化，从而建立第一动态对应关系和第二动态对应关系，进而基于这两个动态对应关系查找到的OCV和阻抗可以更加符合电池系统的真实情况，从而有利于提高SOP的估算准确度。
在一些实施例中，根据当前运行工况在初始时刻时电池系统的SOC、以及用于表征活性材料和电极结构的特征的特征参数，确定当前运行工况下各预设位置在各数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC，包括：
根据用于表征活性材料和电极结构的特征的特征参数，确定各预设位置的电荷分配规则；
在当前运行工况包括一个数据采集时刻时，将当前运行工况的初始时刻与数据采集时刻之间的时长定义为数据采集周期，在当前运行工况包括多个数据采集时刻时，将当前运行工况的初始时刻至第一个数据采集时刻，及任意相邻两个数据采集时刻之间的时长均定义为数据采集周期；并确定当前运行工况中各数据采集周期的电荷总变量；
根据当前运行工况中各数据采集周期的电荷总变量、以及各预设位置的电荷分配规则，确定当前运行工况中各预设位置在各数据采集周期的电荷变化量；
根据当前运行工况在初始时刻时电池系统的SOC、以及当前运行工况中各预设位置在各数据采集周期的电荷变化量，确定当前运行工况下各预设位置在各数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC。
其中，特征参数表征的是活性材料和电极结构的特征，所以可以基于活性材料和电极结构的特征，以及预设位置与活性材料和电极结构之间的位置关系，确定出各预设位置对电池系统SOC的贡献程度，进而确定出为各预设位置分配的电荷比例。
例如，假设有三个预设位置，分别记为位置A、位置B和位置C，如果位置A对电池系统SOC的贡献程度为a%，位置B对电池系统SOC的贡献程度为b%，位置C对电池系统SOC的贡献程度为c%，且a+b+c为100；对应地，位置A的电荷分配比例可以为a%，位置B的电荷分配比例为可以b%，位置C的电荷分配比例为可以c%。
在一些实施例中，运行工况为电池系统在一段时间内的运行状态，所以运行工况可以包括至少一个数据采集时刻，每个数据采集时刻可以采集到一个电压和一个电流，进而可以计算出每个数据采集时刻与对应的上一个数据采集时刻之间的电流变化量，从而可以确定每个数据采集周期的电荷总变量。
由于已经确定出每个预设位置分配的电荷比例，以及确定出当前运行工况中各数据采集周期对应的电荷总变量，所以对于任一数据采集周期下的任一预设位置而言，其电荷分配比例与电荷总变量的乘积即为该预设位置在该数据采集周期下的电荷变化量。由于SOC表示的是电池系统中剩余的电荷的可用状态，所以SOC与电荷具有一定的对应关系，进而在已知当前运行工况的初始时刻的SOC时，结合该预设位置在该数据采集周期下的电荷变化量，即可确定出该预设位置在各数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC。
在一些实施例中，根据当前运行工况下各预设位置在各数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC，确定当前运行工况中各数据采集时刻对应的电池系统的等效SOC，包括：
针对任一数据采集时刻，均执行以下过程：
按照预设的第一种权重分配规则，为各预设位置在该数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC分配权重，并计算每个预设位置在该数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC与对应权重的乘积，计算各预设位置在该数据采集时刻对应的乘积之和，得到第一数值，将第一数值作为该数据采集时刻对应的电池系统的第一等效SOC；
按照预设的第二种权重分配规则，为各预设位置在该数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC分配权重，并计算每个预设位置在该数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC与对应权重的乘积，计算各预设位置在该数据采集时刻对应的乘积之和，得到第二数值，将第二数值作为该数据采集时刻对应的电池系统的第二等效SOC。
例如，以预设位置有三个为例，三个预设位置任一数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC分别记为SA、SB和SC，通过第一种权重分配方式，为三个预设位置在该数据采集时刻分配的权重分别为w1、w2、w3，此时该数据采集时刻对应的第一等效SOC（可以用SOCa表示）为w1×SA+ w2×SB+w3×SC；通过第二种权重分配方式，为三个预设位置在该数据采集时刻分配的权重分别为u1、u2、u3，此时该数据采集时刻对应的第二等效SOC（可以用SOCb表示）为u1×SA+u2×SB+u3×SC。
在一些实施例中，在为SOC分配权重时，不管是运行工况内的各数据采集时刻，还是不同运行工况内的数据采集时刻，第一种权重分配规则可以是相同的也可以是不同的，同样地，第二种权重分配规则可以是相同的也可以是不同的。
在一些实施例中，第一种权重分配规则根据各预设位置对电池系统的SOC的贡献程度确定；
第二种权重分配规则根据各预设位置对电池系统的电化学反应的影响程度确定。
如此，可以分别从对SOC的贡献程度和电化学反应的影响程度两个角度，分别为各预设位置的SOC分配权重，经过加权处理得到两个等效SOC，以便于后续基于这两个等效SOC确定当前运行工况对应的OCV，进而确定出第一动态对应关系。
在一些实施例中，根据当前运行工况中各数据采集时刻对应的电池系统的等效SOC，确定当前运行工况、OCV、SOC的第一动态对应关系，包括：
等效SOC包括：第一等效SOC和第二等效SOC时，从预先确定的OCV与SOC的第三对应关系中，查找当前运行工况中各数据采集时刻的第一等效SOC对应的充电过程中的充电OCV、及放电过程中的放电OCV；其中，不同运行工况下的第三对应关系均相同；
根据当前运行工况中各数据采集时刻对应的第二等效SOC，分别为充电OCV和放电OCV分配权重；
计算充电OCV与对应权重的乘积，得到第三数值；计算放电OCV与对应权重的乘积，得到第四数值；
将第三数值和第四数值之和，作为当前运行工况中各数据采集时刻对应的OCV；
在确定出当前运行工况中各数据采集时刻的SOC时，建立当前运行工况、OCV与SOC的第一动态对应关系。
也就是说，在运行工况包括一个数据采集时刻时，运行工况下具有一对OCV与SOC的对应关系；在运行工况包括多个（即至少两个）数据采集时刻时，运行工况下具有多对OCV与SOC的对应关系。
如此，可以确定出当前运行工况中各数据采集时刻的OCV与SOC的对应关系，为后续SOC的估算和SOP的估算提供准确的数据，提高估算结果的准确度。
例如，假设运行工况包括四个数据采集时刻，以当前运行工况中的其中一个数据采集时刻为例，从OCV与SOC的第三对应关系（如下面表3所示）中，查找该数据采集时刻的第一等效SOC（假设为SOC2）对应的充电OCV（如Uc2）和放电OCV（如Ud2），假设为Uc2分配的权重为w1，为Ud2分配的权重为w2，那么，该数据采集时刻对应的OCV=w1×Uc2+w2×Ud2；
表3
Figure 67540DEST_PATH_IMAGE003
在采用例如但不限于安时积分法计算出该数据采集时刻的SOC（用SOCf表示）时，可以建立该数据采集时刻对应的OCV与SOC的对应关系；
在将各数据采集时刻的对应关系组合起来，即可构成当前运行工况（如表4中的运行工况1）、OCV与SOC的第一动态对应关系，如下面的表4所示。
表4
Figure 931591DEST_PATH_IMAGE004
在一些实施例中，根据当前运行工况中各数据采集时刻对应的第二等效SOC，分别为充电OCV和放电OCV分配权重，包括：
针对任一数据采集时刻，均执行以下过程：
根据以下关系式，为充电OCV和放电OCV分配权重：
w1=k1×SOCb+b1；
w2=-k1×SOCb+(1-b1)；
其中，w1表示充电OCV对应的权重，w2表示放电OCV对应的权重，k1和b1为常数，SOCb为该数据采集时刻的第二等效SOC。
并且，对于k1和b1的取值，可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
在一些实施例中，根据当前运行工况中各数据采集时刻对应的电池系统的等效SOC，确定当前运行工况、阻抗、SOC的第二动态对应关系，包括：
等效SOC包括：第一等效SOC和第二等效SOC时，从预先确定的阻抗与SOC的第四对应关系中，查找当前运行工况中各数据采集时刻的第一等效SOC对应的充电过程中的充电阻抗、及放电过程中的放电阻抗；其中，不同运行工况下的第四对应关系均相同；
根据当前运行工况对应的第二等效SOC，分别为充电阻抗和放电阻抗分配权重；
计算充电阻抗与对应权重的乘积，得到第三数值；计算放电阻抗与对应权重的乘积，得到第四数值；
将第三数值和第四数值之和，作为当前运行工况中各数据采集时刻对应的阻抗；
在确定出当前运行工况中各数据采集时刻的SOC时，建立当前运行工况、阻抗与SOC的第二动态对应关系。
也就是说，在根据当前运行工况中各数据采集时刻对应的电池系统的等效SOC确定第二动态对应关系时，具体的确定过程与前述介绍的确定第一动态对应关系的方式类似，具体实现方式可参见上述实施例，在此不再详述。
如此，可以确定出当前运行工况中各数据采集时刻的阻抗与SOC的对应关系，为后续SOC的估算和SOP的估算提供准确的数据，提高估算结果的准确度。
在一些实施例中，根据当前运行工况中各数据采集时刻对应的第二等效SOC，分别为充电阻抗和放电阻抗分配权重，包括：
针对任一数据采集时刻，均执行以下过程：
根据以下关系式，为充电阻抗和放电阻抗分配权重：
u1=k2×SOCb+b2；
u2=-k2×SOCb+(1-b2)；
其中，u1表示充电阻抗对应的权重，u2表示放电阻抗对应的权重，k2和b2为常数，SOCb为该数据采集时刻的第二等效SOC。
并且，对于k2和b2的取值，可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。当然，k1与k2可以相同也可以不同，b1与b2也可以相同也可以不同，具体可以根据实际需要进行设置。
三、针对上述步骤S203。
在一些实施例中，根据查找到的OCV和阻抗，确定电池系统在当前运行工况的数据采集时刻的SOP，可以具体包括：
针对任一数据采集时刻，均执行以下过程：
基于公式2，计算电池系统在该数据采集时刻的SOP：
Figure 480384DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，Umin表示电池系统的最小电压，OCV表示从第一动态对应关系中查找到的 OCV，对于
Figure 506109DEST_PATH_IMAGE006
而言，
Figure 976405DEST_PATH_IMAGE007
，其中的R0表示从第二动态对应关系中查找到 的阻抗，i表示电池系统的等效电路中包括的RC回路的个数，
Figure 142682DEST_PATH_IMAGE008
表示电池系统的等效电 路中i个RC回路的阻抗之和，i取值可以为0或正整数。
如此，可以基于上述方式估算出电池系统在当前运行工况的各数据采集时刻的SOP，因查找到的OCV和阻抗是从第一动态对应关系和第二动态对应关系中查找到的，且第一动态对应关系和第二动态对应关系与运行工况相关，所以查找到的OCV和阻抗更加接近电池系统的真实情况，进而使得估算出的SOP也更加符合电池系统的真实情况，从而提高估算出的SOP的准确度。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池系统SOP的估算装置，该估算装置的实现原理与前述的估算方法的实现原理类似，该估算装置的具体实现方式可参见前述估算方法的具体实施例，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例提供的一种电池系统SOP的估算装置，如图8所示，可以包括：
存储器801，用于存储程序指令；
处理器802，用于调用存储器801中存储的程序指令，按照获得的程序执行如本发明实施例提供的上述估算方法。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池系统，电池系统SOP采用如本发明实施例提供的上述估算方法确定。
在一些实施例中，电池系统可以但不限于为电池包。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种电池系统SOP的估算方法，其特征在于，包括：
在运行工况包括至少一个数据采集时刻时，确定所述电池系统在当前运行工况中的所述数据采集时刻的SOC；
在根据所述当前运行工况中所述电池系统的活性材料中多个预设位置的嵌锂量，确定所述当前运行工况、OCV、SOC的第一动态对应关系、以及所述当前运行、阻抗、SOC的第二动态对应关系时，从所述第一动态对应关系中查找确定出的SOC对应的OCV，以及从所述第二动态对应关系中查找确定出的SOC对应的阻抗；不同所述运行工况对应的第一动态对应关系不同，不同所述运行工况对应的第二动态对应关系不同；
根据查找到的OCV和阻抗，确定所述电池系统在所述当前运行工况的所述数据采集时刻的SOP。
2.如权利要求1所述的估算方法，其特征在于，根据所述当前运行工况中所述电池系统的活性材料中多个预设位置的嵌锂量，确定所述当前运行工况、OCV、SOC的第一动态对应关系、以及所述当前运行、阻抗、SOC的第二动态对应关系，包括：
根据所述当前运行工况在初始时刻时所述电池系统的SOC、以及用于表征所述活性材料和电极结构的特征的特征参数，确定所述当前运行工况下各所述预设位置在各所述数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC；其中，所述预设位置根据所述活性材料的颗粒尺寸、颗粒的粒径分布、以及所述活性材料的动力学参数确定；
根据所述当前运行工况下各所述预设位置在各所述数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC，确定所述当前运行工况中各所述数据采集时刻对应的所述电池系统的等效SOC；
根据所述当前运行工况中各所述数据采集时刻对应的所述电池系统的等效SOC，确定所述当前运行工况、OCV、SOC的第一动态对应关系，以及所述当前运行工况、阻抗、SOC的第二动态对应关系。
3.如权利要求2所述的估算方法，其特征在于，根据所述当前运行工况在初始时刻时所述电池系统的SOC、以及用于表征所述活性材料和电极结构的特征的特征参数，确定所述当前运行工况下各所述预设位置在各所述数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC，包括：
根据用于表征所述活性材料和电极结构的特征的特征参数，确定各所述预设位置的电荷分配规则；
在所述当前运行工况包括一个所述数据采集时刻时，将所述当前运行工况的初始时刻与所述数据采集时刻之间的时长定义为数据采集周期，在所述当前运行工况包括多个所述数据采集时刻时，将所述当前运行工况的初始时刻至第一个所述数据采集时刻，及任意相邻两个所述数据采集时刻之间的时长均定义为所述数据采集周期；并确定所述当前运行工况中各所述数据采集周期的电荷总变量；
根据所述当前运行工况中各所述数据采集周期的电荷总变量、以及各所述预设位置的电荷分配规则，确定所述当前运行工况中各所述预设位置在各所述数据采集周期的电荷变化量；
根据所述当前运行工况在初始时刻时所述电池系统的SOC、以及所述当前运行工况中各所述预设位置在各所述数据采集周期的电荷变化量，确定所述当前运行工况下各所述预设位置在各所述数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC。
4.如权利要求2所述的估算方法，其特征在于，根据所述当前运行工况下各所述预设位置在各所述数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC，确定所述当前运行工况中各所述数据采集时刻对应的所述电池系统的等效SOC，包括：
针对任一所述数据采集时刻，均执行以下过程：
按照预设的第一种权重分配规则，为各所述预设位置在该数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC分配权重，并计算每个所述预设位置在该数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC与对应权重的乘积，计算各所述预设位置在该数据采集时刻对应的乘积之和，得到第一数值，将所述第一数值作为该数据采集时刻对应的所述电池系统的第一等效SOC；
按照预设的第二种权重分配规则，为各所述预设位置在该数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC分配权重，并计算每个所述预设位置在该数据采集时刻的嵌锂量对应的SOC与对应权重的乘积，计算各所述预设位置在该数据采集时刻对应的乘积之和，得到第二数值，将所述第二数值作为该数据采集时刻对应的所述电池系统的第二等效SOC；
其中，所述第一种权重分配规则根据各所述预设位置对所述电池系统的SOC的贡献程度确定，所述第二种权重分配规则根据各所述预设位置对所述电池系统的电化学反应的影响程度确定。
5.如权利要求2所述的估算方法，其特征在于，根据所述当前运行工况中各所述数据采集时刻对应的所述电池系统的等效SOC，确定所述当前运行工况、OCV、SOC的第一动态对应关系，包括：
所述等效SOC包括：第一等效SOC和第二等效SOC时，从预先确定的OCV与SOC的第三对应关系中，查找所述当前运行工况中各所述数据采集时刻的所述第一等效SOC对应的充电过程中的充电OCV、及放电过程中的放电OCV；其中，不同所述运行工况下的所述第三对应关系均相同；
根据所述当前运行工况中各所述数据采集时刻对应的所述第二等效SOC，分别为所述充电OCV和所述放电OCV分配权重；
计算所述充电OCV与对应权重的乘积，得到第三数值；计算所述放电OCV与对应权重的乘积，得到第四数值；
将所述第三数值和所述第四数值之和，作为所述当前运行工况中各所述数据采集时刻对应的OCV；
在确定出所述当前运行工况中各所述数据采集时刻的SOC时，建立所述当前运行工况、OCV与SOC的第一动态对应关系。
6.如权利要求2所述的估算方法，其特征在于，根据所述当前运行工况中各所述数据采集时刻对应的所述电池系统的等效SOC，确定所述当前运行工况、阻抗、SOC的第二动态对应关系，包括：
所述等效SOC包括：第一等效SOC和第二等效SOC时，从预先确定的阻抗与SOC的第四对应关系中，查找所述当前运行工况中各所述数据采集时刻的所述第一等效SOC对应的充电过程中的充电阻抗、及放电过程中的放电阻抗；其中，不同所述运行工况下的所述第四对应关系均相同；
根据所述当前运行工况对应的所述第二等效SOC，分别为所述充电阻抗和所述放电阻抗分配权重；
计算所述充电阻抗与对应权重的乘积，得到第三数值；计算所述放电阻抗与对应权重的乘积，得到第四数值；
将所述第三数值和所述第四数值之和，作为所述当前运行工况中各所述数据采集时刻对应的阻抗；
在确定出所述当前运行工况中各所述数据采集时刻的SOC时，建立所述当前运行工况、阻抗与SOC的第二动态对应关系。
7.如权利要求1-6任一项所述的估算方法，其特征在于，确定所述电池系统在当前运行工况中的所述数据采集时刻的SOC，包括：
针对任一所述数据采集时刻，均执行以下过程：
估算所述电池系统在该数据采集时刻的SOC；
基于该所述数据采集时刻所述电池系统的估算电压与实测电压，对该数据采集时刻估算出的所述SOC进行修正，确定所述电池系统在该数据采集时刻的SOC。
8.如权利要求7所述的估算方法，其特征在于，基于该所述数据采集时刻所述电池系统的估算电压与实测电压，对该数据采集时刻估算出的所述SOC进行修正，包括：
根据从所述第一动态对应关系中查找出的该数据采集时刻估算出的所述SOC对应的OCV、以及从所述第二动态对应关系中查找出的该数据采集时刻估算出的所述SOC对应的阻抗，确定该数据采集时刻所述电池系统的估算电压；
计算该数据采集时刻所述电池系统的所述估算电压与实测电压的差值；
根据所述差值，对该数据采集时刻估算出的所述SOC进行修正。
9.如权利要求7所述的估算方法，其特征在于，还包括：
将各所述数据采集时刻的修正后的SOC，替换所述第一动态对应关系和所述第二动态对应关系中对应的各SOC，以更新所述第一动态对应关系和所述第二动态对应关系。
10.一种电池系统SOP的估算装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行如权利要求1-9任一项所述的估算方法。
11.一种电池系统，其特征在于，所述电池系统SOP采用如权利要求1-9任一项所述的估算方法确定。
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