一种估算动力电池剩余容量的系统及方法技术方案

技术编号:11514549 阅读:91 留言:0更新日期:2015-05-27 22:47
本发明专利技术涉及一种估算动力电池剩余容量的系统及方法,系统包括温度传感器、电流传感器、动力电池、温度调节器、处理器,其中:温度传感器用于实时检测动力电池的温度,并将检测结果传送给处理器;电流传感器用于实时检测动力电池的电流,并将检测结果传送给处理器;处理器,用于根据检测得到的动力电池的温度和动力电池的目标工作温度,生成温度调节信号,将温度调节信号发送给温度调节器;并,根据动力电池的电流,估算动力电池的当前剩余容量;温度调节器,用于根据温度调节信号控制动力电池的工作温度为目标工作温度。通过本发明专利技术提供的系统能够提高估算剩余容量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种估算动力电池剩余容量的系统及方法
本专利技术涉及动力电池领域,尤其涉及一种估算动力电池剩余容量的系统及方法。
技术介绍
为了减少环境污染并缓解日益严重的能源枯竭问题,动力电池作为一种可二次利用的清洁能源正逐步应用于电动车、储能和便携式电源等多个领域。出于对动力电池本身特性和安全方面的考虑,在实际使用中需要配套电池管理系统对动力电池的电压、温度、充放电电流和SOC(StateofCharge,剩余容量)等参数进行实时监控。其中如何估算SOC,是近年来电池组管理系统研究的热点和难点之一。现有的SOC估算方法有很多种,主要有:开路电压法、放电试验法、安时计算法、卡尔曼滤波法和神经网络法等。其中,开路电压法简单易行,在动力电池的充电初期和末期的效果均良好,但由于该方法需要电池长时间静置,无法估算动力电池在使用过程中的SOC。放电实验法是最可靠的SOC估计方法,容易实现,常在实验室中使用,但无法在应用动力电池时计算该动力电池的SOC。安时积分法是在工程实践中最常用的SOC估计方法,直接明显,简单易行,但缺点是有累积误差。卡尔曼滤波法对动力电池模型的精度和用于计算SOC的系统的计算能力要求高。神经网络法需要使用大量的数据进行训练,估计SOC的误差受训练数据和训练方法的影响很大。现有研究表明,温度对电池的实际容量影响很大,低温时实际容量迅速衰减,高温时实际容量迅速增大。而上述的SOC估算方法均未考虑温度对估算SOC的影响,致使现有技术中对SOC的估算的准确性较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种估算动力电池剩余容量的系统及方法,以克服现有技术中未考虑温度对估算SOC的影响,致使现有技术中对SOC的估算的准确性较低的问题。一方面,本专利技术提供一种估算动力电池剩余容量的系统,包括温度传感器、电流传感器、动力电池、温度调节器、处理器,其中:所述温度传感器,用于实时检测所述动力电池的温度,并将检测结果传送给所述处理器;所述电流传感器,用于实时检测所述动力电池的电流,并将检测结果传送给所述处理器;所述处理器,用于根据检测得到的所述动力电池的温度和所述动力电池的目标工作温度,生成温度调节信号,将所述温度调节信号发送给所述温度调节器;并,根据所述动力电池的电流,估算所述动力电池的当前剩余容量;所述温度调节器,用于根据所述温度调节信号控制所述动力电池的工作温度为所述目标工作温度。本专利技术实施例中,估算动力电池剩余容量的系统,通过将动力电池维持在目标工作温度,实现对动力电池的工作温度的控制,从而降低温度对动力电池的实际容量的影响,使得对动力电池的SOC估算的更加准确。进一步的,所述系统还包括电压传感器,用于实时检测所述动力电池的电压,并将检测结果传送给所述处理器;所述处理器进一步用于,根据所述动力电池的电压和所述动力电池的电流,确定所述动力电池的当前实际充放电循环次数;并,根据预先建立的充放电循环次数和目标工作温度之间的对应关系,确定所述当前实际充放电循环次数对应的目标工作温度,并将确定的目标工作温度作为所述动力电池的目标工作温度。进一步的,所述处理器具体用于根据以下方法确定所述动力电池的所述当前实际充放电循环次数:根据所述动力电池的电压,确定所述动力电池的充电截止时刻,和所述动力电池的放电截止时刻,并将一个充电截止时刻视为一次充电的结束,一个放电截止时刻视为一次放电的结束;并,根据所述动力电池的当前充电次数、当前放电次数和以下公式,计算所述动力电池的当前实际充放电循环次数;其中,所述N表示所述动力电池的当前实际充放电循环次数;所述k1表示当前充电次数;所述Cc(k)表示第K次充电电量;所述k2表示当前放电次数;所述CD(k)表示第K次放电电量;所述CT表示预先测试的所述动力电池工作在当前的目标工作温度时的实际电容;所述j1表示第K次充电时对所述动力电池的电流进行采样的次数;所述IC(i)表示第K次充电时对所述动力电池进行第i次采样时的电流的绝对值;所述j2表示第K次放电时对所述动力电池的电流进行采样的次数;所述ID(i)表示第K次放电时对所述动力电池进行第i次采样时的电流的绝对值;所述ΔT表示对所述动力电池的电流进行采样的时间间隔。本专利技术实施例中,考虑到动力电池的老化会对动力电池的实际容量产生影响,可以不将动力电池的温度控制在固定的目标工作温度,而是根据动力电池的当前实际充放电循环次数,将动力电池控制在与该当前实际循环次数对应的目标工作温度,从而实现动态的调整动力电池的工作温度。具体的,当该当前实际循环次数对应的目标工作温度为使得动力电池的实际电容接近标称电容时,可以使动力电池工作在最佳状态,延长动力电池的使用寿命,提高对动力电池的使用效率。进一步的,所述处理器具体用于根据以下方法确定所述动力电池的充电截止时刻,和所述动力电池的放电截止时刻:当所述动力电池的电流为正时,确定所述动力电池处于充电状态;并当所述动力电池的电流为负时,确定所述动力电池处于放电状态;将所述动力电池处于连续充电状态时的最高电压所对应的时刻,确定为一次充电的充电截止时刻;并将所述动力电池处于连续放电状态时的最低电压对应的时刻,确定为一次放电的放电截止时刻。进一步的,所述处理器具体用于根据以下公式估算所述动力电池的当前剩余容量:其中,所述SOC表示所述动力电池的当前剩余容量;所述SOC0表示t0时刻所述动力电池的剩余容量;所述k3表示从所述t0时刻到当前时刻对所述动力电池的电流进行采样的次数;所述Ii表示从所述t0时刻到当前时刻对所述动力电池进行第i次采样时的电流;所述ΔT表示对所述动力电池的电流进行采样的时间间隔;所述Cr表示参考容量。进一步的,所述处理器进一步用于,当估算的当前剩余容量为所述动力电池的电压达到充电截止电压时的剩余容量时,判断估算的所述当前剩余容量,是否小于充电参考值,且当估算的所述当前剩余容量小于充电参考值时,将估算的所述当前剩余容量,修正为所述充电参考值;和/或,当估算的当前剩余容量为所述动力电池的电压达到放电截止电压时的剩余容量时,判断估算的所述当前剩余容量,是否大于放电参考值,且当估算的所述当前剩余容量大于放电参考值时,将估算的所述当前剩余容量修正为所述放电参考值。本专利技术实施例,通过对估算的SOC进行修正,以降低累积误差,从而提高估算SOC的准确性。进一步的,所述处理器进一步用于,当所述动力电池处于连续静置状态的时长大于等于预设时长时,获取所述电压传感器检测得到的所述动力电池的开路电压;根据预先建立的开路电压、剩余容量以及所述动力电池的温度之间的三维对应关系,确定检测得到的所述开路电压和所述动力电池的温度对应的剩余容量,并将所述估算的当前剩余容量修正为根据所述三维对应关系确定的剩余容量。本专利技术实施例,通过对估算的SOC进行修正,以降低累积误差,从而提高估算SOC的准确性。进一步的,所述处理器进一步用于,在修正估算的当前剩余容量之后,根据以下公式对用于估算当前剩余容量的所述参考容量进行修正:其中,所述C'r表示修正后的参考容量;所述j3表示将所述动力电池从所放电截止电压一直充电至充电截止电压的过程中,对所述动力电池的电流进行采样的次数;所述IC(i)表示第i次采样时的电流的绝对值;所述j4表示将所述动力电池从充电截止电压一直放本文档来自技高网...
一种估算动力电池剩余容量的系统及方法

【技术保护点】
一种估算动力电池剩余容量的系统,其特征在于:包括温度传感器、电流传感器、动力电池、温度调节器、处理器,其中:所述温度传感器,用于实时检测所述动力电池的温度,并将检测结果传送给所述处理器;所述电流传感器,用于实时检测所述动力电池的电流,并将检测结果传送给所述处理器;所述处理器,用于根据检测得到的所述动力电池的温度和所述动力电池的目标工作温度,生成温度调节信号,将所述温度调节信号发送给所述温度调节器;并,根据所述动力电池的电流,估算所述动力电池的当前剩余容量;所述温度调节器,用于根据所述温度调节信号控制所述动力电池的工作温度为所述目标工作温度。

【技术特征摘要】
1.一种估算动力电池剩余容量的系统,其特征在于:包括温度传感器、电流传感器、动力电池、温度调节器、处理器,其中:所述温度传感器,用于实时检测所述动力电池的温度,并将检测结果传送给所述处理器;所述电流传感器,用于实时检测所述动力电池的电流,并将检测结果传送给所述处理器;所述处理器,用于根据检测得到的所述动力电池的温度和所述动力电池的目标工作温度,生成温度调节信号,将所述温度调节信号发送给所述温度调节器;并,根据所述动力电池的电流,估算所述动力电池的当前剩余容量;所述温度调节器,用于根据所述温度调节信号控制所述动力电池的工作温度为所述目标工作温度;所述处理器具体用于根据以下方式确定所述动力电池的目标工作温度:根据预先建立的充放电循环次数和目标工作温度之间的对应关系,确定当前实际充放电循环次数对应的目标工作温度,并将确定的目标工作温度作为所述动力电池的目标工作温度;所述处理器进一步用于,当估算的当前剩余容量为所述动力电池的电压达到充电截止电压时的剩余容量时,判断估算的所述当前剩余容量,是否小于充电参考值,且当估算的所述当前剩余容量小于充电参考值时,将估算的所述当前剩余容量,修正为所述充电参考值;和/或,当估算的当前剩余容量为所述动力电池的电压达到放电截止电压时的剩余容量时,判断估算的所述当前剩余容量,是否大于放电参考值,且当估算的所述当前剩余容量大于放电参考值时,将估算的所述当前剩余容量修正为所述放电参考值。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括电压传感器,用于实时检测所述动力电池的电压,并将检测结果传送给所述处理器;所述处理器进一步用于,根据所述动力电池的电压和所述动力电池的电流,确定所述动力电池的当前实际充放电循环次数。3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述处理器具体用于根据以下方法确定所述动力电池的所述当前实际充放电循环次数:根据所述动力电池的电压,确定所述动力电池的充电截止时刻,和所述动力电池的放电截止时刻,并将一个充电截止时刻视为一次充电的结束,一个放电截止时刻视为一次放电的结束;并,根据所述动力电池的当前充电次数、当前放电次数和以下公式,计算所述动力电池的当前实际充放电循环次数;其中,其中,所述N表示所述动力电池的当前实际充放电循环次数;所述k1表示当前充电次数;所述Cc(k)表示第K次充电电量;所述k2表示当前放电次数;所述CD(k)表示第K次放电电量;所述CT表示预先测试的所述动力电池工作在当前的目标工作温度时的实际电容;所述j1表示第K次充电时对所述动力电池的电流进行采样的次数;所述IC(i)表示第K次充电时对所述动力电池进行第i次采样时的电流的绝对值;所述j2表示第K次放电时对所述动力电池的电流进行采样的次数;所述ID(i)表示第K次放电时对所述动力电池进行第i次采样时的电流的绝对值;所述ΔT表示对所述动力电池的电流进行采样的时间间隔。4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述处理器具体用于根据以下方法确定所述动力电池的充电截止时刻,和所述动力电池的放电截止时刻:当所述动力电池的电流为正时,确定所述动力电池处于充电状态;并当所述动力电池的电流为负时,确定所述动力电池处于放电状态;将所述动力电池处于连续充电状态时的最高电压所对应的时刻,确定为一次充电的充电截止时刻;并将所述动力电池处于连续放电状态时的最低电压对应的时刻,确定为一次放电的放电截止时刻。5.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述处理器具体用于根据以下公式估算所述动力电池的当前剩余容量:其中,所述SOC表示所述动力电池的当前剩余容量;所述SOC0表示t0时刻所述动力电池的剩余容量;所述k3表示从所述t0时刻到当前时刻对所述动力电池的电流进行采样的次数;所述Ii表示从所述t0时刻到当前时刻对所述动力电池进行第i次采样时的电流;所述ΔT表示对所述动力电池的电流进行采样的时间间隔;所述Cr表示参考容量。6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述处理器进一步用于,当所述动力电池处于连续静置状态的时长大于等于预设时长时,获取所述电压传感器检测得到的所述动力电池的开路电压;根据预先建立的开路电压、剩余容量以及所述动力电池的温度之间的三维对应关系,确定检测得到的所述开路电压和所述动力电池的温度对应的剩余容量,并将所述估算的当前剩余容量修正为根据所述三维对应关系确定的剩余容量。7.根据权利要求5-6中任一所述的系统,其特征在于,所述处理器进一步用于,在修正估算的当前剩余容量之后,根据以下公式对用于估算当前剩余容量的所述参考容量进行修正:其中,所述Cr'表示修正后的参考容量;所述j3表示将所述动力电池从所放电截止电压一直充电至充电截止电压的过程中,对所述动力电池的电流进行采样的次数;所述IC(i)表示第i次采样时的电流的绝对值;所述j4表示将所述动力电池从充电截止电压一直放电至放电...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘娟林明王星华黄卜夫
申请(专利权)人:智慧城市系统服务中国有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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