CN117233623A - 带有末端修正的电池soc估算方法及装置 - Google Patents
带有末端修正的电池soc估算方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种带有末端修正的电池SOC估算方法及装置、存储介质、计算机设备，该方法包括：步骤(1)，在电池组不工作处于静置状态的情况下，根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0；步骤(2)，在电池组工作的过程中，基于预设的影响电池容量的修正因子对电池组的SOC值进行实时更新，修正因子包括充放电电流修正因子、温度修正因子和充放电循环次数修正因子；步骤(3)，当电池组停止工作时，根据开路电压法和停止工作之前的SOC值，修正电池容量的初始值SOC0；步骤(4)，若电池组的SOC值大于90％或小于10％，则对SOC值进行末端修正。本申请能够提高电池SOC估算的准确性和稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及储能电池电量管理技术领域，尤其是涉及到一种带有末端修正的电池SOC估算方法及装置、存储介质、计算机设备。
背景技术
为了应对全球能源危机、减小碳排放量，许多国家对储能系统的管理和运行进行了优化，提高其系统的性能和效率。其中在户储领域中，电池的荷电状态(SOC)估算尤为重要，精确估算出SOC的值可以合理的安排充放电策略，更好的平衡能量供需，提高电池的寿命；并且可以给用户提供准确的电池可用能量的信息，方便用户根据需求来合理安排能量使用，提高用户体验。
目前市场上主流的SOC估算方法的估算精度较低，实时性较差。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种带有末端修正的电池SOC估算方法及装置、存储介质、计算机设备，能够提高电池SOC估算的准确性和稳定性。
根据本申请的一个方面，提供了一种带有末端修正的电池SOC估算方法，包括以下步骤：
步骤(1)，在电池组不工作处于静置状态的情况下，根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0；
步骤(2)，在电池组工作的过程中，基于预设的影响电池容量的修正因子对电池组的SOC值进行实时更新，修正因子包括充放电电流修正因子、温度修正因子和充放电循环次数修正因子；
步骤(3)，当电池组停止工作时，根据开路电压法和停止工作之前的SOC值，修正电池容量的初始值SOC0；
步骤(4)，若电池组的SOC值大于90％或小于10％，则对SOC值进行末端修正。
可选地，步骤(1)包括：
获取通过曲线拟合方式确定的电池组的开路电压与SOC值的对应关系图；
根据开路电压法获取电池组的开路电压，并基于对应关系图，确定电池组的开路电压对应的电池容量的初始值SOC0；
其中，电池组的开路电压与SOC值的对应关系图通过以下步骤绘制：
以恒流的方式将电池组放电至截止电压，并静置至电池组放电完全；
对放电完全的电池组进行恒流充电，充电至额定容量的5％，记录此时电池组的端电压并静置预设时长；
继续对电池组进行恒流充电，充电至额定容量的10％，记录此时电池组的端电压并静置预设时长；
继续对电池组进行恒流充电直至电池充满电，每次充电额定容量的5％，充满电后通过曲线拟合的方式绘制电池组的开路电压与SOC的对应关系图。
可选地，所述方法还包括：
当电池组静置时间超过一定值时重新根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0，对初始值SOC0进行更新。
可选地，步骤(2)中SOC值更新的计算公式为：
其中，SOC0为电池组的初始荷电状态，C为电池组的总容量，η为电池组的充放电效率，i为充放电电流，Kn为充放电循环次数修正因子，Kt为温度修正因子，Ki为充放电电流修正因子。
可选地，步骤(2)中的充放电电流修正因子根据充放电电流修正因子与放电电流的函数关系确定，其中，充放电电流修正因子与放电电流的函数关系通过以下步骤得到：
在常温25℃的环境下对电池组进行充电至满电状态；
以恒定电流对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量；
保证温度不变的情况下更改放电电流的大小对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量；
重复上述步骤得到放电电流与实际放电量的关系，并基于放电电流与实际放电量的关系，通过MATLAB进行曲线拟合来得到放电电流修正因子与放电电流的函数关系。
可选地，步骤(2)中的温度修正因子根据温度与温度修正因子的函数关系确定，其中，温度与温度修正因子的函数关系通过以下步骤得到：
将恒温箱设为-20℃，将电池组进行充电至满电状态后放入恒温箱，静置使电池组的温度与恒温箱温度一致，将电池以标准倍率C/3对电池完全放电,并记录电池的实际放电容量；
将恒温箱温度分别调整至0℃、20℃、25℃、30℃、40℃，重复以上步骤，基于不同温度值的实际放电容量通过MATLAB多项式拟合算法来求取温度与温度修正因子的函数关系。
可选地，步骤(2)中充放电循环次数修正因子基于充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系确定，其中，充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系通过以下步骤得到：
在常温25℃的环境下对电池组以1C的充放电电流进行充放电，并记录电池的实际放电容量；
将电池进行静置，并循环上述步骤预设次数；
通过MATLAB多项式拟合算法来求取充放电循环次数与放电容量之间的关系，并基于充放电循环次数与放电容量之间的关系，确定充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系。
可选地，步骤(3)中，根据静置之前的SOC值来进行修正，当静置之前的SOC值大于70％时，以最大电芯电压值修正初始值SOC0，当SOC小于40％时，以最小电芯电压值修正初始值SOC0，其他情况，以平均电芯电压值修正初始值SOC0。
可选地，步骤(4)包括：
判断电池组的SOC值是否大于90％或小于10％；
若大于90％或小于10％则进行末端校正，则记录此时电池电压U1,电流Ix，并记录BMS在不同倍率下最接近Ix的两条放电曲线的电流，记为I1和I2，其中I1<Ix<I2；
记录在端电压U1下，I1和I2对应的剩余电量为SOC1和SOC2，令：
由上式推导出在电流Ix下修正的SOCx，其中，
根据本申请的另一方面，提供了一种带有末端修正的电池SOC估算装置，所述装置用于：
在电池组不工作处于静置状态的情况下，根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0；
在电池组工作的过程中，基于预设的影响电池容量的修正因子对电池组的SOC值进行实时更新，修正因子包括充放电电流修正因子、温度修正因子和充放电循环次数修正因子；
当电池组停止工作时，根据开路电压法和停止工作之前的SOC值，修正电池容量的初始值SOC0；
若电池组的SOC值大于90％或小于10％，则对SOC值进行末端修正。
可选地，所述装置还用于：
获取通过曲线拟合方式确定的电池组的开路电压与SOC值的对应关系图；
根据开路电压法获取电池组的开路电压，并基于对应关系图，确定电池组的开路电压对应的电池容量的初始值SOC0；
其中，电池组的开路电压与SOC值的对应关系图通过以下步骤绘制：
以恒流的方式将电池组放电至截止电压，并静置至电池组放电完全；
对放电完全的电池组进行恒流充电，充电至额定容量的5％，记录此时电池组的端电压并静置预设时长；
继续对电池组进行恒流充电，充电至额定容量的10％，记录此时电池组的端电压并静置预设时长；
继续对电池组进行恒流充电直至电池充满电，每次充电额定容量的5％，充满电后通过曲线拟合的方式绘制电池组的开路电压与SOC的对应关系图。
可选地，所述装置还用于：
当电池组静置时间超过一定值时重新根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0，对初始值SOC0进行更新。
可选地，SOC值更新的计算公式为：
其中，SOC0为电池组的初始荷电状态，C为电池组的总容量，η为电池组的充放电效率，i为充放电电流，Kn为充放电循环次数修正因子，Kt为温度修正因子，Ki为充放电电流修正因子。
可选地，充放电电流修正因子根据充放电电流修正因子与放电电流的函数关系确定，其中，充放电电流修正因子与放电电流的函数关系通过以下步骤得到：
在常温25℃的环境下对电池组进行充电至满电状态；
以恒定电流对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量；
保证温度不变的情况下更改放电电流的大小对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量；
重复上述步骤得到放电电流与实际放电量的关系，并基于放电电流与实际放电量的关系，通过MATLAB进行曲线拟合来得到放电电流修正因子与放电电流的函数关系。
可选地，温度修正因子根据温度与温度修正因子的函数关系确定，其中，温度与温度修正因子的函数关系通过以下步骤得到：
将恒温箱设为-20℃，将电池组进行充电至满电状态后放入恒温箱，静置使电池组的温度与恒温箱温度一致，将电池以标准倍率C/3对电池完全放电,并记录电池的实际放电容量；
将恒温箱温度分别调整至0℃、20℃、25℃、30℃、40℃，重复以上步骤，基于不同温度值的实际放电容量通过MATLAB多项式拟合算法来求取温度与温度修正因子的函数关系。
可选地，充放电循环次数修正因子基于充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系确定，其中，充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系通过以下步骤得到：
在常温25℃的环境下对电池组以1C的充放电电流进行充放电，并记录电池的实际放电容量；
将电池进行静置，并循环上述步骤预设次数；
通过MATLAB多项式拟合算法来求取充放电循环次数与放电容量之间的关系，并基于充放电循环次数与放电容量之间的关系，确定充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系。
可选地，所述装置还用于：
根据静置之前的SOC值来进行修正，当静置之前的SOC值大于70％时，以最大电芯电压值修正初始值SOC0，当SOC小于40％时，以最小电芯电压值修正初始值SOC0，其他情况，以平均电芯电压值修正初始值SOC0。
可选地，所述装置还用于：
判断电池组的SOC值是否大于90％或小于10％；
若大于90％或小于10％则进行末端校正，则记录此时电池电压U1,电流Ix，并记录BMS在不同倍率下最接近Ix的两条放电曲线的电流，记为I1和I2，其中I1<Ix<I2；
记录在端电压U1下，I1和I2对应的剩余电量为SOC1和SOC2，令：
由上式推导出在电流Ix下修正的SOCx，其中，
依据本申请又一个方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述带有末端修正的电池SOC估算方法。
依据本申请再一个方面，提供了一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质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上述带有末端修正的电池SOC估算方法。
借由上述技术方案，本申请提供的一种带有末端修正的电池SOC估算方法及装置、存储介质、计算机设备，通过改进安时积分法对电池组的SOC进行实时更新，对影响电池容量的修正因子进行分析，给出了修正因子的计算过程，在满足校正条件时根据电池电芯的电压值进行SOC校正，在充放电末端时根据电池在不同倍率下的充放电情况对SOC进行末端修正，提高电池SOC估算的准确性和稳定性。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请实施例提供的一种带有末端修正的电池SOC估算方法的流程示意图；
图2示出了本申请实施例提供的一种放电电流与实际放电量的关系的示意图；
图3示出了本申请实施例提供的一种温度与放电容量之间的关系的示意图；
图4示出了本申请实施例提供的一种充放电循环次数与放电容量之间的关系的示意图；
图5示出了本申请实施例提供的一种计算机设备的装置结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实施例中提供了一种带有末端修正的电池SOC估算方法，如图1所示，该方法包括：
步骤(1)，在电池组不工作处于静置状态的情况下，根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0。
在本申请实施例中，由于电池的充放电要定期对SOC0更新，需要根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0。
可选地，步骤(1)包括获取通过曲线拟合方式确定的电池组的开路电压与SOC值的对应关系图；根据开路电压法获取电池组的开路电压，并基于对应关系图，确定电池组的开路电压对应的电池容量的初始值SOC0；其中，电池组的开路电压与SOC值的对应关系图通过以下步骤绘制：以恒流的方式将电池组放电至截止电压，并静置至电池组放电完全；对放电完全的电池组进行恒流充电，充电至额定容量的5％，记录此时电池组的端电压并静置预设时长；继续对电池组进行恒流充电，充电至额定容量的10％，记录此时电池组的端电压并静置预设时长；继续对电池组进行恒流充电直至电池充满电，每次充电额定容量的5％，充满电后通过曲线拟合的方式绘制电池组的开路电压与SOC的对应关系图。
可选地，所述方法还包括：当电池组静置时间超过一定值时重新根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0，对初始值SOC0进行更新。
在该实施例中，SOC0具体的计算和更新过程包括以下步骤：(1)首先以恒流的方式对电池组进行放电至截止电压，并静置来确保放电完全。(2)对放电完全的电池组进行恒流充电，充电至额定容量的5％，在充电过程中需保证输出电流精度较高，记录此时电池组的端电压并静置一段时间。(3)继续对电池组进行恒流充电，充电至额定容量的10％，记录此时电池组的端电压并静置一段时间。(4)循环上述步骤直至电池充满电，然后通过曲线拟合的方式来获得电芯的开路电压与SOC的对应关系图。(5)当电池组静置时间超过一定值时对SOC0进行更新。
步骤(2)，在电池组工作的过程中，基于预设的影响电池容量的修正因子对电池组的SOC值进行实时更新，修正因子包括充放电电流修正因子、温度修正因子和充放电循环次数修正因子。
在本申请实施例中，需要基于改进安时积分法对电池组的SOC进行实时更新。改进安时积分法需要的修正因子包括充放电电流修正因子、温度修正因子和充放电循环次数修正因子。
可选地，步骤(2)中SOC值更新的计算公式为：
其中，SOC0为电池组的初始荷电状态，C为电池组的总容量，η为电池组的充放电效率，i为充放电电流，Kn为充放电循环次数修正因子，Kt为温度修正因子，Ki为充放电电流修正因子。
在该实施例中，传统的安时积分法是基于电池组充放电过程中电流和时间的积分来计算电池的荷电状态，即：
其中，SOC0为电池的初始荷电状态，C为电池的总容量，η为电池的充放电效率，i为充放电电流。此方法对电池的额定容量以及采样电流精度要求较高，并且在不同的温度下，电池的放电效率也不尽相同。因此提出了一种改进的安时积分法对SOC进行估算，改进的安时积分法加入了充放电电流修正因子、温度修正因子和充放电循环次数修正因子，即：
其中，Kn为充放电循环次数修正因子，Kt为温度修正因子，Ki为充放电电流修正因子。
可选地，步骤(2)中的充放电电流修正因子根据充放电电流修正因子与放电电流的函数关系确定，其中，充放电电流修正因子与放电电流的函数关系通过以下步骤得到：在常温25℃的环境下对电池组进行充电至满电状态；以恒定电流对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量；保证温度不变的情况下更改放电电流的大小对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量；重复上述步骤得到放电电流与实际放电量的关系，并基于放电电流与实际放电量的关系，通过MATLAB进行曲线拟合来得到放电电流修正因子与放电电流的函数关系。
在该实施例中，在不同的电流情况下电池放电量是不相同的，因此在进行SOC估算时需要对电流进行修正来达到修正电池容量的目的，其电流修正因子计算包括以下几个步骤：(1)在常温25℃的环境下对电池组进行充电至满电状态。(2)以恒定电流对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量。(3)保证温度不变的情况下更改放电电流的大小对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量。(4)重复上述步骤可以得到放电电流与实际放电量的关系如图2所示，并通过MATLAB进行曲线拟合来得到电流修正因子与放电电流的函数关系，具体函数关系如下：Ki(I)＝(2.727e-7*I6-1.358e-5*I5+0.000263*I4-0.002466I3+0.01156I2-0.03206I+1.015)/12，其中I为放电电流。
可选地，步骤(2)中的温度修正因子根据温度与温度修正因子的函数关系确定，其中，温度与温度修正因子的函数关系通过以下步骤得到：将恒温箱设为-20℃，将电池组进行充电至满电状态后放入恒温箱，静置使电池组的温度与恒温箱温度一致，将电池以标准倍率C/3对电池完全放电,并记录电池的实际放电容量；将恒温箱温度分别调整至0℃、20℃、25℃、30℃、40℃，重复以上步骤，基于不同温度值的实际放电容量通过MATLAB多项式拟合算法来求取温度与温度修正因子的函数关系。
在该实施例中，由于锂电池内部化学物质受温度的影响，因此在不同温度下电池的实际放电量也不相同，当环境温度较低时锂电池内部化学物质活性较低，电池实际的放电量变小，随着温度的增加锂电池内部化学物质活性增加，电池实际放电量增加。可以通过实验的方法来找出在不同温度下电池的实际放电量，其温度修正因子计算包括以下几个步骤：(1)先将电池组进行充电至满电状态。(2)将电池放入恒温箱并将其温度设为-20℃，静置一段时间后使电池的温度与恒温箱温度一致。(3)将电池以标准倍率C/3对电池完全放电,并记录电池的实际放电容量。(4)将恒温箱温度分别调整至0℃、20℃、25℃、30℃、40℃，重复(2)、(3)步骤。(5)通过MATLAB多项式拟合算法来求取温度与放电容量之间的关系如图3所示,具体函数关系如下：Kt(T)＝(-3.824e-7*T4+2.261e-5*T3-0.000661*T2+0.06481*T+10.44)/12，其中T为环境温度。
可选地，步骤(2)中充放电循环次数修正因子基于充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系确定，其中，充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系通过以下步骤得到：在常温25℃的环境下对电池组以1C的充放电电流进行充放电，并记录电池的实际放电容量；将电池进行静置，并循环上述步骤预设次数；通过MATLAB多项式拟合算法来求取充放电循环次数与放电容量之间的关系，并基于充放电循环次数与放电容量之间的关系，确定充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系。
在该实施例中，锂电池在使用过程中是有容量衰减的，每经过一个充放电周期都会有容量衰减，可以通过实验的方法来找出充放电循环次数与实际放电容量的关系，并计算充放电循环次数修正因子，充放电循环次数修正因子的计算包括以下几个步骤：(1)在常温25℃的环境下对电池组以1C的充放电电流进行充放电，并记录电池的实际放电容量。(2)将电池进行静置，并循环上述步骤150次。(3)通过MATLAB多项式拟合算法来求取充放电循环次数与放电容量之间的关系如图4所示,具体函数关系如下：Kn(N)＝3.704e-10*N4+-1.056e-7*N3+7.72e-6*N2-0.0003367*N+1.001，其中N为充放电循环次数。
步骤(3)，当电池组停止工作时，根据开路电压法和停止工作之前的SOC值，修正电池容量的初始值SOC0。
在本申请实施例中，当电池组停止工作时根据开路电压法修正电池容量的初始SOC，并存储在单片机中。
可选地，步骤(3)中，根据静置之前的SOC值来进行修正，当静置之前的SOC值大于70％时，以最大电芯电压值修正初始值SOC0，当SOC小于40％时，以最小电芯电压值修正初始值SOC0，其他情况，以平均电芯电压值修正初始值SOC0。
在该实施例中，根据步骤(1)中电池组的开路电压与SOC值的对应关系图，在软件中建立一个二维数组，将其对应关系写入代码中，通过查表的方式实现静态模式下修正电池容量的初始SOC，在修正初始SOC时，根据静置之前的SOC的值来进行修正，当SOC大于70％时，以最大电芯电压值修正SOC，当SOC小于40％时，以最小电芯电压值修正SOC，其他情况，以平均电芯电压值修正SOC。
步骤(4)，若电池组的SOC值大于90％或小于10％，则对SOC值进行末端修正。
在本申请实施例中，当电池组SOC大于90％或小于10％时，根据电池在不同倍率下的充放电情况对SOC进行末端修正。由于电池组SOC大于90％或小于10％时其放电曲线存在非线性特性，此时电池的电压变化相对较小，当电池SOC小于10％时，由于电池电压变化较小，传统的剩余电量估计方法可能会将剩余电量过早地估计为0％，导致电池过早进入保护状态，限制了电池的可用能量。当电池SOC大于90％时，同样由于电池电压变化较小，传统的剩余电量估计方法可能会将剩余电量过早地估计为100％，导致电池过早进入过充状态，浪费了电池的可充电能量。因此需要进行末端校正来提高剩余电量估计的准确性。
可选地，步骤(4)包括：判断电池组的SOC值是否大于90％或小于10％；若大于90％或小于10％则进行末端校正，则记录此时电池电压U1,电流Ix，并记录BMS在不同倍率下最接近Ix的两条放电曲线的电流，记为I1和I2，其中I1<Ix<I2；记录在端电压U1下，I1和I2对应的剩余电量为SOC1和SOC2，令：
由上式推导出在电流Ix下修正的SOCx，其中，
在该实施例中，末端修正的计算过程包括以下几个步骤：(1).判断电池组SOC是否大于90％或小于10％，若大于90％或小于10％则进行末端校正。(2).若电池组处在末端修正状态，记录此时电池电压U1,电流Ix，并记录BMS在不同倍率下最接近Ix的两条放电曲线的电流，记为I1和I2，其中I1<Ix<I2。(3).记录在端电压U1下，I1和I2对应的剩余电量为SOC1和SOC2，令：.通过第三步可以推导出在电流Ix下修正的SOCx，即：
通过应用本实施例的技术方案，通过改进安时积分法对电池组的SOC进行实时更新，对影响电池容量的修正因子进行分析，给出了修正因子的计算过程，在满足校正条件时根据电池电芯的电压值进行SOC校正，在充放电末端时根据电池在不同倍率下的充放电情况对SOC进行末端修正，提高电池SOC估算的准确性和稳定性。
进一步的，作为图1方法的具体实现，本申请实施例提供了一种带有末端修正的电池SOC估算装置，该装置用于：
在电池组不工作处于静置状态的情况下，根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0；
在电池组工作的过程中，基于预设的影响电池容量的修正因子对电池组的SOC值进行实时更新，修正因子包括充放电电流修正因子、温度修正因子和充放电循环次数修正因子；
当电池组停止工作时，根据开路电压法和停止工作之前的SOC值，修正电池容量的初始值SOC0；
若电池组的SOC值大于90％或小于10％，则对SOC值进行末端修正。
可选地，所述装置还用于：
获取通过曲线拟合方式确定的电池组的开路电压与SOC值的对应关系图；
根据开路电压法获取电池组的开路电压，并基于对应关系图，确定电池组的开路电压对应的电池容量的初始值SOC0；
其中，电池组的开路电压与SOC值的对应关系图通过以下步骤绘制：
以恒流的方式将电池组放电至截止电压，并静置至电池组放电完全；
对放电完全的电池组进行恒流充电，充电至额定容量的5％，记录此时电池组的端电压并静置预设时长；
继续对电池组进行恒流充电，充电至额定容量的10％，记录此时电池组的端电压并静置预设时长；
继续对电池组进行恒流充电直至电池充满电，每次充电额定容量的5％，充满电后通过曲线拟合的方式绘制电池组的开路电压与SOC的对应关系图。
可选地，所述装置还用于：
当电池组静置时间超过一定值时重新根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0，对初始值SOC0进行更新。
可选地，SOC值更新的计算公式为：
其中，SOC0为电池组的初始荷电状态，C为电池组的总容量，η为电池组的充放电效率，i为充放电电流，Kn为充放电循环次数修正因子，Kt为温度修正因子，Ki为充放电电流修正因子。
可选地，充放电电流修正因子根据充放电电流修正因子与放电电流的函数关系确定，其中，充放电电流修正因子与放电电流的函数关系通过以下步骤得到：
在常温25℃的环境下对电池组进行充电至满电状态；
以恒定电流对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量；
保证温度不变的情况下更改放电电流的大小对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量；
重复上述步骤得到放电电流与实际放电量的关系，并基于放电电流与实际放电量的关系，通过MATLAB进行曲线拟合来得到放电电流修正因子与放电电流的函数关系。
可选地，温度修正因子根据温度与温度修正因子的函数关系确定，其中，温度与温度修正因子的函数关系通过以下步骤得到：
将恒温箱设为-20℃，将电池组进行充电至满电状态后放入恒温箱，静置使电池组的温度与恒温箱温度一致，将电池以标准倍率C/3对电池完全放电,并记录电池的实际放电容量；
将恒温箱温度分别调整至0℃、20℃、25℃、30℃、40℃，重复以上步骤，基于不同温度值的实际放电容量通过MATLAB多项式拟合算法来求取温度与温度修正因子的函数关系。
可选地，充放电循环次数修正因子基于充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系确定，其中，充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系通过以下步骤得到：
在常温25℃的环境下对电池组以1C的充放电电流进行充放电，并记录电池的实际放电容量；
将电池进行静置，并循环上述步骤预设次数；
通过MATLAB多项式拟合算法来求取充放电循环次数与放电容量之间的关系，并基于充放电循环次数与放电容量之间的关系，确定充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系。
可选地，所述装置还用于：
根据静置之前的SOC值来进行修正，当静置之前的SOC值大于70％时，以最大电芯电压值修正初始值SOC0，当SOC小于40％时，以最小电芯电压值修正初始值SOC0，其他情况，以平均电芯电压值修正初始值SOC0。
可选地，所述装置还用于：
判断电池组的SOC值是否大于90％或小于10％；
若大于90％或小于10％则进行末端校正，则记录此时电池电压U1,电流Ix，并记录BMS在不同倍率下最接近Ix的两条放电曲线的电流，记为I1和I2，其中I1<Ix<I2；
记录在端电压U1下，I1和I2对应的剩余电量为SOC1和SOC2，令：
由上式推导出在电流Ix下修正的SOCx，其中，
需要说明的是，本申请实施例提供的一种带有末端修正的电池SOC估算装置所涉及各功能单元的其他相应描述，可以参考图1至图2方法中的对应描述，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种计算机设备，具体可以为个人计算机、服务器、网络设备等，如图5所示，该计算机设备包括总线、处理器、存储器和通信接口，还可以包括输入输出接口和显示设备。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储位置信息。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现各方法实施例中的步骤。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质可以是非易失性，也可以是易失性，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种带有末端修正的电池SOC估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)，在电池组不工作处于静置状态的情况下，根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0；
步骤(2)，在电池组工作的过程中，基于预设的影响电池容量的修正因子对电池组的SOC值进行实时更新，修正因子包括充放电电流修正因子、温度修正因子和充放电循环次数修正因子；
步骤(3)，当电池组停止工作时，根据开路电压法和停止工作之前的SOC值，修正电池容量的初始值SOC0；
步骤(4)，若电池组的SOC值大于90％或小于10％，则对SOC值进行末端修正。
2.根据权利要求1所述的一种带有末端修正的电池SOC估算方法，其特征在于，步骤(1)包括：
获取通过曲线拟合方式确定的电池组的开路电压与SOC值的对应关系图；
根据开路电压法获取电池组的开路电压，并基于对应关系图，确定电池组的开路电压对应的电池容量的初始值SOC0；
其中，电池组的开路电压与SOC值的对应关系图通过以下步骤绘制：
以恒流的方式将电池组放电至截止电压，并静置至电池组放电完全；
对放电完全的电池组进行恒流充电，充电至额定容量的5％，记录此时电池组的端电压并静置预设时长；
继续对电池组进行恒流充电，充电至额定容量的10％，记录此时电池组的端电压并静置预设时长；
继续对电池组进行恒流充电直至电池充满电，每次充电额定容量的5％，充满电后通过曲线拟合的方式绘制电池组的开路电压与SOC的对应关系图。
3.根据权利要求2所述的一种带有末端修正的电池SOC估算方法，其特征在于，所述方法还包括：
当电池组静置时间超过一定值时重新根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0，对初始值SOC0进行更新。
4.根据权利要求1所述的一种带有末端修正的电池SOC估算方法，其特征在于：步骤(2)中SOC值更新的计算公式为：
其中，SOC0为电池组的初始荷电状态，C为电池组的总容量，η为电池组的充放电效率，i为充放电电流，Kn为充放电循环次数修正因子，Kt为温度修正因子，Ki为充放电电流修正因子。
5.根据权利要求4所述的一种带有末端修正的电池SOC估算方法，其特征在于，步骤(2)中的充放电电流修正因子根据充放电电流修正因子与放电电流的函数关系确定，其中，充放电电流修正因子与放电电流的函数关系通过以下步骤得到：
在常温25℃的环境下对电池组进行充电至满电状态；
以恒定电流对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量；
保证温度不变的情况下更改放电电流的大小对满电电池组进行放电，并记录此时的电池放电量；
重复上述步骤得到放电电流与实际放电量的关系，并基于放电电流与实际放电量的关系，通过MATLAB进行曲线拟合来得到放电电流修正因子与放电电流的函数关系。
6.根据权利要求4所述的一种带有末端修正的电池SOC估算方法，其特征在于，步骤(2)中的温度修正因子根据温度与温度修正因子的函数关系确定，其中，温度与温度修正因子的函数关系通过以下步骤得到：
将恒温箱设为-20℃，将电池组进行充电至满电状态后放入恒温箱，静置使电池组的温度与恒温箱温度一致，将电池以标准倍率C/3对电池完全放电,并记录电池的实际放电容量；
将恒温箱温度分别调整至0℃、20℃、25℃、30℃、40℃，重复以上步骤，基于不同温度值的实际放电容量通过MATLAB多项式拟合算法来求取温度与温度修正因子的函数关系。
7.根据权利要求5所述的一种带有末端修正的改进安时积分法电池SOC估算方法，其特征在于，步骤(2)中充放电循环次数修正因子基于充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系确定，其中，充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系通过以下步骤得到：
在常温25℃的环境下对电池组以1C的充放电电流进行充放电，并记录电池的实际放电容量；
将电池进行静置，并循环上述步骤预设次数；
通过MATLAB多项式拟合算法来求取充放电循环次数与放电容量之间的关系，并基于充放电循环次数与放电容量之间的关系，确定充放电循环次数与充放电循环次数修正因子的函数关系。
8.根据权利要求1所述的一种带有末端修正的改进安时积分法电池SOC估算方法，其特征在于，步骤(3)中，根据静置之前的SOC值来进行修正，当静置之前的SOC值大于70％时，以最大电芯电压值修正初始值SOC0，当SOC小于40％时，以最小电芯电压值修正初始值SOC0，其他情况，以平均电芯电压值修正初始值SOC0。
9.根据权利要求1所述的一种带有末端修正的改进安时积分法电池SOC估算方法，其特征在于，步骤(4)包括：
判断电池组的SOC值是否大于90％或小于10％；
若大于90％或小于10％则进行末端校正，则记录此时电池电压U1,电流Ix，并记录BMS在不同倍率下最接近Ix的两条放电曲线的电流，记为I1和I2，其中I1<Ix<I2；
记录在端电压U1下，I1和I2对应的剩余电量为SOC1和SOC2，令：
由上式推导出在电流Ix下修正的SOCx，其中，
10.一种带有末端修正的电池SOC估算装置，其特征在于，所述装置用于：
在电池组不工作处于静置状态的情况下，根据开路电压法获取电池容量的初始值SOC0；
在电池组工作的过程中，基于预设的影响电池容量的修正因子对电池组的SOC值进行实时更新，修正因子包括充放电电流修正因子、温度修正因子和充放电循环次数修正因子；
当电池组停止工作时，根据开路电压法和停止工作之前的SOC值，修正电池容量的初始值SOC0；
若电池组的SOC值大于90％或小于10％，则对SOC值进行末端修正。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311256358.6A CN117233623A (zh) | 2023-09-26 | 2023-09-26 | 带有末端修正的电池soc估算方法及装置 |
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| CN (1) | CN117233623A (zh) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117595469A (zh) * | 2024-01-18 | 2024-02-23 | 深圳市瑞能电源科技有限公司 | 电池充电电流修正方法、装置、存储介质及计算机设备 |
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| CN117595469B (zh) * | 2024-01-18 | 2024-04-05 | 深圳市瑞能电源科技有限公司 | 电池充电电流修正方法、装置、存储介质及计算机设备 |
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