TW201800772A - 電池及電池組的狀態檢測方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
揭示了一種電池及電池組的狀態檢測方法及裝置。本發明透過電荷量計算法和基於電池模型的方法分別獲取電池的第一荷電狀態和第二荷電狀態,利用電荷量計算法在大電流充放電時測量準確度高,而基於電池模型的方法在小電流時更準確的特點,透過對第一荷電狀態和第二荷電狀態進行加權計算獲得能夠更準確體現電池實際荷電狀態的加權荷電狀態。本發明的方案解決了傳統模型法參數提取困難的問題,同時解決了庫侖計法累積誤差的影響,融合了模型法和庫侖計法的優點。
Description
本發明關於電源管理技術,具體設計一種電池及電池組的狀態檢測方法及裝置。
對電池狀態進行檢測對於便攜終端或戶外設備的電源管理至關重要。以電池的荷電狀態(也稱為剩餘電量百分比,State of Charge,SOC)為例,部分現有技術採用電池端電壓分區法,其根據電池的端電壓所在區間給出對應的電池荷電狀態,這種方案的優點在於結構簡單,但是只能粗略的顯示電池電量的大致情況,而且在電池充電或放電電流較大時誤差非常大。由此,極需一種更加精確並具有更好的適應性的電池或電池組的狀態測量方法和裝置。
有鑑於此,本發明提供一種更加精確的電池及電池組的狀態測量方法及裝置。
第一方面,提供一種電池的狀態檢測方法,所述方法包括:
透過電荷量計算法獲取第一荷電狀態,並根據電池模型以及開路電壓-荷電狀態對應關係獲取第二荷電狀態;對所述第一荷電狀態和所述第二荷電狀態進行加權計算獲得加權荷電狀態。
較佳地,進行加權計算所採用的權重值隨所述電池目前的充放電電流變化。
較佳地,所述第一荷電狀態對應的第一權重值隨所述充放電電流的下降而下降,所述第二荷電狀態對應的第二權重值隨所述充放電電流的下降而上升。
較佳地,所述透過電荷量計算法獲取第一荷電狀態包括:檢測電池的充放電電流和充放電時間;獲取目前最大電荷量和本次充放電起始電荷量;根據所述最大電荷量、本次充放電起始電荷量和電池充放電電流和充放電時間計算第一荷電狀態。
較佳地,所述目前最大電荷量根據在前的充放電過程中電荷變化量和荷電狀態變化量更新獲得,所述荷電狀態變化量為所述在前的充放電過程中的第一荷電狀態的變化量或第二荷電狀態的變化量或加權荷電狀態的變化量。
較佳地,如果一次充電過程中的荷電狀態變化量大於預定閾值或一次放電過程中的荷電狀態變化量大於預定閾值,則更新所述目前最大電荷量;或者,如果多次充電過程累計的所述荷電狀態變化量大於預定閾值或多次放電過程中累計的所述荷電狀態變化量大於
預定閾值,則更新所述目前最大電荷量。
較佳地,所述本次充放電起始電荷量根據所述目前最大電荷量和本次充放電起始時的荷電狀態計算獲得,所述本次充放電起始時的荷電狀態為上次充放電後獲得的第一荷電狀態或第二荷電狀態或加權荷電狀態。
較佳地,所述根據電池模型以及開路電壓-荷電狀態對應關係獲取第二荷電狀態包括:根據目前電池內阻、電池端電壓以及目前電池充放電電流基於電池模型獲取對應目前電池開路電壓(OCV);基於所述開路電壓-荷電狀態對應關係獲取所述目前電池開路電壓對應的第二荷電狀態。
較佳地,所述目前電池內阻根據預測電池開路電壓、電池端電壓、目前電池充放電電流週期性更新,其中,所述預測電池開路電壓為基於所述開路電壓-荷電狀態對應關係獲取的、與目前加權荷電狀態對應的電池開路電壓。
較佳地,所述方法還包括:根據所述加權荷電狀態計算如下電池狀態參數的至少一個:剩餘電荷量(RM)、相對荷電狀態(RSOC)以及電池剩餘可用時間(TTE)。
第二方面,提供一種電池組的狀態檢測方法,所述電池組包括至少兩個串聯或並聯的電池,所述方法包括:透過電荷量計算法獲取每個電池的第一荷電狀態,並根據電池模型以及開路電壓-荷電狀態對應關係獲取每個電池的第二荷電狀態;
對每個電池的所述第一荷電狀態和所述第二荷電狀態進行加權計算分別獲得每個電池對應的加權荷電狀態;根據每個電池對應的加權荷電狀態計算所述電池組的荷電狀態。
協力廠商面,提供一種電池組的狀態監測方法,所述電池組包括至少兩個串聯的電池,所述方法包括:透過電荷量計算法獲取所述電池組的第一荷電狀態,並根據電池模型以及開路電壓-荷電狀態對應關係獲取電池組的第二荷電狀態,其中,採用電池組中電池的平均端電壓計算電池開路電壓;對所述電池組的第一荷電狀態和第二荷電狀態進行加權計算獲得電池組對應的加權荷電狀態。
第四方面,提供一種電池或電池組的狀態檢測裝置,所述裝置包括處理器,所述處理器適於執行如上所述的方法。
透過電荷量計算法和基於電池模型的方法分別獲取電池的第一荷電狀態和第二荷電狀態,利用電荷量計算法在大電流充放電時測量準確度高,而基於電池模型的方法在小電流時更準確的特點,透過對第一荷電狀態和第二荷電狀態進行加權計算獲得能夠更準確體現電池實際荷電狀態的加權荷電狀態。本發明的方案解決了傳統模型法參數提取困難的問題,同時減小或消除了電荷量計算法累積誤差的影響,融合了模型法和電荷量計算法的優點。
S100‧‧‧方法步驟
S200‧‧‧方法步驟
410‧‧‧電流檢測模組
420‧‧‧起始電荷量獲取模組
430‧‧‧最大電荷量更新模組
440‧‧‧第一荷電狀態獲取模組
450‧‧‧電壓檢測模組
460‧‧‧電阻更新模組
470‧‧‧開路電壓計算模組
480‧‧‧第二荷電狀態獲取模組
490‧‧‧加權計算模組
S510、S520、S530‧‧‧方法步驟
S610、S620‧‧‧方法步驟
透過以下參照附圖對本發明實施例的描述,本發明的上述以及其它目的、特徵和優點將更為清楚,在附圖中:圖1是本發明實施例的電池的檢測方法的流程圖;圖2是本發明實施例採用的電池模型的示意圖;圖3是OCV-SOC曲線的一個示例性示意圖;圖4是本發明實施例的電池狀態檢測方法的一個較佳實施方式的信號流向圖;圖5是本發明另一個實施例的電池組的狀態檢測方法的流程圖;圖6是本發明又一個實施例的電池組的狀態檢測方法的流程圖。
以下基於實施例對本發明進行描述,但是本發明並不僅僅限於這些實施例。在下文對本發明的細節描述中,詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本發明。為了避免混淆本發明的實質,公知的方法、過程、流程、元件和電路並沒有詳細敘述。
此外,本領域普通技術人員應當理解,在此提供的附圖都是為了說明的目的,並且附圖不一定是按比例繪製的。
同時,應當理解,在以下的描述中,“電路”是指由至
少一個元件或子電路透過電氣連接或電磁連接構成的導電回路。當稱元件或電路“連接到”另一元件或稱元件/電路“連接在”兩個節點之間時,它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中間元件,元件之間的連接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結合。相反,當稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時,意味著兩者不存在中間元件。
除非上下文明確要求,否則整個說明書和申請專利範圍中的“包括”、“包含”等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義;也就是說,是“包括但不限於”的含義。
在本發明的描述中,需要理解的是,術語“第一”、“第二”等僅用於描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外,在本發明的描述中,除非另有說明,“多個”的含義是兩個或兩個以上。
現有技術中,可以即時採樣電池的充放電電流,並透過積分獲取電池的電荷量變化,然後根據電池的總電荷量以及電荷量變化值來計算出電池的荷電狀態。這種方法可稱為電荷量計算法或庫侖計法,其在大電流充放電時測量準確度較高。但是,在充放電電流較小時,由於電流計測量誤差會帶來測量誤差,同時這個測量誤差會累積,不能消除。電池存在自放電現象,這個電流很小且不可測量,庫侖計法不能計算這部分電量消耗。
另一方面,在現有技術中,還存在方法透過構建電池
模型,並基於可測量的電池參數和電池模型計算電池的開路電壓(Open Circuit Voltage,OCV),然後根據電池的SOC-OCV(荷電狀態-開路電壓)關係曲線/表格獲取對應的荷電狀態。但是,電池的開路電壓模型有很多種,簡單的模型無法完全表徵電池的特性,複雜的模型需要測量的電池參數較多,為方法的應用帶來困難。
本發明的方案解決了傳統模型法參數提取困難的問題,同時解決了庫侖計法累積誤差的影響,融合了模型法和庫侖計法的優點。
圖1是本發明實施例的電池狀態檢測方法的流程圖。如圖1所示,所述方法包括:
步驟S100、透過電荷量計算法獲取第一荷電狀態,並根據電池模型以及開路電壓-荷電狀態對應關係獲取第二荷電狀態。
應理解,第一荷電狀態和第二荷電狀態的獲取可以按預定順序進行,也可以同時進行。
具體地,第一荷電狀態可以透過如下步驟獲取:
步驟110、檢測電池充放電電流I。
根據電池充放電電流I和充放電時間△t透過積分可以得到在充放電時間內電荷變化量△Q,也可以透過例如庫侖計這樣的電荷量計算裝置來獲取電荷變化量△Q。
步驟120、獲取目前最大電荷量Qmax和本次充放電起始電荷量Q0。
步驟130、根據所述最大電荷量Qmax、本次充放電起
始電荷量Q0和電池充放電電流I計算第一荷電狀態。
也即,透過本次充放電起始電荷量Q0減去本次充放電時間內的電荷變化量△Q獲得剩餘的電荷量,再用剩餘的電荷量除以目前最大電荷量(也即電池可儲存的總電荷量)即可獲得荷電狀態。
較佳地,本次充放電起始電荷量Q0根據目前最大電荷量Qmax和本次充放電起始時的荷電狀態計算獲得,也即,透過Qmax*SOC(或在前計算得到的加權荷電狀態CSOC)獲得。其中,本次充放電起始時的荷電狀態可以為上次充放電後獲得的第一荷電狀態或第二荷電狀態或加權荷電狀態。
在實際使用中,電池的內阻會隨著電池充放電次數增多而逐漸變大,導致能充入和放出的電荷量減小。因此,最大電荷量Qmax會隨著電池充放電次數的增多而減小。如果在計算時始終採用電池出廠時的值,則會使得最終計算的到的荷電狀態偏小,而且該誤差會隨著充放電次數的增加而不斷增大。為了克服上述問題,可以較佳對最大電荷量Qmax來進行更新。目前最大電荷量Qmax根據在前的充放電過程中電池電荷變化量和加權荷電狀態變化量更新獲得。透過如下公式可以對最大電荷量Qmax進行更新:
其中,△Q是指在前的充放電過程中電池電荷量的變化值,其透過充放電電流I積分獲得(或透過一個庫侖計積累獲得)。△SOC為△Q對應的充放電過程中電池荷電狀態的變化量,該變化量可以是透過電荷計算法獲得第一荷電狀態的變化量,也可以是透過模型法獲得的第二荷電狀態的變化量,還可以是該次充放電過程結束後獲得的加權荷電狀態的變化量。在前的充放電過程是指目前時刻以前已經結束的充放電過程。具體地,△Q可以為在前的一次或多次充電過程的電池電荷量的變化值,對應地,△SOC為△Q對應的充放電過程中電池荷電狀態的變化量。可選地,△Q還可以為在前的一次或多次放電過程的電池電荷量的變化值,對應地,△SOC為△Q對應的充放電過程中電池荷電狀態的變化量。可選地,△Q還可以為在前的一次或多次充電及放電過程的電池電荷量的變化值,對應地,△SOC為△Q對應的充放電過程中電池荷電狀態的變化量。
容易理解,採用加權荷電狀態的變化來進行目前最大電荷量Qmax的更新操作會更加精確。
為了減小庫侖計的累計誤差,可以在一次或多次充電過程中累計的所述荷電狀態變化量大於預定閾值時,則更新所述目前最大電荷量。或者,如果在一次或多次放電過程中累計的荷電狀態變化量大於預定閾值,則更新所述目前最大電荷量。可以是只有單次充放電過程荷電狀態變化量大於預定閾值才觸發更新,也可以是只要累計的荷電狀態變化量大於預定閾值就觸發更新。
由此,可以避免由於最大電荷量Qmax會隨著電池充放電次數的增多而減小而導致對荷電狀態的檢測不準確。
同時,第二荷電狀態可以透過如下步驟獲取:
步驟S140、根據目前電池內阻、電池端電壓以及目前電池充放電電流獲取對應的開路電壓(OCV)。
圖2是本發明實施例採用的電池模型的示意圖。如圖2所示,在本實施例中,將電池等效為一個理想電源加一個電阻的串聯電路。理想電源的電壓為電池的開路電壓OCV。串聯電路的輸出電壓為電池的端電壓Vbat,電阻為電池內阻RBAT。根據圖2所示的電池模型,開路電壓OCV等於端電壓Vbat加上電池內阻RBAT的壓降,也即,OCV=Vbat+I * R BAT ,其中,I為流過電池的電流,也即充放電電流。
較佳地,由於上述計算電池的開路電壓需要使用電池的內阻RBAT。而電池的內阻與使用次數、電池的荷電狀態、充放電電流、溫度以及生產廠家和批次都有關係,在實際中很難即時測量。為了保證準確性,在本實施例中,根據開路電壓OCV、充放電電流I以及端電壓Vbat與內阻RBAT的關係來即時計算更新內阻。具體地,根據上述公式有:
電池電流I以及端電壓Vbat容易透過對電池的測量獲得。而開路電壓OCV可以透過根據OCV-SOC對應曲線/表格反查表獲得,也即,獲取本次充電開始時的加權荷
電狀態或獲取本次內阻更新前一時刻計算獲得的加權荷電狀態,根據OCV-SOC的對應關係獲取該加權荷電狀態對應的OVC。
也即,本實施例採用在前的加權荷電狀態CSOC反查表獲得用於更新內阻的開路電壓OCV,並基於其計算更新目前電池內阻RBAT,並進而根據目前電池內阻、電池端電壓以及目前電池充放電電流計算用於獲取第二荷電狀態的開路電壓OCV。
容易理解,也可以採用其它的更加複雜的電池模型來獲取開路電壓以進一步提高精確度。但是,相應地也會提高參數提取的難度和計算複雜度。
步驟S150、基於所述開路電壓-荷電狀態對應關係獲取所述目前電池開路電壓對應的第二荷電狀態。
圖3是OCV-SOC曲線的一個示例性示意圖。如圖3所示,隨著荷電狀態SOC的下降,電池的開路電壓呈下降趨勢,圖3中示出了多個不同製造商製造的電池的OCV-SOC曲線。根據圖3可知,開路電壓OCV與電池荷電狀態SOC之間是一一對應關係,由此,在預先測量獲得該曲線後,可以根據開路電壓OCV獲取對應的荷電狀態SOC,也可以如上一步驟那樣,根據加權荷電狀態CSOC獲取對應的開路電壓OCV。
步驟S200、對所述第一荷電狀態和所述第二荷電狀態進行加權計算獲得加權荷電狀態(本發明稱為Chemistry SOC,CSOC)。
可選地,加權計算使用的權值可以為固定值。
可選地,利用電荷量計算法在大電流充放電時測量準確度高,而基於電池模型的方法在小電流時更準確的特點,可以設定使得所述加權計算所採用的權重值隨所述電池目前的充放電電流變化,由此,適應於電流的變化,第一荷電狀態(也即,根據電荷量計算法獲得的荷電狀態)和第二荷電狀態(也即,根據模型法獲得的荷電狀態)對於加權荷電狀態的貢獻相應變化,從而可以進一步提高荷電狀態檢測的準確性。具體地,第一荷電狀態對應的第一權重值隨所述充放電電流的下降而下降,所述第二荷電狀態對應的第二權重值隨所述充放電電流的下降而上升。例如,可以採用如表1所示的加權方式來進行加權計算。
其中,I1-I4位不同的電流閾值,I1<I2<I3<I4。在本實施例中可以根據不同種類的電池和應用場景來設定這些電流閾值。當然,容易理解,第一荷電狀態和第二荷電狀態對應的權重值也並不限於表中所示,可以根據實際情況調整。
由此,本實施例透過電荷量計算法和基於電池模型的方法分別獲取電池的第一荷電狀態和第二荷電狀態,利用電荷量計算法在大電流充放電時測量準確度高,而基於電池模型的方法在小電流時更準確的特點,透過對第一荷電狀態和第二荷電狀態進行加權計算獲得能夠更準確體現電池實際荷電狀態的加權荷電狀態。
在獲取到具有較高精度的加權荷電狀態後。還可以進一步計算如下電池狀態參數的至少一個:剩餘電荷量(RM)、相對荷電狀態(RSOC)以及電池剩餘可用時間(TTE)。
剩餘電荷量RM是電池剩餘可以釋放的電荷總量,其可以根據目前加權荷電狀態、最小加權荷電狀態和目前最大電荷量計算,具體地,透過如下公式計算:RM=(CSOC-CSOCmin)Qmax
其中,CSOCmin為最小加權荷電狀態,其為電池放電截止時的荷電狀態,其可以為預定值,也可以根據電池的內阻和充放電電流計算。
同時,在實際使用中,由於電池內阻存在,不同的放電電流會放出不同的電量,當電流大時,電池內阻上壓降也大,此時電池端電壓更快的觸碰到電池的保護電壓;當電流小時,電池內阻上壓降小,電池端電壓觸碰到電池保護電壓的時間就會晚,電池能放出更多的電量。由此引申出一個相對荷電狀態(Relative SOC,RSOC)的概念。RSOC反映的是電池在目前的放電電流下可以使用的電池
電荷量百分比。
其中,CSOCmax為最大加權荷電狀態,即,電池充電截止時的加權荷電狀態,在實際中也是不斷更新的。其可以透過電池的充電狀態檢測不斷更新。
其中,充放電平均電流IAVG可以基於不同的方式獲得,其可以為特定時間段內電流的平均值,也可以是整個充放電週期內的電流平均值,也可以採用其它的指定方式。
圖4是本發明實施例的電池狀態檢測方法的一個較佳實施方式的信號流向圖。如圖4所示,電流檢測模組410檢測獲得電池的充放電電流I。起始電荷量獲取模組420根據即時回饋的加權荷電狀態CSOC計算目前充放電的起始電荷量Q0。最大電荷量更新模組430根據回饋的荷電狀態獲取荷電狀態變化量,並結合在前記錄的電荷變化量獲取目前最大電荷量Qmax。第一荷電狀態獲取模組440基
於電荷量計算法根據充放電電流I、更新獲得起始電荷量Q0和目前最大電荷量Qmax計算第一荷電狀態SOC1。同時,電壓檢測模組450檢測獲取電池的端電壓Vbat。電阻更新模組460根據充放電電流I、電池的端電壓Vbat以及回饋的根據第二荷電狀態獲取模組480回饋的根據加權荷電狀態CSOC獲取的對應的電池開路電壓OCV獲取更新的電池內阻RBAT。開路電壓計算模組470根據更新的電池內阻RBAT以及充放電電流I和電池的端電壓Vbat計算電池開路電壓OCV’。第二荷電狀態獲取模組480根據開路電壓OCV’獲取對應的第二荷電狀態SOC2。加權計算模組490根據充放電電流I選擇預定的權重值對第一荷電狀態SOC1和第二荷電狀態SOC2進行加權計算獲得加權荷電狀態CSOC。
由此,本發明的方案解決了傳統模型法參數提取困難的問題,同時解決了庫侖計法累積誤差的影響,融合了模型法和庫侖計法的優點。
同時,本發明並不限於對於單個電池的狀態檢測,對於多個相互串聯或並聯的電池構成的電池組也可以進行狀態檢測。
圖5是本發明另一個實施例的電池組狀態檢測方法的流程圖。如圖5所示,所述方法包括:
步驟S510、透過電荷量計算法獲取每個電池的第一荷電狀態,並根據電池模型以及開路電壓-荷電狀態對應關係獲取每個電池的第二荷電狀態。
步驟S520、對每個電池的所述第一荷電狀態和所述第二荷電狀態進行加權計算分別獲得每個電池對應的加權荷電狀態。
步驟S510和步驟S520分別對每個電池進行檢測,然後分別對每個電池進行加權計算獲得能夠較為精確地表徵每個電池的荷電狀態的加權荷電狀態。容易理解,步驟S510和步驟S520中進行第一荷電狀態和第二荷電狀態的獲取步驟與上一實施例相同。同時,為了進一步保證檢測的精確性,可以根據需要進行最大電荷量的更新並進行電池內阻的更新計算。
步驟S530、根據每個電池對應的加權荷電狀態計算所述電池組的荷電狀態。
在步驟S530,對所有電池的荷電狀態進行匯總計算,例如,在所有的電池的容量相同時進行平均計算以獲得整個電池組的荷電狀態。
由此,可以較為精確地檢測整個電池組的狀態。
容易理解,基於獲取的電池組的荷電狀態,還可以進一步計算剩餘電荷量(RM)、相對荷電狀態(RSOC)以及電池剩餘可用時間(TTE)等參數。
圖6是本發明又一個實施例的電池組狀態檢測方法的流程圖。如圖6所示,所述方法包括:
步驟S610、透過電荷量計算法獲取所述電池組的第一荷電狀態,並根據電池模型以及開路電壓-荷電狀態對應關係獲取電池組的第二荷電狀態,其中,採用電池組中
電池的平均端電壓計算電池開路電壓。
步驟S620、對所述電池組的第一荷電狀態和第二荷電狀態進行加權計算獲得電池組對應的加權荷電狀態。
與圖5所示的方法不同,本實施例將整個電池組當作一個電池來進行檢測。將電池組的端電壓進行平均後獲得電池組中串聯電池的平均端電壓來獲取第二荷電狀態。由此,可以減少計算量和檢測量而直接獲得整個電池組的荷電狀態。
容易理解,基於獲取的電池組的荷電狀態,還可以進一步計算剩餘電荷量(RM)、相對荷電狀態(RSOC)以及電池剩餘可用時間(TTE)等參數。
以上所述僅為本發明的較佳實施例,並不用於限制本發明,對於本領域技術人員而言,本發明可以有各種改動和變化。凡在本發明的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護範圍之內。
Claims (13)
- 一種電池的狀態檢測方法,該方法包括:透過電荷量計算法獲取第一荷電狀態,並根據電池模型以及開路電壓-荷電狀態對應關係獲取第二荷電狀態;及對該第一荷電狀態和該第二荷電狀態進行加權計算獲得加權荷電狀態。
- 根據申請專利範圍第1項所述的電池的狀態檢測方法,其中,進行加權計算所採用的權重值隨該電池目前的充放電電流變化。
- 根據申請專利範圍第2項所述的電池的狀態檢測方法,其中,該第一荷電狀態對應的第一權重值隨該充放電電流的下降而下降,該第二荷電狀態對應的第二權重值隨該充放電電流的下降而上升。
- 根據申請專利範圍第1項所述的電池的狀態檢測方法,其中,該透過電荷量計算法獲取第一荷電狀態包括:檢測電池的充放電電流和充放電時間;獲取目前最大電荷量和本次充放電起始電荷量;及根據該最大電荷量、本次充放電起始電荷量和電池充放電電流和充放電時間計算第一荷電狀態。
- 根據申請專利範圍第4項所述的電池的狀態檢測方法,其中,該目前最大電荷量根據在前的充放電過程中電荷變化量和荷電狀態變化量更新獲得,該荷電狀態變化 量為該在前的充放電過程中的第一荷電狀態的變化量或第二荷電狀態的變化量或加權荷電狀態的變化量。
- 根據申請專利範圍第5項所述的電池的狀態檢測方法,其中,如果一次充電過程中的荷電狀態變化量大於預定閾值或一次放電過程中的荷電狀態變化量大於預定閾值,則更新該目前最大電荷量;或者,如果多次充電過程累計的該荷電狀態變化量大於預定閾值或多次放電過程中累計的該荷電狀態變化量大於預定閾值,則更新該目前最大電荷量。
- 根據申請專利範圍第4項所述的電池的狀態檢測方法,其中,該本次充放電起始電荷量根據該目前最大電荷量和本次充放電起始時的荷電狀態計算獲得,該本次充放電起始時的荷電狀態為上次充放電後獲得的第一荷電狀態或第二荷電狀態或加權荷電狀態。
- 根據申請專利範圍第1項所述的電池的狀態檢測方法,其中,該根據電池模型以及開路電壓-荷電狀態對應關係獲取第二荷電狀態包括:根據目前電池內阻、電池端電壓以及目前電池充放電電流基於電池模型獲取對應目前電池開路電壓(OCV);及基於該開路電壓-荷電狀態對應關係獲取該目前電池開路電壓對應的第二荷電狀態。
- 根據申請專利範圍第1項所述的電池的狀態檢測方法,其中,該目前電池內阻根據預測電池開路電壓、電 池端電壓、目前電池充放電電流週期性更新,其中,該預測電池開路電壓為基於該開路電壓-荷電狀態對應關係獲取的、與目前加權荷電狀態對應的電池開路電壓。
- 根據申請專利範圍第1項所述的電池的狀態檢測方法,其中,該方法還包括:根據該加權荷電狀態計算如下電池狀態參數的至少一個:剩餘電荷量(RM)、相對荷電狀態(RSOC)以及電池剩餘可用時間(TTE)。
- 一種電池組的狀態檢測方法,該電池組包括至少兩個串聯或並聯的電池,該方法包括:透過電荷量計算法獲取每個電池的第一荷電狀態,並根據電池模型以及開路電壓-荷電狀態對應關係獲取每個電池的第二荷電狀態;對每個電池的該第一荷電狀態和該第二荷電狀態進行加權計算分別獲得每個電池對應的加權荷電狀態;及根據每個電池對應的加權荷電狀態計算該電池組的荷電狀態。
- 一種電池組的狀態監測方法,該電池組包括至少兩個串聯的電池,該方法包括:透過電荷量計算法獲取該電池組的第一荷電狀態,並根據電池模型以及開路電壓-荷電狀態對應關係獲取電池組的第二荷電狀態,其中,採用電池組中電池的平均端電壓計算電池開路電壓;及對該電池組的第一荷電狀態和第二荷電狀態進行加權 計算獲得電池組對應的加權荷電狀態。
- 一種電池或電池組的狀態檢測裝置,該裝置包括處理器,該處理器適於執行如申請專利範圍第1至12項中任一項所述的方法。
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CN104777427A (zh) * | 2014-06-26 | 2015-07-15 | 许继电气股份有限公司 | 一种适用于铅酸电池的soc在线检测方法 |
US20160018468A1 (en) * | 2014-07-21 | 2016-01-21 | Richtek Technology Corporation | Method of estimating the state of charge of a battery and system thereof |
CN104360285B (zh) * | 2014-11-28 | 2017-03-01 | 山东鲁能智能技术有限公司 | 一种基于改进的安时积分法的电池容量修正方法 |
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