CN116540115A - 电池能量状态监测方法和电池*** - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种电池能量状态监测方法和电池***。所述方法包括获取电池对应于充电过程的第一初始能量状态；获取电池对应于放电过程的第二初始能量状态；根据第一当前能量状态和第二当前能量状态，获取电池的初始能量状态估算值；若电池***的工作状态为充电状态，则获取电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值；若当前充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，则将当前充电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。本申请耗时短、效率高，而且准确性高。

Description

电池能量状态监测方法和电池***
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池能量状态监测方法和电池***。
背景技术
锂离子电池在电动汽车、储能***、航天航空、军事等领域广泛应用，因此为了保证电池组始终工作于良好状态，并尽可能延长电池组的循环使用寿命，必须对电池组进行有效的控制和管理。
电池管理***(Battery Management System，BMS)主要的任务是保证电池工作在合适的参数范围内，在对采集到的电池组电压、温度、电流等信息进行处理后，完成电池组的充放电管理、均衡控制、热管理与控制、电池信息显示和故障的诊断与处理等功能，除此之外还会实时估计电池组的能量状态(State of Charge，SOC)、健康状态(StateofHealth，SOH)、放电峰值功率状态（State of Power，SOP）和能量状态（Stateof Energy，SOE）。
其中，电池能量状态(State of Energy, SOE)反映的是电池剩余能量和总能量之间的关系，通常用百分数表示。例如，在新能源电动车领域，电池的剩余能量与续航里程存在对应关系，准确的电池能量状态估计可以提高电池剩余能量预测的可靠性，进而对电动汽车续航里程进行准确预测。在整车控制中，电池能量状态可以为整车能量优化提供依据，合理分配电池能量，最优匹配电机输出功率，提高电池能量利用率，满足整车动力性能，延长续航里程。但是，目前采用对电池能量状态进行估算的开路电压法或瓦时积分法，要么耗时长，要么不能准确地计算电池能量状态。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够耗时短且准确度高的电池能量状态监测方法和电池***。
一种电池能量状态监测方法，方法包括以下步骤：
获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值；
在电池***开始工作时，采集电池的初始电压值；
基于第一电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于充电过程的第一初始能量状态；
基于第二电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于放电过程的第二初始能量状态；
根据第一当前能量状态和第二当前能量状态，获取电池的初始能量状态估算值；
若电池***的工作状态为充电状态，则获取电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值；
若当前充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，则将当前充电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。
在其中一个实施例中，方法还包括步骤：
若当前充电能量状态实时值小于初始能量状态估算值，将第一初始能量状态更新为当前充电能量状态实时值，根据内阻值、下一充电电流值、下一充电电压值、更新后的第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的下一充电能量状态实时值，直至下一充电能量状态实时值大于或等于更新后的初始能量状态估算值。
在其中一个实施例中，方法还包括步骤：
若电池***的工作状态为放电状态，则获取电池的当前放电电流值和当前放电电压值，并根据内阻值、当前放电电流值、当前放电电压值、第二初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前放电能量状态实时值；
若当前放电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，则将当前放电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。
在其中一个实施例中，方法还包括步骤：
若当前放电能量状态实时值大于初始能量状态估算值，将第二初始能量状态更新为当前放电能量状态实时值，根据内阻值、下一放电电流值、下一放电电压值、更新后的第二初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的下一放电能量状态实时值，直至下一放电能量状态实时值小于或等于更新后的初始能量状态估算值。
在其中一个实施例中，获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值的步骤中，基于以下步骤获取内阻值：
控制电池放空电，控制放空电后的电池充满电；
按预设倍率控制充满电的电池放电预设比例能量，并静置预设时间；
循环控制静置后的电池按预设倍率放电与充电，且放电过程与充电过程之间静置预设时间，直至电池的能量状态小于预设结束能量；
采集电池循环放电与充电过程中的放电平均电流值、充电平均电流值、放电前电压值、放电后电压值、充电前电压值和充电后电压值；
根据放电平均电流值、放电前电压值和放电后电压值，获取电池的放电内阻值；
根据充电平均电流值、充电前电压值和充电后电压值，获取电池的充电内阻值；
获取放电内阻值和充电内阻值的平均值，并将平均值作为内阻值。
在其中一个实施例中，获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值的步骤中，基于以下步骤获取第一电压-能量状态曲线：
控制电池放空电；
按预设充电倍率控制电池充电预设比例能量；
控制充电后的电池静置预设静置时间，并在静置预设静置时间后，采集电池的第一当前次电压和第一当前次剩余能量；
根据第一当前次剩余能量，获取电池的第一当前次能量状态；
控制电池依次按预设充电倍率充电预设比例能量，直至达到电池充满电，获取多组第一当前次电压和第一当前次能量状态；
对多组第一当前次电压和第一当前次能量状态进行拟合，获取第一电压-能量状态曲线。
在其中一个实施例中，获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值的步骤中，基于以下步骤获取第二电压-能量状态曲线：
控制电池充满电；
按预设放电倍率控制电池放电预设比例能量；
控制放电后的电池静置预设静置时间，并在静置预设静置时间后，采集电池的第二当前次电压和第二当前次剩余能量；
根据第二当前次剩余能量，获取电池的第二当前次能量状态；
控制电池依次按预设放电倍率放电预设比例能量，直至达到电池的截止电压，获取多组第二当前次电压和第二当前次能量状态；
对多组第二当前次电压和第二当前次能量状态进行拟合，获取第二电压-能量状态曲线。
在其中一个实施例中，若电池***的工作状态为充电状态，则获取电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值的步骤中，根据以下公式获取当前充电能量状态实时值：
其中，SOE充电实时表示所述当前充电能量状态实时值；SOE充表示第一初始能量状态；t1表示充电结束时间点；t0表示充电开始时间点；t 表示时间点；i 表示当前的充电电流；u表示当前的充电电压；R总表示所述内阻值；EN表示所述电池的额定能量。
在其中一个实施例中，若电池***的工作状态为放电状态，则获取电池的当前放电电流值和当前放电电压值，并根据内阻值、当前放电电流值、当前放电电压值、第二初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前放电能量状态实时值的步骤中，根据以下公式获取当前放电能量状态实时值：
其中，SOE放电实时表示所述当前放电能量状态实时值；SOE放表示第二初始能量状态；T1表示放电结束时间点；T0表示放电开始时间点；T 表示时间点；I 表示当前的放电电流；U表示当前的放电电压；R总表示所述内阻值；EN表示所述电池的额定能量。
一种电池***，包括电池管理模块、电池和充放电模块；电池管理模块分别电连接电池和充放电模块；充放电模块电连接电池；电池管理模块用于实现以下步骤：
获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值；
在电池***开始工作时，采集电池的初始电压值；
基于第一电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于充电过程的第一初始能量状态；
基于第二电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于放电过程的第二初始能量状态；
根据第一当前能量状态和第二当前能量状态，获取电池的初始能量状态估算值；
若电池***的工作状态为充电状态，则获取电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值；
若当前充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，则将当前充电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
本申请各实施例提供的电池能量状态检测方法，在电池***上电开始工作时，采集电池的初始电压值，基于第一电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于充电过程的第一初始能量状态，并基于第二电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于放电过程的第二初始能量状态，然后根据第一初始能量状态和第二初始能量状态，获取电池的初始能量状态估算值，以第一初始能量状态作为电池充电过程中的能量状态的初始值。若电池***的工作状态为充电状态，则获取电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值。若当前充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，则将当前充电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。从而本申请避免了传统开路电压法需要多次静置长时间而造成检测耗时长的问题，且解决了传统开路电压法不能实时检测电池的能量状态的问题，而且本申请将初始能量状态作为能量状态检测的初始值，避免了传统瓦时积分法因无法准确获取初始值而造成不能准确检测能量状态的问题，总之，本申请耗时短，准确度高，方便识别出落后的电池，便于对电池进行均衡管理，确保电池的一致性，延长电池的使用寿命和增加电池统一使用的效率。
附图说明
图1为本申请实施例中电池能量状态监测方法的一种流程示意图。
图2为本申请实施例中获取内阻值步骤的流程示意图。
图3为本申请实施例中获取第一电压-能量状态曲线步骤的流程示意图。
图4为本申请实施例中获取第二电压-能量状态曲线步骤的流程示意图。
图5为本申请实施例中电池能量状态监测方法的另一种流程示意图。
图6为本申请实施例中电池能量状态监测方法的又一种流程示意图。
图7为本申请实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
为了解决目前采用对电池能量状态进行估算的开路电压法或瓦时积分法，要么耗时长，要么不能准确地计算电池能量状态的问题，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电池能量状态监测方法，方法包括以下步骤：
步骤S110，获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值。
电池的内阻值是指电池在工作时电流流过电池内部所受到的阻力。在一个示例中，电池的内阻值可以预先存储在电池管理模块的储存介质中。在另一个示例中，也可以是在本申请方法运行前，由外接设备（例如，外部的计算机设备）向电池管理模块发送电池的内阻值。
在一个示例中，如图2所示，获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值的步骤中，基于以下步骤获取内阻值：
步骤S210，控制电池放空电，控制放空电后的电池充满电。放空电是指电池放电至截止电压。充满电是指电池充电至100%。
步骤S220，按预设倍率控制充满电的电池放电预设比例能量，并静置预设时间。预设倍率可以根据实际需求而定，例如，预设倍率为一倍倍率、1.5倍倍率或2倍倍率。预设比例能量可以根据实际需求而定，例如，预设比例能量为额定能量的10%、15%或20%等。
步骤S230，循环控制静置后的电池按预设倍率放电与充电，且放电过程与充电过程之间静置预设时间，直至电池的能量状态小于预设结束能量。换言之，控制电池放一次电，静置预设时间，控制充一次电，静置预设时间，如此循环。
步骤S240，采集电池循环放电与充电过程中的放电平均电流值、充电平均电流值、放电前电压值、放电后电压值、充电前电压值和充电后电压值。
步骤S250，根据放电平均电流值、放电前电压值和放电后电压值，获取电池的放电内阻值。
在一个示例中，基于以下公式获取放电内阻值：
其中，R放表示放电内阻值。
步骤S260，根据充电平均电流值、充电前电压值和充电后电压值，获取电池的充电内阻值。
在一个示例中，基于以下公式获取充电内阻值：
其中，R充表示充电内阻值。
基于以下公式获取总内阻（R总）：
其中，R总表示总内阻。
步骤S270，获取放电内阻值和充电内阻值的平均值，并将平均值作为内阻值。
第一电压-能量状态曲线可以是以电压为横坐标，能量状态为纵坐标的曲线，第二电压-能量状态曲线也可以是以电压为横坐标，能量状态为纵坐标的曲线。当然，第一电压-能量状态曲线可以是以电压为纵坐标，能量状态为横坐标的曲线，第二电压-能量状态曲线也可以是以电压为纵坐标，能量状态为横坐标的曲线。第一电压-能量状态曲线为基于电池的充电过程绘制的曲线，第二电压-能量状态曲线为基于电池的放电过程绘制的曲线。在一个示例中，第一电压-能量状态曲线和第二电压-能量状态曲线可以预先存储在电池管理模块的储存介质中。在另一个示例中，也可以是在本申请方法运行前，由外接设备（例如，外部的计算机设备）向电池管理模块发送第一电压-能量状态曲线和第二电压-能量状态曲线。
在一个示例中，如图3所示，获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值的步骤中，基于以下步骤获取第一电压-能量状态曲线：
步骤S310，控制电池放空电。放空电是指电池放电至截止电压。
步骤S320，按预设充电倍率控制电池充电预设比例能量。预设充电倍率可以根据实际需求而定，例如，预设充电倍率为一倍倍率、1.5倍倍率或2倍倍率。预设比例能量可以根据实际需求而定，例如，预设比例能量为额定能量的10%、15%或20%等。
步骤S330，控制充电后的电池静置预设静置时间，并在静置预设静置时间后，采集电池的第一当前次电压和第一当前次剩余能量。预设静置时间用于使得电池的电压和剩余能量稳定，其可以根据实际需求而定，例如，预设静置时间为1个小时、1.5小时或者2小时。在电池静置预设静置时间，采集此次的第一当前次电压和第一当前次剩余能量。在一个示例中，第一当前次剩余容量由累计充入的预设比例能量确定。
步骤S340，根据第一当前次剩余能量，获取电池的第一当前次能量状态。
在一个示例中，基于以下公式获取第一当前次能量状态：
其中，SOC1表示第一当前次能量状态，额定能量为电池能够存储的最大能量。
步骤S350，控制电池依次按预设充电倍率充电预设比例能量，直至达到电池充满电，获取多组第一当前次电压和第一当前次能量状态。多次重复充电与静置的过程，每次充电按预设充电倍率充电预设比例能量。获取成对应关系的多组第一当前次电压和第一当前次能量状态。
步骤S360，对多组第一当前次电压和第一当前次能量状态进行拟合，获取第一电压-能量状态曲线。
在一个示例中，如图4所示，获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值的步骤中，基于以下步骤获取第二电压-能量状态曲线：
步骤S410，控制电池充满电。充满电是指电池充电至100%。
步骤S420，按预设放电倍率控制电池放电预设比例能量。预设放电倍率可以根据实际需求而定，例如，预设放电倍率为一倍倍率。预设比例能量可以根据实际需求而定，例如，预设比例能量为额定能量的10%、15%或20%等。
步骤S430，控制放电后的电池静置预设静置时间，并在静置预设静置时间后，采集电池的第二当前次电压和第二当前次剩余能量。预设静置时间用于使得电池的电压和剩余能量稳定，其可以根据实际需求而定，例如，预设静置时间为1个小时、1.5小时或者2小时。在电池静置预设静置时间，采集此次的第二当前次电压和第二当前次剩余能量。在一个示例中，第二当前次剩余容量由额定容量与累计释放的预设比例能量的差值确定。
步骤S440，根据第二当前次剩余能量，获取电池的第二当前次能量状态。
在一个示例中，基于以下公式获取第一当前次能量状态：
其中，SOC2表示第二当前次能量状态，额定能量为电池能够存储的最大能量 。
步骤S450，控制电池依次按预设放电倍率放电预设比例能量，直至达到电池的截止电压，获取多组第二当前次电压和第二当前次能量状态。多次重复放电与静置的过程，每次放电按预设放电倍率放电预设比例能量。获取成对应关系的多组第二当前次电压和第二当前次荷电状态。
步骤S460，对多组第二当前次电压和第二当前次能量状态进行拟合，获取第二电压-能量状态曲线。
步骤S120，在电池***开始工作时，采集电池的初始电压值。电池***上电开始工作，采集上电时刻的电池的电压值，即为初始电压值。换言之，电池***开始工作作为检测电池荷电状态的起点。
步骤S130，基于第一电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于充电过程的第一初始能量状态。将初始电压值代入第一电压-能量状态曲线，可以对应获得第一初始能量状态。
步骤S140，基于第二电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于放电过程的第二初始能量状态。将初始电压值代入第二电压-能量状态曲线，可以对应获得第二初始能量状态。
步骤S150，根据第一当前能量状态和第二当前能量状态，获取电池的初始能量状态估算值。初始能量状态估算值为基于本申请方法估算出的能量状态。在一个示例中，获取第一初始能量状态与第二初始能量状态的和值，将和值的二分之一作为初始能量状态估算值。
步骤S160，若电池***的工作状态为充电状态，则获取电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值。
在电池***上电开始工作，且该上电开始工作的工作状态为充电状态。从开始工作时刻起实时采集电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值作为获取电池的当前充电能量状态实时值的依据，实时检测电池的能量状态。
在获取当前时间充电电流值和当前时间充电电压值后，根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值。在一个示例中，若电池***的工作状态为充电状态，则获取电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值的步骤中，根据以下公式获取当前充电能量状态实时值：
其中，SOE充电实时表示所述当前充电能量状态实时值；SOE充表示第一初始能量状态；t1表示充电结束时间点；t0表示充电开始时间点；t 表示时间点；i 表示当前的充电电流；u表示当前的充电电压；R总表示所述内阻值；EN表示所述电池的额定能量。
步骤S170，若当前充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，则将当前充电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。在获取当前充电能量状态实时值后，将当前充电能量状态实时值与初始能量状态估算值进行比较，在当前充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值时，将当前充电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。如图5所述，电池能量状态监测方法还包括步骤S580：若当前充电能量状态实时值小于初始能量状态估算值，将第一初始能量状态更新为当前充电能量状态实时值，并根据内阻值、下一充电电流值、下一充电电压值、更新后的第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的下一充电能量状态实时值，直至下一充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值。换言之，在当前充电能量状态实时值小于初始能量状态估算值，将当前充电能量状态实时值作为第一初始能量状态，重新计算充电能量状态实时值，获取下一充电能量状态实时值，在下一充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，将下一充电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。若下一充电能量状态实时值仍小于初始能量状态估算值，将下一充电能量状态实时值作为第一初始能量状态，重新计算充电能量状态实时值。
通过上述充电能量状态实时值小于初始能量状态估算值时，更新第一初始能量状态，即更新能量状态的检测起点，对计算能量状态的初始值进行校正，避免误差累计，提高能量状态检测的准确度。
在一个实施例中，如图6所示，电池能量状态监测方法还包括步骤：
步骤S690，若电池***的工作状态为放电状态，则获取电池的当前放电电流值和当前放电电压值，并根据内阻值、当前放电电流值、当前放电电压值、第二初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前放电能量状态实时值。
在电池***上电开始工作，且该上电开始工作的工作状态为放电状态。从开始工作时刻起实时采集电池的当前放电电流值和当前放电电压值作为获取电池的当前放电荷电状态实时值的依据，实时检测电池的能量状态。
在获取当前放电电流值和当前放电电压值后，根据内阻值、当前放电电流值、当前放电电压值、第二初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值。在一个示例中，若电池***的工作状态为放电状态，则获取电池的当前放电电流值和当前放电电压值，并根据内阻值、当前放电电流值、当前放电电压值、第二初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前放电能量状态实时值的步骤中，根据以下公式获取当前放电能量状态实时值：
其中，SOE放电实时表示所述当前放电能量状态实时值；SOE放表示第二初始能量状态；T1表示放电结束时间点；T0表示放电开始时间点；T 表示时间点；I 表示当前的放电电流；U表示当前的放电电压；R总表示所述内阻值；EN表示所述电池的额定能量。
步骤S600，若当前放电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，则将当前放电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。在获取当前放电荷电状态实时值后，将当前放电荷电状态实时值与初始荷电状态估算值，在当前放电荷电状态实时值小于或等于初始荷电状态估算值时，将当前放电荷电状态实时值作为电池的当前荷电状态实际值。如图6所述，电池能量状态监测方法还包括步骤S601：若当前放电能量状态实时值大于初始能量状态估算值，将第二初始能量状态更新为当前放电能量状态实时值，并根据内阻值、下一放电电流值、下一放电电压值、更新后的第二初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的下一放电能量状态实时值，直至下一放电能量状态实时值小于或等于初始能量状态估算值。换言之，在当前放电能量状态实时值大于初始能量状态估算值，将当前放电能量状态实时值作为第二初始能量状态，重新计算放电能量状态实时值，获取下一放电能量状态实时值，在下一放电能量状态实时值小于或等于更初始能量状态估算值，将下一放电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。若下一放电能量状态实时值仍大于初始能量状态估算值，将下一放电能量状态实时值作为第二初始能量状态，重新计算放电能量状态实时值。
通过上述放电能量状态实时值大于初始能量状态估算值时，更新第二初始能量状态，即更新能量状态的检测起点，对计算能量状态的初始值进行校正，避免误差累计，提高能量状态检测的准确度。
本申请各实施例提供的电池能量状态检测方法，在电池***上电开始工作时，采集电池的初始电压值，基于第一电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于充电过程的第一初始能量状态，并基于第二电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于放电过程的第二初始能量状态，然后根据第一初始能量状态和第二初始能量状态，获取电池的初始能量状态估算值，以第一初始能量状态作为电池充电过程中的能量状态的初始值。若电池***的工作状态为充电状态，则获取电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值。若当前充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，则将当前充电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。从而本申请避免了传统开路电压法需要多次静置长时间而造成检测耗时长的问题，且解决了传统开路电压法不能实时检测电池的能量状态的问题，而且本申请将初始能量状态作为能量状态检测的初始值，避免了传统瓦时积分法因无法准确获取初始值而造成不能准确检测能量状态的问题，总之，本申请耗时短，准确度高，方便识别出落后的电池，便于对电池进行均衡管理，确保电池的一致性，延长电池的使用寿命和增加电池统一使用的效率。
应该理解的是，虽然图1-6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-6中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，一种电池***，包括电池管理模块、电池和充放电模块；电池管理模块分别电连接电池和充放电模块；充放电模块电连接电池。电池管理模块用于保证电池工作在合适的参数范围内，在对采集到的电池电压、温度、电流等信息进行处理后，完成电池组的充放电管理、均衡控制、热管理与控制、电池信息显示和故障的诊断与处理等功能，还会实时估计电池组的荷电状态、健康状态、放电峰值功率状态和能量状态。电池用于存电放电，有多个电池单元并联或串联构成。充放电模块用于控制电池放电或充电。
电池管理模块用于实现以下步骤：
获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值；
在电池***开始工作时，采集电池的初始电压值；
基于第一电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于充电过程的第一初始能量状态；
基于第二电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于放电过程的第二初始能量状态；
根据第一当前能量状态和第二当前能量状态，获取电池的初始能量状态估算值；
若电池***的工作状态为充电状态，则获取电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值；
若当前充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，则将当前充电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。
需要说明的是，电池管理模块还用于本申请电池荷电状态监测方法其它步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。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、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。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一种电池能量状态监测方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图7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，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值；
在电池***开始工作时，采集电池的初始电压值；
基于第一电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于充电过程的第一初始能量状态；
基于第二电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于放电过程的第二初始能量状态；
根据第一当前能量状态和第二当前能量状态，获取电池的初始能量状态估算值；
若电池***的工作状态为充电状态，则获取电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值；
若当前充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，则将当前充电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值；
在电池***开始工作时，采集电池的初始电压值；
基于第一电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于充电过程的第一初始能量状态；
基于第二电压-能量状态曲线和初始电压值，获取电池对应于放电过程的第二初始能量状态；
根据第一当前能量状态和第二当前能量状态，获取电池的初始能量状态估算值；
若电池***的工作状态为充电状态，则获取电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据内阻值、当前时间充电电流值、当前时间充电电压值、第一初始能量状态和电池的额定能量，获取电池的当前充电能量状态实时值；
若当前充电能量状态实时值大于或等于初始能量状态估算值，则将当前充电能量状态实时值作为电池的当前能量状态实际值。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、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
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，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池能量状态监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值；
在电池***开始工作时，采集电池的初始电压值；
基于所述第一电压-能量状态曲线和所述初始电压值，获取所述电池对应于充电过程的第一初始能量状态；
基于所述第二电压-能量状态曲线和所述初始电压值，获取所述电池对应于放电过程的第二初始能量状态；
根据所述第一当前能量状态和所述第二当前能量状态，获取所述电池的初始能量状态估算值；
若所述电池***的工作状态为充电状态，则获取所述电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据所述内阻值、所述当前时间充电电流值、所述当前时间充电电压值、所述第一初始能量状态和所述电池的额定能量，获取所述电池的当前充电能量状态实时值；
若所述当前充电能量状态实时值大于或等于所述初始能量状态估算值，则将所述当前充电能量状态实时值作为所述电池的当前能量状态实际值。
2.根据权利要求1所述的电池能量状态监测方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
若所述当前充电能量状态实时值小于所述初始能量状态估算值，将所述第一初始能量状态更新为所述当前充电能量状态实时值，根据所述内阻值、下一充电电流值、下一充电电压值、更新后的所述第一初始能量状态和所述电池的额定能量，获取所述电池的下一充电能量状态实时值，直至所述下一充电能量状态实时值大于或等于更新后的所述初始能量状态估算值。
3.根据权利要求1所述的电池能量状态监测方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
若所述电池***的工作状态为放电状态，则获取所述电池的当前放电电流值和当前放电电压值，并根据所述内阻值、所述当前放电电流值、所述当前放电电压值、所述第二初始能量状态和所述电池的额定能量，获取所述电池的当前放电能量状态实时值；
若所述当前放电能量状态实时值大于或等于所述初始能量状态估算值，则将所述当前放电能量状态实时值作为所述电池的当前能量状态实际值。
4.根据权利要求3所述的电池能量状态监测方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
若所述当前放电能量状态实时值大于所述初始能量状态估算值，将所述第二初始能量状态更新为所述当前放电能量状态实时值，根据所述内阻值、下一放电电流值、下一放电电压值、更新后的所述第二初始能量状态和所述电池的额定能量，获取所述电池的下一放电能量状态实时值，直至所述下一放电能量状态实时值小于或等于更新后的所述初始能量状态估算值。
5.根据权利要求1所述的电池能量状态监测方法，其特征在于，获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值的步骤中，基于以下步骤获取所述内阻值：
控制所述电池放空电，控制放空电后的所述电池充满电；
按预设倍率控制充满电的所述电池放电预设比例能量，并静置预设时间；
循环控制静置后的所述电池按所述预设倍率放电与充电，且放电过程与充电过程之间静置所述预设时间，直至所述电池的能量状态小于预设结束能量；
采集所述电池循环放电与充电过程中的放电平均电流值、充电平均电流值、放电前电压值、放电后电压值、充电前电压值和充电后电压值；
根据所述放电平均电流值、所述放电前电压值和所述放电后电压值，获取所述电池的放电内阻值；
根据所述充电平均电流值、所述充电前电压值和所述充电后电压值，获取所述电池的充电内阻值；
获取所述放电内阻值和所述充电内阻值的平均值，并将所述平均值作为所述内阻值。
6.根据权利要求1所述的电池能量状态监测方法，其特征在于，获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值的步骤中，基于以下步骤获取所述第一电压-能量状态曲线：
控制所述电池放空电；
按预设充电倍率控制所述电池充电预设比例能量；
控制充电后的所述电池静置预设静置时间，并在静置所述预设静置时间后，采集所述电池的第一当前次电压和第一当前次剩余能量；
根据所述第一当前次剩余能量，获取所述电池的第一当前次能量状态；
控制所述电池依次按所述预设充电倍率充电所述预设比例能量，直至达到所述电池充满电，获取多组所述第一当前次电压和所述第一当前次能量状态；
对多组所述第一当前次电压和所述第一当前次能量状态进行拟合，获取第一电压-能量状态曲线。
7.根据权利要求1所述的电池能量状态监测方法，其特征在于，获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值的步骤中，基于以下步骤获取所述第二电压-能量状态曲线：
控制所述电池充满电；
按预设放电倍率控制所述电池放电预设比例能量；
控制放电后的所述电池静置预设静置时间，并在静置所述预设静置时间后，采集所述电池的第二当前次电压和第二当前次剩余能量；
根据所述第二当前次剩余能量，获取所述电池的第二当前次能量状态；
控制所述电池依次按所述预设放电倍率放电所述预设比例能量，直至达到所述电池的截止电压，获取多组所述第二当前次电压和所述第二当前次能量状态；
对多组所述第二当前次电压和所述第二当前次能量状态进行拟合，获取第二电压-能量状态曲线。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的电池能量状态监测方法，其特征在于，若所述电池***的工作状态为充电状态，则获取所述电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据所述内阻值、所述当前时间充电电流值、所述当前时间充电电压值、所述第一初始能量状态和所述电池的额定能量，获取所述电池的当前充电能量状态实时值的步骤中，根据以下公式获取所述当前充电能量状态实时值：
其中，SOE充电实时表示所述当前充电能量状态实时值；SOE充表示第一初始能量状态；t1表示充电结束时间点；t0表示充电开始时间点；t 表示时间点；i 表示当前的充电电流；u 表示当前的充电电压；R总表示所述内阻值；EN表示所述电池的额定能量。
9.根据权利要求3或4所述的电池能量状态监测方法，其特征在于，若所述电池***的工作状态为放电状态，则获取所述电池的当前放电电流值和当前放电电压值，并根据所述内阻值、所述当前放电电流值、所述当前放电电压值、所述第二初始能量状态和所述电池的额定能量，获取所述电池的当前放电能量状态实时值的步骤中，根据以下公式获取所述当前放电能量状态实时值：
其中，SOE放电实时表示所述当前放电能量状态实时值；SOE放表示第二初始能量状态；T1表示放电结束时间点；T0表示放电开始时间点；T 表示时间点；I 表示当前的放电电流；U 表示当前的放电电压；R总表示所述内阻值；EN表示所述电池的额定能量。
10.一种电池***，其特征在于，包括电池管理模块、电池和充放电模块；所述电池管理模块分别电连接所述电池和所述充放电模块；所述充放电模块电连接所述电池；所述电池管理模块用于实现以下步骤：
获取电池充电过程的第一电压-能量状态曲线、电池放电过程的第二电压-能量状态曲线以及电池的内阻值；
在电池***开始工作时，采集电池的初始电压值；
基于所述第一电压-能量状态曲线和所述初始电压值，获取所述电池对应于充电过程的第一初始能量状态；
基于所述第二电压-能量状态曲线和所述初始电压值，获取所述电池对应于放电过程的第二初始能量状态；
根据所述第一当前能量状态和所述第二当前能量状态，获取所述电池的初始能量状态估算值；
若所述电池***的工作状态为充电状态，则获取所述电池的当前时间充电电流值和当前时间充电电压值，并根据所述内阻值、所述当前时间充电电流值、所述当前时间充电电压值、所述第一初始能量状态和所述电池的额定能量，获取所述电池的当前充电能量状态实时值；
若所述当前充电能量状态实时值大于或等于所述初始能量状态估算值，则将所述当前充电能量状态实时值作为所述电池的当前能量状态实际值。
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林仕立;宋文吉;吕杰;冯自平;: "基于电池SOE预测电动汽车的续驶里程", 电池, no. 03, pages 13 - 15 *

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CN116540115B (zh) 2023-09-26

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