CN113900027B - 电池soc估算方法、装置以及控制单元和计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池SOC估算方法、装置以及控制单元和计算机可读存储介质。本发明的一种电池SOC估算方法，包括获取当前时刻目标电池在当前温度下的电流值I；将获取的电流值I转换为目标温度下的电流值I1,并获得该电流值I1对应的当前SOC1；获取当前时刻的目标电池在目标温度下的静置SOC2；依据静置SOC2和当前SOC1的差值ΔSOC，获取电流修正参数a；利用电流修正参数a修正电流值I后，获得电池SOC值。由于建立了电池当前温度状态下的电量和目标温度下电量之间的关系，并引入目标温度电池静置状态下的电量作为参数依据，获取电流修正参数后，以修正后的电流值计算电池SOC值，其具有统一温度下的修正标准，有效的提高了电池SOC值的精度。

Description

电池SOC估算方法、装置以及控制单元和计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及电池控制技术领域，特别涉及一种电池SOC估算方法。同时，本发明还涉及实现如上电池SOC估算方法的电池SOC估算装置，应用该电池SOC估算方法的控制单元，以及应用该电池SOC估算方法的计算机可读存储介质。
背景技术
随着我国碳中和、碳达峰等相关政策的推出，新能源发展受到广泛关注，其最具代表的新能源汽车开始广泛进入大众视野。新能源汽车根据动力电池的不同，可以分为混合动力汽车、燃料电池汽车和纯电动汽车。纯电动汽车凭借噪声小、污染小、结构简单、易于维护等优点逐步成为新能源汽车发展的主要方向。然而，电动汽车的动力电池目前尚未达到理想状态，成为制约电动汽车发展关键技术。
动力电池的性能受到电芯材料、生产工艺和电池管理***等多个方面因素的影响，其中准确可靠的电池管理***(Battery Management System,BMS)可以在现有条件下最大化电池的功用和维护电池***的安全，是目前提升电池性能研究的主要研究方向。电池荷电状态(State of Charge,SOC)作为BMS的关键参数之一，它不仅能够反映电池充放电状态，还可以为整车控制提供策略，直接影响电池的利用率和汽车的性能表现。但是由于SOC不能通过测量设备直接测量得到，并且由于电池工作条件的复杂多变性，以及电池电压和电流均呈现非线性变化，准确的估算SOC显得极为重要。
目前国内外常用的锂电池SOC估计算法主要有直接测量法、数据驱动法和模型基础法。直接测量法是一种开环估计的方法，它通常包括开路电压(Open-circuit voltage,OCV)法和安时积分法。开路电压法是基于OCV和SOC的关系而提出的一种估计方法，在一定的SOC范围内这两者之间呈现简单的单调函数关系，而实际工程中，这种关系并不是固定不变的函数关系，从而导致SOC估计误差较大。而安时积分法对初始值精度要求很高，并且随时间的累积积分误差会越来越大，这使得SOC估算精度大大下降。数据驱动法也是一种开环的估计方法，是一种机器学习和人工智能的SOC估计算法，虽然根据自学习和自适应能力可以提供关联记忆和良好的非线性函数逼近特性，但是估计结果收到实验数据和质量的影响，数据量大计算成本高。模拟基础法是一种闭环估计方法，这类方法通过建立电化学模型或等效电路模型来模拟锂电池内部动态反应过程，并且将在线测量的锂电池实时参数(电流、端电压和温度)作为等效模型的输入，结合控制理论中的滤波算法来估计SOC，但是估计精度也不理想。
由于SOC估计需要精度极高的电流传感器来测量电流值，而电流传感器的精度易受温度和噪声的影响，为了减小电流带来的误差对SOC估计精度的影响，现有技术中，记载了采用对电流值进行修正以提高电池SOC估算精度的相关方法，该方法中，主要是通过获取目标电池当前时刻的电池电流，根据所述目标电池当前时刻的电池电流、目标电池的预设参考电流以及普克特常数，确定目标电池当前时刻的电流修正系数；获取目标电池当前时刻的电池温度，根据目标电池当前时刻的电池温度，以及目标电池的电池温度与温度修正系数之间的对应关系，确定目标电池当前时刻的温度修正系数；根据所述目标电池当前时刻的电流修正系数、所述目标电池当前时刻的温度修正系数以及所述目标电池的参考容量，确定所述目标电池当前时刻的电池容量。采用该方法，主要是建立修正电流和电池当前温度的对应关系，以确定电流的修正系数。但由于电池使用过程中，温度变化规律非线性，导致电池容量的估算结果精度不高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种电池SOC估算方法，以提高电池SOC值的精度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明的一种电池SOC估算方法，该方法包括：
获取当前时刻目标电池在当前温度下的电流值I；
将获取的电流值I转换为目标温度下的电流值I1,并获得该电流值I1对应的当前SOC1；
获取当前时刻的目标电池在目标温度下的静置SOC2；
依据静置SOC2和当前SOC1的差值ΔSOC，获取电流修正参数a；
利用电流修正参数a修正电流值I后，获得电池SOC值。
进一步的，依据目标电池当前温度满放状态的电池容量值、目标电池在目标温度满放状态的电池容量值之间的关系，将获取的电流值I转换为目标温度下的电流值I1。
进一步的，将所述目标电池当前温度满放状态的电池容量值、所述目标电池在目标温度满放状态的电池容量值之间的比值，作为电流值I转换为目标温度下的电流值I1的修正系数M。
进一步的，所述电流值I1经安时积分法获得当前SOC1。
进一步的，
Figure BDA0003291568640000031
其中，SOC1-t表示1-t时刻的电池容量值；Qn表示目标电池在目标温度满放状态的电池容量值。
进一步的，依据当前时刻的目标电池在目标温度下的开路电压，获取静置SOC2。
进一步的，所述电流修正参数a为静置SOC2和当前SOC1的差值ΔSOC，与目标电池在目标温度满放状态的电池容量值的比值。
进一步的，所述目标温度为25℃。
本发明同时提供了一种电池容量的估算装置，所述估算装置包括：
获取模块，获取当前时刻目标电池在当前温度下的电流值I，以及当前时刻的目标电池在目标温度下的静置SOC2；
计算模块，将获取的电流值I转换为目标温度下的电流值I1,并获得该电流值I1对应的当前SOC1；
处理模块，依据静置SOC2和当前SOC1的差值ΔSOC，获取电流修正参数a；
确定模块，利用电流修正参数a修正电流值I后，确定电池SOC值。
本发明同时提供了一种电池SOC控制单元，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机可读代码，当所述处理器执行所述计算机可读代码时，所述电池SOC控制单元执行如上所述的电池SOC估算方法。
此外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上的所述方法的步骤。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的电池SOC估算方法，由于建立了电池当前温度状态下的电量和目标温度下电量之间的关系，并引入目标温度电池静置状态下的电量作为参数依据，获取电流修正参数后，以修正后的电流值计算电池SOC值，其具有统一温度下的修正标准，有效的提高了电池SOC值的精度。
本发明所述的电池SOC估算装置以及控制单元和计算机可读存储介质与如上的电池SOC估算方法相对于现有技术具有相同的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例一所述的电池SOC估算方法的方法流程图；
图2为本发明实施例二所述的电池容量的估算装置的结构框图；
图3为本发明实施例三所述的电池SOC控制单元的结构框图。
附图标记说明：
1、获取模块；2、计算模块；3、处理模块；4、确定模块；5、处理器；6、存储器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例一
本实施例涉及一种电池SOC估算方法，如图1所示，该方法整体上包括如下步骤：
步骤101，获取当前时刻目标电池在当前温度下的电流值I；
步骤102，将获取的电流值I转换为目标温度下的电流值I1,并获得该电流值I1对应的当前SOC1；
步骤103，获取当前时刻的目标电池在目标温度下的静置SOC2；
步骤104，依据静置SOC2和当前SOC1的差值ΔSOC，获取电流修正参数a；
步骤105，利用电流修正参数a修正电流值I后，获得电池SOC值。
本发明所述的电池SOC估算方法，由于建立了电池当前温度状态下的电量和目标温度下电量之间的关系，并引入目标温度电池静置状态下的电量作为参数依据，获取电流修正参数后，以修正后的电流值计算电池SOC值，其具有统一温度下的修正标准，有效的提高了电池SOC值的精度。
本实施例的一种示例性方法，在步骤102中，依据目标电池当前温度满放状态的电池容量值、目标电池在目标温度满放状态的电池容量值之间的关系，将获取的电流值I转换为目标温度下的电流值I1。在如下的描述中，将目标温度为设置为25℃，能使结果更加精确。
具体来讲，为了将电流值转换为目标温度下的电流值I1，将目标电池当前温度下满放状态的电池容量值、目标电池在目标温度满放状态的电池容量值之间的比值，作为电流值I转换为目标温度下的电流值I1的修正系数M。
为了获得目标电池在25℃下的满放状态的电池容量值，可以先获得目标电池初始状态下25℃的电池容量值C，并依据该电池的SOH(电池当前容量与出厂容量百分比)值，获得该目标电池在25℃下的实际容量值C25＝C*SOH。
获得目标电池在其他温度下的满放状态的电池容量值，如该目标电池在-20℃或-10℃或0℃或45℃的电池容量值Ctem，此时，M＝Ctem/C25。
基于获得修正系数M，将当前目标电池的电流值I转化25℃的电流值I1，I1＝I*M。
通过对I1进行安时积分处理，计算并获得当前的SOC1：
Figure BDA0003291568640000061
其中，SOC1-t表示1-t时刻的电池容量值；Qn表示目标电池在目标温度满放状态的电池容量值。
通过如上步骤，可以获得未经电流修正的、对应25℃的电池容量值。
为了获得电流I1的修正值，此时，引入开路电压。此时，将目标电池静置一定时间后，获得该目标电池在25℃下静置后的开路电压OCV，依据OCV曲线，获得该开路电压OCV对应的静置SOC2。此时的SOC2，是目标电池当前状况下较为准确的电池容量值。此时，静置SOC2和当前SOC1存在偏差，依据该偏差下的差值ΔSOC，设定电流修正参数a。
本实施例的一种示例性的方案中，电流修正参数a，差值ΔSOC与目标电池在25℃时满放状态的电池容量值的比值。具体来讲，目标电池在25℃的当前的电池容量为基于电流I1通过积分获得的积累容量AH，该积累容量AH与如上获得的C25的比值，即为目标电池在25℃时满放状态的电池容量值。
基于此，电流修正参数a＝ΔSOC/AH/C25。
用获取的电流修正参数a，修正电流I1，获得修正后的电流I＝I1*(1+a)，将获得修正后的电流I，作为最终的电流值，按照上述的安时积分方法，计算获得最终的SOC值。
实施例二
本实施例设计一种电池容量的估算装置，由图2所示，其包括获取模块1，计算模块2，处理模块3，以及确定模块4。其中，获取模块1获取当前时刻目标电池在当前温度下的电流值I，以及当前时刻的目标电池在目标温度下的静置SOC2；计算模块2将获取的电流值I转换为目标温度下的电流值I1,并获得该电流值I1对应的当前SOC1；处理模块3依据静置SOC2和当前SOC1的差值ΔSOC，获取电流修正参数a；确定模块4利用电流修正参数a修正电流值I后，确定电池SOC值。
实施例三
本实施例涉及一种电池SOC控制单元，如图3所示，其主要包括处理器5和存储器6，其中，存储器6中存储有计算机可读代码，当处理器5执行所述计算机可读代码时，该电池SOC控制单元执行实施例一的电池SOC估算方法步骤。
此外，本发明实施例还涉及一种计算机可读存储介质，该可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行实施例一中电池SOC估算方法的步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池SOC估算方法，其特征在于，该方法包括：
获取当前时刻目标电池在当前温度下的电流值I；
将获取的电流值I转换为目标温度下的电流值I1，并获得该电流值I1对应的当前SOC1，其中，I1＝I*M，且将所述目标电池当前温度满放状态的电池容量值、所述目标电池在目标温度满放状态的电池容量值之间的比值，作为电流值I转换为目标温度下的电流值I1的修正系数M；
获取当前时刻的目标电池在目标温度下的静置SOC2；
依据静置SOC2和当前SOC1的差值ΔSOC，获取电流修正参数a，其中，所述电流修正参数a为静置SOC2和当前SOC1的差值ΔSOC，与目标电池在目标温度满放状态的电池容量值的比值；
利用电流修正参数a修正电流值I后，获得电池SOC值。
2.根据权利要求1所述的电池SOC估算方法，其特征在于：
所述电流值I1经安时积分法获得当前SOC1。
3.根据权利要求2所述的电池SOC估算方法，其特征在于：
Figure QLYQS_1
其中，SOC1-t表示1-t时刻的电池容量值；Qn表示目标电池在目标温度满放状态的电池容量值。
4.根据权利要求1所述的电池SOC估算方法，其特征在于：
依据当前时刻的目标电池在目标温度下的开路电压，获取静置SOC2。
5.根据权利要求1所述的电池SOC估算方法，其特征在于：所述目标温度为25℃。
6.一种电池容量的估算装置，用于执行权利要求1所述的估算方法，其特征在于，所述估算装置包括：
获取模块(1)，获取当前时刻目标电池在当前温度下的电流值I，以及当前时刻的目标电池在目标温度下的静置SOC2；
计算模块(2)，将获取的电流值I转换为目标温度下的电流值I1,并获得该电流值I1对应的当前SOC1；
处理模块(3)，依据静置SOC2和当前SOC1的差值ΔSOC，获取电流修正参数a；
确定模块(4)，利用电流修正参数a修正电流值I后，确定电池SOC值。
7.一种电池SOC控制单元，其特征在于：
包括处理器(5)和存储器(6)，所述存储器(6)中存储有计算机可读代码，当所述处理器(5)执行所述计算机可读代码时，所述电池SOC控制单元执行权利要求1-5中任一项所述的电池SOC估算方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至5中任意一项所述方法的步骤。
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