CN116359760A - 用于电量状态估计的置信度计算方法和装置 - Google Patents

用于电量状态估计的置信度计算方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请提出一种用于电量状态估计的置信度计算方法和装置，所述置信度计算方法基于电池的开路电压，所述置信度计算方法包括：计算所述电池的开路电压整体误差；利用所述开路电压整体误差计算电量状态的估计差值；利用所述估计差值计算电量状态估计的置信度。根据本申请的一些示例实施例，利用开路电压的整体误差计算电量状态估计的置信度，量化了基于开路电压的电量状态估计方法的可靠性判据；避免多方法融合估计电量状态时，基于开路电压的电量状态估计方法估计误差对整体电量状态估计结果的不可控污染。

Description

用于电量状态估计的置信度计算方法和装置
技术领域
本申请涉及电池管理领域，具体而言，涉及一种用于电量状态估计的置信度计算方法和装置。
背景技术
由于电池的开路电压-电量状态(Open Circuit Voltage-State of Charge，简称OCV-SOC)曲线在部分电压区域的曲线斜率很小，使得在这些区域内较小的OCV预测偏差可能会造成较大的SOC或电池健康状态(State Of Health，简称SOH)估计误差。
由于在电池OCV预测的过程中不可避免地会产生一定的误差，因此需要对在电池OCV预测的过程中产生的SOC误差进行分析。
发明内容
本申请提出一种用于电量状态估计的置信度计算方法和装置，用于计算电量状态的置信度。
根据本申请的一方面，提出一种用于电量状态估计的置信度计算方法，所述置信度计算方法基于电池的开路电压，所述置信度计算方法包括：计算所述电池的开路电压整体误差；利用所述开路电压整体误差计算电量状态的估计差值；利用所述估计差值计算电量状态估计的置信度。
根据一些实施例，所述利用所述估计差值计算电量状态估计的置信度，包括：判断所述估计差值是否大于预设的最大允许误差；若大于，则所述开路电压的电量状态估计的置信度为零；否则，利用所述估计差值和所述最大允许误差计算电量状态估计的置信度。
根据一些实施例，通过下式，计算电量状态估计的置信度：
Figure BDA0003435784390000021
其中，β为置信度，δmaxSOC为所述最大允许误差，δSOC为所述估计差值。
根据一些实施例，所述开路电压整体误差包括***误差和预测方法误差。
根据一些实施例，通过下式，计算所述开路电压整体误差：
δOCV＝δUm+δUp
其中，δOCV为电池的开路电压整体误差，δUm为***误差，δUm为所述预测方法误差。
根据一些实施例，所述利用所述开路电压整体误差计算电量状态的估计差值，包括：获取所述电池的开路电压与电量状态变化关系，利用所述关系和所述开路电压整体误差计算电量状态的估计差值。
根据一些实施例，通过下式计算电量状态的估计差值：
δSOC＝FOCV-SOC(OCV+δOCV)-FOCV-SOC(OCV-δOCV)
其中，δSOC为所述估计差值，FOCV-SOC为所述电池的开路电压与电量状态变化关系函数。
根据一些实施例，所述置信度在0到1之间连续变化。
根据本申请的一方面，提出一种用于电量状态估计的置信度计算装置，所述置信度计算装置基于电池的开路电压，所述置信度计算装置包括：整体误差计算单元，用于计算所述电池的开路电压整体误差；估计差值计算单元，用于利用所述开路电压整体误差计算电量状态的估计差值；置信度计算单元，用于利用所述估计差值计算电量状态估计的置信度。
根据本申请的一方面，提出一种用于电量状态估计的置信度计算装置，所述置信度计算装置包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如前任一所述的方法。
根据本申请的一方面，提出一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序或指令被处理器执行时实现权如前任一所述的方法。
根据本申请的一些示例实施例，利用开路电压的整体误差计算电量状态估计的置信度，量化了基于开路电压的电量状态估计方法的可靠性判据；避免多方法融合估计电量状态时，基于开路电压的电量状态估计方法估计误差对整体电量状态估计结果的不可控污染。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1示出根据本申请示例实施例的一种用于电量状态估计的置信度计算方法流程图。
图2示出根据本申请示例实施例的一种OCV-SOC关系曲线。
图3示出本申请示例实施例的一种不同OCV点的置信度曲线。
图4示出根据本申请实施例的一种用于电量状态估计的置信度计算装置框图。
图5示出根据本申请示例性实施例的另一种用于电量状态估计的置信度计算装置框图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或操作等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
由于电池的开路电压-电量状态(Open Circuit Voltage-State of Charge，简称OCV-SOC)曲线在部分电压区域的曲线斜率很小，使得在这些区域内较小的OCV预测偏差可能会造成较大的SOC或电池健康状态(State Of Health，简称SOH)估计误差。
由于在电池OCV预测的过程中不可避免地会产生一定的误差，因此需要对在电池OCV预测的过程中产生的SOC误差进行分析。
根据本申请的一些示例实施例，利用OCV-SOC曲线，对OCV-SOC曲线可能引起的SOC误差进行分析，计算不同OCV点的SOC估计置信度。
图1示出根据本申请示例实施例的一种用于电量状态估计的置信度计算方法流程图。下面结合图1，对根据本申请示例实施例的一种用于电量状态估计的置信度计算方法进行详细说明。
根据本申请的一些示例实施例，图1所示的置信度计算方法基于电池的开路电压计算电量状态估计的置信度。
在步骤S101，计算电池的开路电压整体误差。
根据本申请的一些示例实施例，开路电压整体误差包括***误差和预测方法误差。
根据一些实施例，利用公式(1)表示开路电压整体误差。
δOCV＝δUm+δUp (1)
其中，δOCV为电池的开路电压整体误差，δUm为***误差，δUm为预测方法误差。
根据一些实施例，电池的开路电压通过测量方式获得。
例如，在电池的长时间静置后，比如，20小时，电池达到平衡状态。此时，电池的电压就是开路电压。利用测量方式获得的电池的开路电压只有***误差。
根据另一些实施例，电池的开路电压通过测量和预测相结合的方式获得。
例如，在电池未完全到达平衡时，利用已经获取的电压，对电池的最终平衡电压进行预测获得电池的开路电压。比如，利用一阶等效电路模型预测电池的开路电压。此时，既有***误差又有预测误差。
根据一些实施例，***误差由测量传感器硬件的精度所决定，可通过查询测量电池状态的传感器的参数获得。
根据另一些实施例，预测方法误差由预测电池的开路电压所用的模型的精度所决定。采用的模型不同，精度不同。
根据一些实施例，利用预测值-真值方法获得开路电压的预测方法误差。例如，对多组电池释放曲线进行OCV预测，并记录OCV预测值；将所获得OCV预测值，与长时间静置后高精度电压表所测得OCV测量值进行比较，完成预测方法最大预测方法误差的标定。
在步骤S103，利用开路电压整体误差计算电量状态的估计差值。
根据本申请的一些示例实施例，通过如下方法计算开路电压的估计差值：
首先，获取电池的开路电压与电量状态变化关系；
然后，利用电池的开路电压与电量状态变化关系和开路电压整体误差计算开路电压的估计差值。
根据一些实施例，在步骤S103之前，还需要获取电池的开路电压与电量状态变化关系曲线，前述开路电压与电量状态变化关系利用电池的开路电压与电量状态变化关系曲线表示。根据一些实施例，利用电池的开路电压与电量状态变化关系函数表示电池的开路电压与电量状态变化关系曲线，并利用电池的开路电压与电量状态变化关系函数表示电池的开路电压与电量状态变化关系。
根据一些实施例，利用公式(2)计算OCV+δOCV与OCV-δOCV两点之间的电量状态的估计差值，得到任一开路电压开路电压的整体误差对电量状态的估计值可能造成的影响。
δSOC＝FOCV-SOC(OCV+δOCV)-FOCV-SOC(OCV-δOCV) (2)
其中，δSOC为开路电压整体误差所造成的估计差值，FOCV-SOC为电池的开路电压与电量状态变化关系函数。
在步骤S105，利用电量状态的估计差值计算电量状态估计的置信度。
根据本申请的一些示例实施例，通过如下方法计算电量状态估计的置信度：
首先，判断电量状态的估计差值是否大于预设的最大允许误差。根据一些实施例，预设的最大允许误差为0.05。
如果电量状态的估计差值大于预设的最大允许误差，则认为电量状态的电量状态估计的置信度为零。
如果电量状态的估计差值小于等于预设的最大允许误差，利用电量状态的估计差值和最大允许误差计算电量状态估计的置信度。
根据一些实施例，利用公式(3)计算计算电量状态估计的置信度：
Figure BDA0003435784390000061
其中，β为置信度，δmaxSOC为预设的最大允许误差，δSOC为电量状态的估计差值。
根据一些实施例，步骤S105计算的电量状态估计的置信度在0到1之间连续变化。
根据图1所示的实施例，利用开路电压的整体误差计算电量状态估计的置信度，量化了基于开路电压的电量状态估计方法的可靠性判据；避免多方法融合估计电量状态时，基于开路电压的电量状态估计方法估计误差对整体电量状态估计结果的不可控污染。
图2示出根据本申请示例实施例的一种OCV-SOC关系曲线。图3示出本申请示例实施例的一种不同OCV点的置信度曲线。
如图2所示，其测量对象为磷酸铁锂电池。根据图2的OCV-SOC关系曲线，图3示出本申请示例实施例的一种不同OCV点的置信度曲线。
下面结合图2和图3，具体描述下根据图2所示的OCV-SOC关系曲线计算图3所示的不同OCV点的置信度。
步骤S201，计算磷酸铁锂电池的开路电压整体误差。
利用根据图1所示的实施例计算的***误差和***预测方法误差的和。图2所示的磷酸铁锂电池的开路电压整体误差为2mV。
在步骤S203，利用开路电压整体误差计算电量状态的估计差值。
利用公式(2)，计算图2所示OCV-SOC关系曲上的各OCV点在OCV+δOCV与OCV-δOCV两点之间的SOC估计差值，得到各OCV点OCV***测量与预测方法误差对SOC估计值可能造成的影响。
在步骤S205，计算各OCV点处的SOC估计置信度。
如果在某一OCV点的δSOC大于实际规定的SOC估计最大允许误差，例如，0.05，则该点处的置信度为0；否则，利用公式(3)计算各OCV点处的SOC估计置信度。
通过执行步骤S201～S205，利用图2所示的OCV-SOC关系曲线，可得到如图3所示的不同OCV点的置信度曲线。
图4示出根据本申请实施例的一种用于电量状态估计的置信度计算装置框图。
根据本申请的一些实施例，图4所示的置信度计算装置是基于电池的开路电压计算电量状态估计的置信度。
如图4所示的用于电量状态估计的置信度计算装置包括整体误差计算单元401、估计差值计算单元403和置信度计算单元405，其中，整体误差计算单元401用于计算所述电池的开路电压整体误差，估计差值计算单元403用于利用所述开路电压整体误差计算电量状态的估计差值，置信度计算单元405用于利用所述估计差值计算电量状态估计的置信度。
图5示出根据本申请示例性实施例的另一种用于电量状态估计的置信度计算装置框图。
下面参照图5来描述根据本申请的这种实施方式的置信度计算装置200。图5显示的置信度计算装置200仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，置信度计算装置200以通用计算设备的形式表现。置信度计算装置200的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元210、至少一个存储单元220、连接不同***组件(包括存储单元220和处理单元210)的总线230、显示单元240等。
其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元210执行，使得处理单元210执行本说明书描述的根据本申请各种示例性实施方式的方法。例如，处理单元210可以执行如图1中所示的方法。
存储单元220可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)2201和/或高速缓存存储单元2202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)2203。
存储单元220还可以包括具有一组(至少一个)程序模块2205的程序/实用工具2204，这样的程序模块2205包括但不限于：操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线230可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、***总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
置信度计算装置200也可以与一个或多个外部设备300(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该置信度计算装置200交互的设备通信，和/或与使得该置信度计算装置200能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口250进行。并且，置信度计算装置200还可以通过网络适配器260与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器260可以通过总线230与置信度计算装置200的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合置信度计算装置200使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本申请实施方式的上述方法。
软件产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该计算机可读介质实现前述功能。
本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
根据本申请的一些实施例，利用开路电压的整体误差计算电量状态估计的置信度，量化了基于开路电压的电量状态估计方法的可靠性判据；避免多方法融合估计电量状态时，基于开路电压的电量状态估计方法估计误差对整体电量状态估计结果的不可控污染。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (11)

1.一种用于电量状态估计的置信度计算方法，所述置信度计算方法基于电池的开路电压，其特征在于，所述置信度计算方法包括：
计算所述电池的开路电压整体误差；
利用所述开路电压整体误差计算电量状态的估计差值；
利用所述估计差值计算电量状态估计的置信度。
2.根据权利要求1所述的置信度计算方法，其特征在于，所述利用所述估计差值计算电量状态估计的置信度，包括：
判断所述估计差值是否大于预设的最大允许误差；
若大于，则所述开路电压的电量状态估计的置信度为零；
否则，利用所述估计差值和所述最大允许误差计算电量状态估计的置信度。
3.根据权利要求2所述的置信度计算方法，其特征在于，通过下式，计算电量状态估计的置信度：
Figure FDA0003435784380000011
其中，β为置信度，δmaxSOC为所述最大允许误差，δSOC为所述估计差值。
4.根据权利要求1所述的置信度计算方法，其特征在于，所述开路电压整体误差包括***误差和预测方法误差。
5.根据权利要求4所述的置信度计算方法，其特征在于，通过下式，计算所述开路电压整体误差：
δOCV＝δUm+δUp
其中，δOCV为电池的开路电压整体误差，δUm为所述***误差，δUm为预测方法误差。
6.根据权利要求1所述的置信度计算方法，其特征在于，所述利用所述开路电压整体误差计算电量状态的估计差值，包括：
获取所述电池的开路电压与电量状态变化关系，
利用所述关系和所述开路电压整体误差计算电量状态的估计差值。
7.根据权利要求5所述的置信度计算方法，其特征在于，通过下式计算电量状态的估计差值：
δSOC＝FOCV-SOC(OCV+δOCV)-FOCV-SOC(OCV-δOCV)
其中，δSOC为所述估计差值，FOCV-SOC为所述电池的开路电压与电量状态变化关系函数。
8.根据权利要求1所述的置信度计算方法，其特征在于，所述置信度在0到1之间连续变化。
9.一种用于电量状态估计的置信度计算装置，所述置信度计算装置基于电池的开路电压，其特征在于，所述置信度计算装置包括：
整体误差计算单元，用于计算所述电池的开路电压整体误差；
估计差值计算单元，用于利用所述开路电压整体误差计算电量状态的估计差值；
置信度计算单元，用于利用所述估计差值计算电量状态估计的置信度。
10.一种用于电量状态估计的置信度计算装置，其特征在于，所述置信度计算装置包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一所述的方法。
11.一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序或指令被处理器执行时实现权如利要求1-8任一所述的方法。
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