CN117665615A - 电池荷电状态确定方法、确定装置、监测***及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本公开是关于一种电池荷电状态确定方法、电池荷电状态确定装置、电池荷电状态监测***及存储介质。该电池荷电状态确定方法，包括：根据电池充电或放电时的当前电流，确定电池的第一荷电状态；根据电池充电或放电时的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定电池的第二荷电状态；根据电池的第一荷电状态、电池的第二荷电状态及权重值，确定电池的当前荷电状态；其中，权重值用于确定电池的第一荷电状态与电池的第二荷电状态之间的比重分配。本申请中，在确定电池的第一荷电状态及电池的第二荷电状态后，通过权重值分配调整最后的当前荷电状态，有利于过去和将来的两种荷电状态SOC进行融合，同时减小了两种SOC的误差。
Description
技术领域
本公开涉及电子技术领域，尤其涉及一种电池荷电状态确定方法、电池荷电状态确定装置、电池荷电状态监测***及存储介质。
背景技术
随着电子技术发展，电子终端一般都携带有供电电池。电池在利用的时候，为了提高电池使用寿命和供电效率，有时候会需要监测电池的荷电状态。电池的荷电状态(stateof charge，SOC)是电池最重要的参数，其可以反应电池的目前状态，用于电池剩余电量的显示，对于用户使用具有重要的意义。
发明内容
本公开提供一种电池荷电状态确定方法、电池荷电状态确定装置、电池荷电状态监测***及存储介质。
本公开实施例的第一方面，提供一种电池荷电状态确定方法，包括：
根据电池充电或放电时的当前电流，确定所述电池的第一荷电状态；
根据所述电池充电或放电时的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定所述电池的第二荷电状态，其中所述当前电流及所述当前电压由同一充电过程或同一放电过程中确定；
根据所述电池的第一荷电状态、所述电池的第二荷电状态及权重值，确定所述电池的当前荷电状态；其中，所述权重值用于确定所述电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重分配。
在一些实施例中，所述根据所述电池的第一荷电状态、所述电池的第二荷电状态及权重值，确定所述电池的当前荷电状态，包括：
根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间，及划分的模糊域，确定出所述权重值；其中所述模糊域根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间建立；且所述模糊域至少包含有权重值与所述当前电流及所述当前电流的持续时间之间的对应关系。
在一些实施例中，所述模糊域根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间建立，包括：
根据论域划分采用模糊推理机建立与所述当前电流、所述当前电流的持续时间关联的权重值规则库；其中，所述权重值规则库中包含有与所述当前电流及所述当前电流的持续时间关联的权重值。
在一些实施例中，所述根据电池充电或放电时的当前电流，确定所述电池的第一荷电状态，包括：
基于所述电池充电或放电时当前电流的持续时间，对所述当前电流进行积分，确定所述电池的第一荷电状态。
在一些实施例中，所述根据所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定所述电池的第二荷电状态，包括：
输入所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，至融合容量模型，确定出所述电池的第二荷电状态；其中，所述融合容量模型由所述电池充放电过程中各历史电压数据及历史放电深度数据与历史电池剩余容量间的关联关系确定。
在一些实施例中，所述基于所述电池充电或放电时当前电流的持续时间，对所述当前电流进行积分，确定所述电池的第一荷电状态，包括：
对当前电流的所述持续时间内，对所述当前电流进行容量积分；
基于所述持续时间内的容量积分、电池的总容量及所述电池在当前电流前荷电状态，得到所述电池当前电流下的第一荷电状态。
在一些实施例中，所述输入所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，至融合容量模型，确定出所述电池的第二荷电状态，包括：
确定所述当前电压是否大于所述电池的关机电压；
若所述当前电压大于所述电池的关机电压，则更新当前荷电状态下所述电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系中所涉及到的参数；所述参数至少包括：
当前荷电状态下所述电池的温度、当前荷电状态下所述电池的内阻。
本公开实施例的第二方面提供一种电池荷电状态确定装置，包括：
第一处理单元，用于根据电池充电或放电时的当前电流，确定所述电池的第一荷电状态；
第二处理单元，用于根据所述电池充电或放电时的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定所述电池的第二荷电状态，其中所述当前电流及所述当前电压由同一充电过程或同一放电过程中确定；
第三处理单元，用于根据所述电池的第一荷电状态、所述电池的第二荷电状态及权重值，确定所述电池的当前荷电状态；其中，所述权重值用于确定所述电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重分配。
在一些实施例中，所述第三处理单元，用于
根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间，及划分的模糊域，确定出所述权重值；其中所述模糊域根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间建立；且所述模糊域至少包含有权重值与所述当前电流及所述当前电流的持续时间之间的对应关系。
在一些实施例中，所述第三处理单元，用于根据论域划分采用模糊推理机建立与所述当前电流、所述当前电流的持续时间关联的权重值规则库；其中，所述权重值规则库中包含有与所述当前电流及所述当前电流的持续时间关联的权重值。
在一些实施例中，所述第一处理单元，用于
基于所述电池充电或放电时当前电流的持续时间，对所述当前电流进行积分，确定所述电池的第一荷电状态。
在一些实施例中，所述第二处理单元，用于
输入所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，至融合容量模型，确定出所述电池的第二荷电状态；其中，所述融合容量模型由所述电池充放电过程中各历史电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系确定。
在一些实施例中，所述第一处理单元，用于
在当前电流的所述持续时间内，对所述当前电流进行容量积分；
基于所述持续时间内的容量积分、电池的总容量及所述电池在当前电流前荷电状态，得到所述电池当前电流下的第一荷电状态。
在一些实施例中，所述第二处理单元，用于
确定所述当前电压是否大于所述电池的关机电压；
若所述当前电压大于所述电池的关机电压，则更新当前荷电状态下所述电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系中所涉及到的参数；所述参数至少包括：
当前荷电状态下所述电池的温度、当前荷电状态下所述电池的内阻。
本公开实施例的第三方面提供一种电池荷电状态监测***，包括：
处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行第一方面所述方法的步骤。
本公开实施例的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本公开实施例中的电池荷电状态确定方法，包括：根据电池充电或放电时的当前电流，确定电池的第一荷电状态；根据电池充电或放电时的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定电池的第二荷电状态；根据电池的第一荷电状态、电池的第二荷电状态及权重值，确定电池的当前荷电状态；其中，权重值用于确定电池的第一荷电状态与电池的第二荷电状态之间的比重分配。本申请中，在根据电池充电或放电时的当前电流，确定电池的第一荷电状态；根据电池充电或放电时的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定电池的第二荷电状态后，通过权重值分配调整最后的当前荷电状态，有利于过去和将来的两种荷电状态SOC进行融合，同时减小了两种SOC的误差。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电池荷电状态确定方法流程图一。
图2是根据一示例性实施例示出的一种电池荷电状态确定流程示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种电池荷电状态确定方法流程图二。
图4是根据一示例性实施例示出的一种电池的第二荷电状态确定方法流程图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种电池荷电状态确定装置结构示意图。
图6是根据一示例性实施例示出的终端设备应用场景示意图。
图7是根据一示例性实施例示出的一种终端设备的设备框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置的例子。
随着电子技术发展，电子终端一般都携带有供电电池。电池在利用的时候，为了提高电池使用寿命和供电效率，有时候会需要监测电池的荷电状态。电池的荷电状态(stateof charge，SOC)是电池最重要的参数，其可以反应电池的目前状态，用于电池剩余电量的显示，对于用户使用具有重要的意义。
本公开实施例提供一种电池荷电状态确定方法。图1是根据一示例性实施例示出的一种电池荷电状态确定方法流程图一。如图1所示，电池荷电状态确定方法包括：
步骤10、根据电池充电或放电时的当前电流，确定所述电池的第一荷电状态；
步骤11、根据所述电池充电或放电时的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定所述电池的第二荷电状态，其中所述当前电流及所述当前电压由同一充电过程或同一放电过程中确定；
步骤12、根据所述电池的第一荷电状态、所述电池的第二荷电状态及权重值，确定所述电池的当前荷电状态；其中，所述权重值用于确定所述电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重分配。
本公开实施例中，第一荷电状态由对电池充电或放电时的当前电流进行安时积分得到，第一荷电状态是对电池的过去状态的确定；
第二荷电状态为电池剩余容量的确定。本申请是上述两种荷电状态的融合，是在线剩余容量计算和安时积分融合的SOC确定方法。在剩余容量计算中将电池剩余状态进行确定，安时积分将电池的过去状态进行确定，过去和将来一起进行融合，能够将两者的误差均缩小，提升了SOC确定的精度；并且利用模糊控制将其融合，电流作为输入变量，提升了工况的适应性。
本公开实施例中，确定当前电流和当前电压时，是基于同一电池状态下的确定，例如同一充电状态下确定，或同一放电状态下确定。
本公开实施例中，权重值用于所述电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重分配。在确定电池最终的荷电状态时，通过权重值分配的第一荷电状态及权重值分配的第二荷电状态相结合，得到电池最终的荷电状态。例如在第一荷电状态与第二荷电状态在结合时，根据权重值分配第一荷电状态占第一比例，第二荷电状态占第二比例，则第一荷电状态下的荷电状态值乘以第一比例，与第二荷电状态值乘以第二比例的累加，得到电池最终的荷电状态。荷电状态值用于表征当前电池的荷电状态，即剩余电量占整个电池可充放电总电量的比重。
本公开实施例中，电池荷电状态确定方法用于实时监测电子设备中电池的荷电状态，包括根据所述当前电流进行安时积分，得到所述电池的第一荷电状态，及根据所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定所述电池的第二荷电状态。
本公开实施例中，所述根据所述电池的第一荷电状态、所述电池的第二荷电状态及权重值，确定所述电池的当前荷电状态，包括：
根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间，及划分的模糊域，确定出所述权重值；其中所述模糊域根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间建立；且所述模糊域至少包含有权重值与所述当前电流及所述当前电流的持续时间之间的对应关系。
本公开实施例中，所述模糊域指模糊推理***建立的包含有元素当前电流、所述当前电流的持续时间，及权重值与所述当前电流及所述当前电流的持续时间之间的对应关系的域值范围。
本公开实施例中，所述根据电池充电或放电时的当前电流，确定所述电池的第一荷电状态，包括：
基于所述电池充电或放电时当前电流的持续时间，对所述当前电流进行积分，确定所述电池的第一荷电状态。即对所述当前电流进行安时积分。
本公开实施例中，得到第一荷电状态和第二荷电状态后，根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间，及划分的模糊域，确定出用于确定所述电池进行荷电状态评估时，所述电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重分配的权重值。
在确定权重值时，可将当前电流、所述当前电流的持续时间作为输入，输入到模糊域模型中，输出权重值。本申请中在表征荷电状态时，可采用电池剩余电量的百分比，来表征电池的荷电状态。
本公开实施例中的电池荷电状态确定方法，包括：获取电池充放电时的实时电流，及维持当前电流的持续时间；根据当前电流进行安时积分，得到电池的第一荷电状态；根据电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定电池的第二荷电状态；根据当前电流、当前电流的持续时间，及划分的模糊域，确定出权重值，权重值用于确定电池进行荷电状态评估时，电池的第一荷电状态与电池的第二荷电状态之间的比重分配，其中模糊域根据当前电流、当前电流的持续时间建立；根据电池的第一荷电状态、电池的第二荷电状态及权重值，确定电池的当前荷电状态。本申请中，在通过安时积分法确定出第一荷电状态和根据电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定出第二荷电状态后，通过权重值分配调整最后的当前荷电状态，有利于过去和将来的两种荷电状态SOC进行融合，同时减小了两种SOC的误差。
在一些实施例中，所述模糊域根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间建立，包括：
根据论域划分采用模糊推理机建立与所述当前电流、所述当前电流的持续时间关联的权重值规则库；其中，所述权重值规则库中包含有与所述当前电流及所述当前电流的持续时间关联的权重值。
本公开实施例中，通过当前电流、所述当前电流的持续时间进行论域划分建立对应的权重值规则库，所述权重值规则库中包含有与所述当前电流、所述当前电流的持续时间关联的权重值。
本公开实施例中，“论域”是数理逻辑中的概念。“在一个逻辑***中，所有的个体组成的集合，称为个体域，亦称论域。”在本申请中，论域指的是当前电流、所述当前电流的持续时间及权重值的集合。
本公开实施例中，不同的当前电流、及不同的当前电流的持续时间下，对应的权重值不同。不同权重值在分配电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重时，对应的比重会有不同。
例如，当电池的荷电状态偏向于小电流持续时间长即可认为电池为基本静置态，此时的电池SOC更接近第二荷电状态SOCcap。当电池的荷电状态偏向于大电流持续时间长即可认为电池处于充放电状态，此时电池SOC更接近于第一荷电状态SOCAh。
本公开实施例中，当前电流I、及不同的当前电流的持续时间△t，确定出对应的权重值规则库，具体如下表1所示。L，M，H分别代表低，中，高。本申请中L，M，H分别代表低，中，高，分别代表模糊域中各元素的取值分布排列。例如L低，代表元素在集合整体取值范围中位于数值最低的一段取值范围，M中代表元素在集合整体取值范围中位于数值中间的一段取值范围，H高代表元素在集合整体取值范围中位于数值最高的一段取值范围。例如元素△t而言，整体取值范围为0.2ms～1.0s，则△t取值在0.2ms～0.4ms则为L低，t取值在0.4ms～0.7ms则为M中，△t取值在0.7ms～1.0s则为H高。如此类推，其他元素分类雷同，此仅为示例。
第一个输入变量为电池电流I，分为三段，在此定义模糊集为[L，M，H]，分别为低、中、高状态。第二个变量电池当前电流持续时间△t，越靠近静置状态，电压作为均衡变量就越接近OCV，在此模糊集定为[L，M，H]，代表持续时间短，中，长。因此可根据电池特性得到，小电流持续时间长即可认为电池为基本静置态，此时的电池SOC更接近SOCcap。大电流持续时间长即可认为电池处于充放电状态，此时电池SOC更接近于SOCAh。在此将三个参数当前电流I、及不同的当前电流的持续时间△t，确定出对应的权重值，划分模糊域，划分如下：将所有参数归一化处理，并按[0，1]划分：
表1权重值规则库表
| ω | △t＝L | △t＝M | △t＝H |
| I＝L | H | L | L |
| I＝M | H | M | L |
| I＝H | H | H | M |
通过确定当前电流I、当前电流的持续时间△t，在上述表1已经建立的权重值规则库表中确定出权重值ω取值。
首先进行电池实验数据的采集得到电池工况下电流、电压、温度数据。其次得到电池的安时积分后的SOCAh和容量计算的SOCcap。然后两者进行融合，利用电流数据和电流的时间作为输入，输出为权重值ω；得到电池的加权SOC＝ωSOCAh+(1-ω)SOCcap。
在一些实施例中，所述根据所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定所述电池的第二荷电状态，包括：
输入所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，至融合容量模型，确定出所述电池的第二荷电状态；其中，所述融合容量模型由所述电池充放电过程中各历史电压数据及历史放电深度数据与历史电池剩余容量间的关联关系确定。
本公开实施例中，第二荷电状态下的电池剩余容量与电池的当前电压和当前荷电状态的放电深度有关。在确定第二荷电状态之前先建立融合容量模型，该融合容量模型是根据该电池过去充放电过程中的历史电压数据及对应的历史放电深度数据，以及对应的历史电池剩余容量的变化而建立的。因此在确定该电池当前状态下的第二荷电状态时，根据当前状态下的当前电压及放电深度和融合容量模型，即可确定出上述第二荷电状态。
在确定电池的第二荷电状态时，可以根据融合容量模型，基于输入的电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度得到。融合容量模型由所述电池充放电过程中各历史电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系确定。
其中，第二荷电状态为SOCcap，k+1；
其中，RM为电池当前状态下的电池容量，Cbat为电池的总容量；
RM可采用(公式二)迭代过程进行计算得到，Vclose为设置的关机电压点，仿真到该点即为RM的容量，V为当前状态下的电池电压；tvclose为电池达到关机电压点时的时间，tv为电池当前状态下电池电压对应的时间点；
由上述(公式一)、(公式二)结合得到，其中，△Q为电池单位时间内消耗的容量，Cbat为电池的总容量；
其中，I为电池的当前电流，k为电池充放电时当前电流维持稳定的△t时间输出对应的次数，其中，对应不同的当前电流，对应的电流维持稳定的△t可不同；
其中，OCV(DODk+1,Tk+1)，为电池在当前状态下的开路电压；DODk+1为电池在当前状态下的放电深度；Tk+1为电池在当前状态下的温度；Vk+1为电池当前状态下的当前电压；Rk+1为电池在当前状态下的内阻；其中，OCV(DOD，T)为电池的静态特性曲线，可以根据不同电池容量等标定得到。DOD为根据充放电过程得到的标定值，从满电到放空为DOD从0到100；
由上述(公式三)、(公式四)、(公式五)结合得到，融合容量模型如下：
其中，Tk+1可在电池当前状态下直接测量得到、Rk+1可在电池当前状态下通过测量的当前电流标定得到、Cbat为电池的总容量(已知)、DODk+1、Vk+1可直接测量得到；将DODk+1、Vk+1代入(公式六)，得到电池的第二荷电状态为SOCcap，k+1。通过上述融合容量模型，输入当前荷电状态下的当前电压及放电深度，即可得到有效的第二荷电状态，从而可为下一步与确定得到的第一荷电状态相结合来确定更为准确的电池荷电状态提供有效的数据支持。
在一些实施例中，所述根据所述当前电流进行安时积分，得到所述电池的第一荷电状态，包括：
在当前电流的所述持续时间内，对所述当前电流进行容量积分；
基于所述持续时间内的容量积分、电池的总容量及所述电池在当前电流前荷电状态，得到所述电池当前电流下的第一荷电状态。
本公开实施例中，电池当前电流下的第一荷电状态为SOCAh，k+1；SOCAh，k为电池在当前电流前荷电状态；
其中，Qpass为安时积分的容量，Cbat为电池的总容量(已知)；
其中，I为电池的当前电流，k为电池充放电时当前电流维持稳定的△t时间输出对应的次数，其中，对应不同的当前电流，对应的电流维持稳定的△t可不同；
本公开实施例中，第一荷电状态为通过对当前电流进行安时积分的迭代来确定。即电池充电电开始时，不断确定当前电流的安时积分，然后根据过去已经确定出的电池在当前电流前荷电状态迭代当前的当前电流的安时积分，得到当前的荷电状态。即通过电池在当前电流前荷电状态减去安时积分的容量与电池的总容量的比值，得到电池当前电流下的第一荷电状态，从而可为下一步与确定得到的第二荷电状态相结合来确定更为准确的电池荷电状态提供有效的数据支持。
在一些实施例中，所述输入所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，至融合容量模型，确定出所述电池的第二荷电状态，包括：
确定所述当前电压是否大于所述电池的关机电压；
若所述当前电压大于所述电池的关机电压，则更新当前荷电状态下所述电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系中所涉及到的参数；所述参数至少包括：
当前荷电状态下所述电池的温度、当前荷电状态下所述电池的内阻。
本公开实施例中，在确定电池的第二荷电状态时，需要确定所述当前电压是否大于所述电池的关机电压，如果当前电压大于所述电池的关机电压，则更新当前荷电状态下所述电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系中所涉及到的参数；所述参数至少包括：当前荷电状态下所述电池的温度、当前荷电状态下所述电池的内阻。将DODk+1电池在当前状态下的放电深度、Tk+1电池在当前状态下的温度输入参数更新后的融合容量模型得到电池当前荷电状态下的第二荷电状态。其中，本申请中关机电压指电池放电过程中电池的输出电压值达到临界值时需要停止放电时的电压。此时电池的剩余电量由于过低继续放电会损害电池寿命，因此设置该关机电压。电池的输出电压达到关机电压时，电池终止放电。
图2是根据一示例性实施例示出的一种电池荷电状态确定流程示意图。如图2所示，流程包括：
步骤21、通过计时器检测当前电流I持续稳定的时间，根据当前电流I及当前电流持续稳定的时间进行安时积分，确定电池的第一荷电状态；
步骤22、通过电池当前的当前电压，进行电池剩余容量计算，确定电池的第二荷电状态；
步骤23、对电池的第一荷电状态及第二荷电状态进行模糊融合，通过SOC计算，得到电池的当前荷电状态。
图3是根据一示例性实施例示出的一种电池荷电状态确定方法流程图二。如图3所示，流程包括：
步骤31、实验工况测试，得到不同温度下额定工况的电流电压数据，记录得到开路电压OCV(DOD，T)和当前电压V(DOD，T)；
步骤32、分别进行安时积分模型和容量计算模型的建立；
步骤33、模糊融合，按照电流大小和持续时间作为输入，制定规则表；
步骤34、按照加权系数，进行SOCAh和SOCcap的融合，得到SOC的确定值。
图4是根据一示例性实施例示出的一种电池的第二荷电状态确定方法流程图。如图4所示，流程包括：
步骤41、获取电池数据，至少包括电池的当前电压V；
步骤42、比较当前电压V与电池的关机电压点Vclose之间的大小；
步骤43、若当前电压V大于电池的关机电压点Vclose，则更新RM电池当前状态下的电池容量，以及更新电池在当前状态下的放电深度、电池在当前状态下的内阻、电池在当前状态下开路电压，若当前电压V小于电池的关机电压点Vclose则可确定电池当前状态下的电池容量RM＝0；
步骤44、对步骤43中的内容进行迭代，经过k+1个△t时间后，确定当前电压Vk+1与电池的关机电压点Vclose之间的大小；
步骤45、若当前电压Vk+1大于电池的关机电压点Vclose，则继续更新RM电池当前状态下的电池容量，以及更新电池在当前状态下的放电深度、电池在当前状态下的内阻、电池在当前状态下开路电压，否则若当前电压Vk+1小于电池的关机电压点Vclose，则确定电池当前状态下的电池容量RM＝∫△Qdt。
本公开实施例提供一种电池荷电状态确定装置。图5是根据一示例性实施例示出的一种电池荷电状态确定装置结构示意图。如图5所示，包括：
第一处理单元51，用于第一处理单元，用于根据电池充电或放电时的当前电流，确定所述电池的第一荷电状态；
第二处理单元52，用于根据所述电池充电或放电时的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定所述电池的第二荷电状态，其中所述当前电流及所述当前电压由同一充电过程或同一放电过程中确定；
第三处理单元53，用于根据所述电池的第一荷电状态、所述电池的第二荷电状态及权重值，确定所述电池的当前荷电状态；其中，所述权重值用于确定所述电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重分配。
本公开实施例中，第一荷电状态由对电池充电或放电时的当前电流进行安时积分得到，第一荷电状态是对电池的过去状态的确定；
第二荷电状态为电池剩余容量的确定。本申请是上述两种荷电状态的融合，是在线剩余容量计算和安时积分融合的SOC确定方法。在剩余容量计算中将电池剩余状态进行确定，安时积分将电池的过去状态进行确定，过去和将来一起进行融合，能够将两者的误差均缩小，提升了SOC确定的精度；并且利用模糊控制将其融合，电流作为输入变量，提升了工况的适应性。
本公开实施例中，确定当前电流和当前电压时，是基于同一电池状态下的确定，例如同一充电状态下确定，或同一放电状态下确定。
本公开实施例中，权重值用于所述电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重分配。在确定电池最终的荷电状态时，通过权重值分配的第一荷电状态及权重值分配的第二荷电状态相结合，得到电池最终的荷电状态。例如在第一荷电状态与第二荷电状态在结合时，根据权重值分配第一荷电状态占第一比例，第二荷电状态占第二比例，则第一荷电状态下的荷电状态值乘以第一比例，与第二荷电状态值乘以第二比例的累加，得到电池最终的荷电状态。荷电状态值用于表征当前电池的荷电状态，即剩余电量占整个电池可充放电总电量的比重。
本公开实施例中，电池荷电状态确定装置用于实时监测电子设备中电池的荷电状态，包括根据所述当前电流进行安时积分，得到所述电池的第一荷电状态，及根据所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定所述电池的第二荷电状态。
本公开实施例中，得到第一荷电状态和第二荷电状态后，根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间，及划分的模糊域，确定出用于确定所述电池进行荷电状态评估时，所述电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重分配的权重值。
在确定权重值时，可将当前电流、所述当前电流的持续时间作为输入，输入到模糊域模型中，输出权重值。
本公开实施例中，所述第三处理单元，用于
根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间，及划分的模糊域，确定出所述权重值；其中所述模糊域根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间建立；且所述模糊域至少包含有权重值与所述当前电流及所述当前电流的持续时间之间的对应关系。
本公开实施例中，所述第一处理单元，用于
基于所述电池充电或放电时当前电流的持续时间，对所述当前电流进行积分，确定所述电池的第一荷电状态。本公开实施例中的电池荷电状态确定装置用于：获取电池充放电时的实时电流，及维持当前电流的持续时间；根据当前电流进行安时积分，得到电池的第一荷电状态；根据电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定电池的第二荷电状态；根据当前电流、当前电流的持续时间，及划分的模糊域，确定出权重值，权重值用于确定电池进行荷电状态评估时，电池的第一荷电状态与电池的第二荷电状态之间的比重分配，其中模糊域根据当前电流、当前电流的持续时间建立；根据电池的第一荷电状态、电池的第二荷电状态及权重值，确定电池的当前荷电状态。本申请中，在通过安时积分法确定出第一荷电状态和根据电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定出第二荷电状态后，通过权重值分配调整最后的当前荷电状态，有利于过去和将来的两种荷电状态SOC进行融合，同时减小了两种SOC的误差。
在一些实施例中，所述第三处理单元，用于
根据论域划分采用模糊推理机建立与所述当前电流、所述当前电流的持续时间关联的权重值规则库；其中，所述权重值规则库中包含有与所述当前电流及所述当前电流的持续时间关联的权重值。
本公开实施例中，通过当前电流、所述当前电流的持续时间进行论域划分建立对应的权重值规则库，所述权重值规则库中包含有与所述当前电流、所述当前电流的持续时间关联的权重值。
本公开实施例中，不同的当前电流、及不同的当前电流的持续时间下，对应的权重值不同。不同权重值在分配电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重时，对应的比重会有不同。
例如，当电池的荷电状态偏向于小电流持续时间长即可认为电池为基本静置态，此时的电池SOC更接近第二荷电状态SOCcap。当电池的荷电状态偏向于大电流持续时间长即可认为电池处于充放电状态，此时电池SOC更接近于第一荷电状态SOCAh。
本公开实施例中，当前电流I、及不同的当前电流的持续时间△，确定出对应的权重值规则库，具体如下表1所示。L，M，H分别代表低，中，高。
第一个输入变量为电池电流I，分为三段，在此定义模糊集为[L，M，H]，分别为低、中、高状态。第二个变量电池当前电流持续时间△t，越靠近静置状态，电压作为均衡变量就越接近OCV，在此模糊集定为[L，M，H]，代表持续时间短，中，长。因此可根据电池特性得到，小电流持续时间长即可认为电池为基本静置态，此时的电池SOC更接近SOCcap。大电流持续时间长即可认为电池处于充放电状态，此时电池SOC更接近于SOCAh。在此将三个参数当前电流I、及不同的当前电流的持续时间△t，确定出对应的权重值，划分模糊域，划分如下：将所有参数归一化处理，并按[0，1]划分：
表1权重值规则库表
| ω | △t＝L | △t＝M | △t＝H |
| I＝L | H | L | L |
| I＝M | H | M | L |
| I＝H | H | H | M |
通过确定当前电流I、当前电流的持续时间△t，在上述表1已经建立的权重值规则库表中确定出ω取值。
首先进行电池实验数据的采集得到电池工况下电流、电压、温度数据。其次得到电池的安时积分后的SOCAh和容量计算的SOCcap。然后两者进行融合，利用电流数据和电流的时间作为输入，输出为权重系数ω；得到电池的加权SOC＝ωSOCAh+(1-ω)SOCcap。
在一些实施例中，所述第二处理单元，用于
输入所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，至融合容量模型，确定出所述电池的第二荷电状态；其中，所述融合容量模型由所述电池充放电过程中各历史电压数据及历史放电深度数据与历史电池剩余容量间的关联关系确定。
本公开实施例中，第二荷电状态下的电池剩余容量与电池的当前电压和当前荷电状态的放电深度有关。在确定第二荷电状态时先建立融合容量模型，该融合容量模型是根据该电池过去充放电过程中的历史电压数据及对应的历史放电深度数据，以及对应的历史电池剩余容量的变化而建立的。因此在确定该电池当前状态下的第二荷电状态时，根据当前状态下的当前电压及放电深度和融合容量模型，即可确定出上述第二荷电状态。
在确定电池的第二荷电状态时，可以根据融合容量模型，基于输入的电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，得到。融合容量模型由所述电池充放电过程中各历史电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系确定。
本公开实施例中，第二荷电状态为SOCcap，k+1；
其中，RM为电池当前状态下的电池容量，Cbat为电池的总容量；/>
RM可采用(公式二)迭代过程进行计算得到，Vclose为设置的关机电压点，仿真到该点即为RM的容量，V为当前状态下的电池电压；tvclose为电池达到关机电压点时的时间，tv为电池当前状态下电池电压对应的时间点；
由上述(公式一)、(公式二)结合得到，其中，△Q为电池单位时间内消耗的容量，Cbat为电池的总容量；
其中，I为电池的当前电流，k为电池充放电时当前电流维持稳定的△t时间输出对应的次数，其中，对应不同的当前电流，对应的电流维持稳定的△t可不同；
其中，OCV(DODk+1,Tk+1)，为电池在当前状态下的开路电压；DODk+1为电池在当前状态下的放电深度；Tk+1为电池在当前状态下的温度；Vk+1为电池当前状态下的当前电压；Rk+1为电池在当前状态下的内阻；其中，OCV(DOD，T)为电池的静态特性曲线，可以根据不同电池容量等标定得到。DOD为根据充放电过程得到的标定值，从满电到放空为DOD从0到100；
由上述(公式三)、(公式四)、(公式五)结合得到，融合容量模型如下：
其中，Tk+1可在电池当前状态下直接测量得到、Rk+1可在电池当前状态下通过测量的当前电流标定得到、Cbat为电池的总容量(已知)、DODk+1、Vk+1可直接测量得到；将DODk+1、Vk+1代入(公式六)，得到电池的第二荷电状态为SOCcap，k+1。
在一些实施例中，所述第一处理单元，用于
在当前电流的所述持续时间内，对所述当前电流进行容量积分；
基于所述持续时间内的容量积分、电池的总容量及所述电池在当前电流前荷电状态，得到所述电池当前电流下的第一荷电状态。
本公开实施例中，电池当前电流下的第一荷电状态为SOCAh，k+1；SOCAh，k为电池在当前电流前荷电状态；
其中，Qpass为安时积分的容量，Cbat为电池的总容量(已知)；
其中，I为电池的当前电流，k为电池充放电时当前电流维持稳定的△t时间输出对应的次数，其中，对应不同的当前电流，对应的电流维持稳定的△t可不同。/>
本公开实施例中，第一荷电状态为通过对当前电流进行安时积分的迭代来确定。即电池充电电开始时，不断确定当前电流的安时积分，然后根据过去已经确定出的电池在当前电流前荷电状态迭代当前的当前电流的安时积分，得到当前的荷电状态。即通过电池在当前电流前荷电状态减去安时积分的容量与电池的总容量的比值，得到电池当前电流下的第一荷电状态，从而可为下一步与确定得到的第二荷电状态相结合来确定更为准确的电池荷电状态提供有效的数据支持。
在一些实施例中，所述第二处理单元，用于
确定所述当前电压是否大于所述电池的关机电压；
若所述当前电压大于所述电池的关机电压，则更新当前荷电状态下所述电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系中所涉及到的参数；所述参数至少包括：
当前荷电状态下所述电池的温度、当前荷电状态下所述电池的内阻。
本公开实施例中，在确定电池的第二荷电状态时，需要确定所述当前电压是否大于所述电池的关机电压，如果当前电压大于所述电池的关机电压，则更新当前荷电状态下所述电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系中所涉及到的参数；所述参数至少包括：当前荷电状态下所述电池的温度、当前荷电状态下所述电池的内阻。将DODk+1电池在当前状态下的放电深度、Tk+1电池在当前状态下的温度输入参数更新后的融合容量模型得到电池当前荷电状态下的第二荷电状态。
本公开实施例的第三方面提供一种电池荷电状态监测***，包括：
处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行第一方面所述方法的步骤。
本公开实施例的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。
本公开实施例还提供一种终端设备，包括：
处理器和存储器，所述存储器上存储有能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行各实施例所述方法的步骤。
本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现各实施例所述方法的步骤。
图3是根据一示例性实施例示出的终端设备应用场景示意图。如图3所示，具有显示功能的终端设备101、102可应用于蜂窝网络。在接收到采用蜂窝电路进行无线传输的指示时，停止wifi连接，在接收到停止采用蜂窝电路进行无线传输的指示时，恢复wifi连接。网络环境包括终端设备101、102、wifi接入点103、蜂窝基站104和网络105。)
图4是根据一示例性实施例示出的一种终端设备的设备框图。例如，终端设备设备可以是移动电话，计算机，数字广播终端设备，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
参照图4，终端设备设备可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电力组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。
处理组件802通常控制终端设备设备的整体操作，诸如与触摸，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。
存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在终端设备设备的操作。这些数据的示例包括用于在终端设备设备上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电力组件806为终端设备设备的各种组件提供电力。电力组件806可以包括电源管理***，一个或多个电源，及其他与为终端设备设备生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件808包括在终端设备设备和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当终端设备设备处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜***或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当终端设备设备处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口812为处理组件802和***接口模块之间提供接口，上述***接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为终端设备设备提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到终端设备设备的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如组件为终端设备设备的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测终端设备设备或终端设备设备一个组件的位置改变，用户与终端设备设备接触的存在或不存在，终端设备设备方位或加速/减速和终端设备设备的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件816被配置为便于终端设备设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。终端设备设备可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，4G或5G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理***的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件816包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，终端设备设备可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (16)
1.一种电池荷电状态确定方法，其特征在于，包括：
根据电池充电或放电时的当前电流，确定所述电池的第一荷电状态；
根据所述电池充电或放电时的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定所述电池的第二荷电状态，其中所述当前电流及所述当前电压由同一充电过程或同一放电过程中确定；
根据所述电池的第一荷电状态、所述电池的第二荷电状态及权重值，确定所述电池的当前荷电状态；其中，所述权重值用于确定所述电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重分配。
2.根据权利要求1所述的电池荷电状态确定方法，其特征在于，所述根据所述电池的第一荷电状态、所述电池的第二荷电状态及权重值，确定所述电池的当前荷电状态，包括：
根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间，及划分的模糊域，确定出所述权重值；其中所述模糊域根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间建立；且所述模糊域至少包含有权重值与所述当前电流及所述当前电流的持续时间之间的对应关系。
3.根据权利要求2所述的电池荷电状态确定方法，其特征在于，所述模糊域根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间建立，包括：
根据论域划分采用模糊推理机建立与所述当前电流、所述当前电流的持续时间关联的权重值规则库；其中，所述权重值规则库中包含有与所述当前电流及所述当前电流的持续时间关联的权重值。
4.根据权利要求1所述的电池荷电状态确定方法，其特征在于，所述根据电池充电或放电时的当前电流，确定所述电池的第一荷电状态，包括：
基于所述电池充电或放电时当前电流的持续时间，对所述当前电流进行积分，确定所述电池的第一荷电状态。
5.根据权利要求1所述的电池荷电状态确定方法，其特征在于，所述根据所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定所述电池的第二荷电状态，包括：
输入所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，至融合容量模型，确定出所述电池的第二荷电状态；其中，所述融合容量模型由所述电池充放电过程中各历史电压数据及历史放电深度数据与历史电池剩余容量间的关联关系确定。
6.根据权利要求4所述的电池荷电状态确定方法，其特征在于，所述基于所述电池充电或放电时当前电流的持续时间，对所述当前电流进行积分，确定所述电池的第一荷电状态，包括：
在当前电流的所述持续时间内，对所述当前电流进行容量积分；
基于所述持续时间内的容量积分、电池的总容量及所述电池在当前电流前荷电状态，得到所述电池当前电流下的第一荷电状态。
7.根据权利要求5所述的电池荷电状态确定方法，其特征在于，所述输入所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，至融合容量模型，确定出所述电池的第二荷电状态，包括：
确定所述当前电压是否大于所述电池的关机电压；
若所述当前电压大于所述电池的关机电压，则更新当前荷电状态下所述电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系中所涉及到的参数；所述参数至少包括：
当前荷电状态下所述电池的温度、当前荷电状态下所述电池的内阻。
8.一种电池荷电状态确定装置，其特征在于，包括：
第一处理单元，用于根据电池充电或放电时的当前电流，确定所述电池的第一荷电状态；
第二处理单元，用于根据所述电池充电或放电时的当前电压及当前荷电状态的放电深度，确定所述电池的第二荷电状态；
第三处理单元，用于根据所述电池的第一荷电状态、所述电池的第二荷电状态及权重值，确定所述电池的当前荷电状态；其中，所述权重值用于确定所述电池的第一荷电状态与所述电池的第二荷电状态之间的比重分配。
9.根据权利要求8所述的电池荷电状态确定装置，其特征在于，所述第三处理单元，用于
根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间，及划分的模糊域，确定出所述权重值；其中所述模糊域根据所述当前电流、所述当前电流的持续时间建立；且所述模糊域至少包含有权重值与所述当前电流及所述当前电流的持续时间之间的对应关系。
10.根据权利要求9所述的电池荷电状态确定装置，其特征在于，所述第三处理单元，用于根据论域划分采用模糊推理机建立与所述当前电流、所述当前电流的持续时间关联的权重值规则库；其中，所述权重值规则库中包含有与所述当前电流及所述当前电流的持续时间关联的权重值。
11.根据权利要求8所述的电池荷电状态确定装置，其特征在于，所述第一处理单元，用于
基于所述电池充电或放电时当前电流的持续时间，对所述当前电流进行积分，确定所述电池的第一荷电状态。
12.根据权利要求8所述的电池荷电状态确定装置，其特征在于，所述第二处理单元，用于
输入所述电池的当前电压及当前荷电状态的放电深度，至融合容量模型，确定出所述电池的第二荷电状态；其中，所述融合容量模型由所述电池充放电过程中各历史电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系确定。
13.根据权利要求11所述的电池荷电状态确定装置，其特征在于，所述第一处理单元，用于
对当前电流进行持续时间内的容量积分；
基于所述持续时间内的容量积分、电池的总容量及所述电池在当前电流前荷电状态，得到所述电池当前电流下的第一荷电状态。
14.根据权利要求12所述的电池荷电状态确定装置，其特征在于，所述第二处理单元，用于
确定所述当前电压是否大于所述电池的关机电压；
若所述当前电压大于所述电池的关机电压，则更新当前荷电状态下所述电压数据及放电深度数据与电池剩余容量间的关联关系中所涉及到的参数；所述参数至少包括：
当前荷电状态下所述电池的温度、当前荷电状态下所述电池的内阻。
15.一种电池荷电状态监测***，其特征在于，包括：
处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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