一种动力电池组荷电状态估算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种动力电池组荷电状态在线估算方法及系统，方法包括：根据动力电池组的最高单体电压、最高单体电压、当前电流、预设的直流内阻查询表以及开路电压预估公式计算得出最高、最低单体电池对应的开路电压；根据开路电压查询预设OCV‑SOV曲线得到最高、最低荷电状态；对最高、最低荷电状态进行加权计算得到动力电池组的综合荷电状态，并结合电池组的充放电状态来确定动力电池组的目标荷电状态，将上电时刻的目标荷电状态设置为电池组初始的预估荷电状态；在充放电的过程中，若目标荷电状态改变，则控制电池组按照预设的调节步长由预估荷电状态向变化后的目标荷电状态过渡。本发明专利技术可以在线预估动力电池组的荷电状态，提高动力电池组的充放电能力。

Method and system for estimating state of charge of power battery pack

The invention provides an on-line estimation method and system for the charging state of a power battery pack. The method includes: calculating the open-circuit voltage corresponding to the highest and the lowest single cell battery according to the maximum cell voltage, the highest cell voltage, the current, the preset inquiry table of the DC internal resistance and the open-circuit voltage prediction formula of the power battery pack; According to the open-circuit voltage query preset OCV_SOV curve to get the highest and lowest state of charge; the highest and lowest state of charge are weighted to get the comprehensive state of charge of the power battery pack, combined with the battery pack charge and discharge state to determine the target state of charge of the power battery pack, the target state of charge at the time of charge is set. Set it as the initial predicted state of charge; if the target state changes during charging and discharging, the control battery group transits from the predicted state of charge to the changed target state according to the preset adjusting step. The invention can on-line predict the charging state of the power battery pack and improve the charging and discharging capacity of the power battery pack.

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池组荷电状态估算方法及系统
本专利技术属于储能设备
，尤其涉及一种动力电池组荷电状态估算方法及系统。
技术介绍
电池的SOC(Stateofcharge，荷电状态)是指电池的剩余电量与实际容量的百分比。随着电动汽车的不断普及，电池SOC的估算在电动汽车的应用领域也变得越来越重要，动力电池的SOC被用来反映电池的剩余可用电量状况，对电动汽车而言起着传统燃油汽车表的作用，精确可靠的SOC估算值，不仅可以增强用户对电动汽车的操控性和舒适度，同时其作为电动汽车能量管理系统不可或缺的决策因素，也是优化电动汽车能量管理、提高电池容量和能量利用率、防止电池过充和过放、保障电池在使用过程中的安全性和使用寿命的重要参数。对于电动汽车而言，电池管理系统是电动汽车中的一个重要部件，在线估算出电池的荷电状态是电池管理系统的关键问题之一。开路电压法是预测电动汽车用电池初始荷电状态最为常用和有效的方法，开路电压法是首先利用电池的静态开路特性放电实现测得开路电压OCV与电池的荷电状态之间的对应关系，得到SOC-OCV曲线，再由开路电压通过查询SOC-OCV曲线得到电池对应的荷电状态，该方法简单易行，对于处于静置状态的电池能够很好的估算其SOC值，然而该方法需要长时间静置处理，不能进行在线预估值。另外一种常用的预估电池荷电状态的技术方案是自学习开路电压法，自学习开路电压法主要是根据二次电池状态自学习实时更新SOC-OCV曲线，来预测当前电池SOC。用任意一段时间内检测的电压和电流直接计算电池内阻，再以此计算各工况点的开路电压，最后根据计算结果判断是否需要自学习，选择是否更新当前SOC-OCV曲线和当前SOC。然而，这种自学习开路电压法计算的电池内阻采用的是任意时间内电压和电流，计算精度不高，通过自学习更新的SOC-OCV曲线，没有考虑电池组中各个单体电池的一致性差异和电池组的当前电量，会造成SOC精度累积误差，使整个计算过程处于开环状态，影响电池组的充放电能力。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种动力电池组荷电状态估算方法及系统，旨在解决现有的SOC估算方法存在的无法实现在线预估以及预估精度不高，容易造成累积误差，影响电池组的充放电能力的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种动力电池组荷电状态在线估算方法，包括：获取动力电池组中的最高单体电压、最低单体电压以及当前电流；根据所述最高单体电压和当前电流查询预设的直流内阻查询表得到最高单体电压所对应的第一单体电池的第一直流内阻；根据所述最高单体电压、所述当前电流、所述第一直流内阻以及预设的开路电压预估公式计算得出所述第一单体电池的第一开路电压；根据所述第一开路电压查询预设的开路电压与荷电状态的对应关系得到所述第一单体电池的第一荷电状态；根据所述最低单体电压和当前电流查询预设的直流内阻查询表得到最低单体电压所对应的第二单体电池的第二直流内阻；根据所述最低单体电压、所述当前电流、所述第二直流内阻以及预设的开路电压预估公式计算得出所述第二单体电池的第二开路电压；根据所述第二开路电压查询预设的开路电压与荷电状态的对应关系得到所述第二单体电池的第二荷电状态；对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算得到所述动力电池组的综合荷电状态；获取所述动力电池组当前的充放电状态，并根据所述充放电状态、所述第一荷电状态、所述第二荷电状态以及所述综合荷电状态获取所述动力电池组当前的目标荷电状态；将所述动力电池组进行充放电初始时刻计算得到的目标荷电状态设置为所述动力电池组初始的预估荷电状态；在所述动力电池组进行充放电的过程中，若所述目标荷电状态发生变化，则控制所述动力电池组按照预设的调节步长由所述预估荷电状态向变化后的目标荷电状态过渡。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种动力电池组荷电状态在线估算系统，包括：采集单元，用于获取动力电池组中的最高单体电压、最低单体电压以及当前电流；第一直流内阻查询单元，用于根据所述最高单体电压和当前电流查询预设的直流内阻查询表得到最高单体电压所对应的第一单体电池的第一直流内阻；第一开路电压计算单元，用于根据所述最高单体电压、所述当前电流、所述第一直流内阻以及预设的开路电压预估公式计算得出所述第一单体电池的第一开路电压；第一荷电状态查询单元，用于根据所述第一开路电压查询预设的开路电压与荷电状态的对应关系得到所述第一单体电池的第一荷电状态；第二直流内阻查询单元，用于根据所述最低单体电压和当前电流查询预设的直流内阻查询表得到最低单体电压所对应的第二单体电池的第二直流内阻；第二开路电压计算单元，用于根据所述最低单体电压、所述当前电流、所述第二直流内阻以及预设的开路电压预估公式计算得出所述第二单体电池的第二开路电压；第二荷电状态查询单元，用于根据所述第二开路电压查询预设的开路电压与荷电状态的对应关系得到所述第二单体电池的第二荷电状态；加权计算单元，用于对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算得到所述动力电池组的综合荷电状态；目标荷电状态获取单元，用于获取所述动力电池组当前的充放电状态，并根据所述充放电状态、所述第一荷电状态、所述第二荷电状态以及所述综合荷电状态获取所述动力电池组当前的目标荷电状态；初始预估值获取单元，用于将所述动力电池组进行充放电初始时刻计算得到的目标荷电状态设置为所述动力电池组初始的预估荷电状态；过渡单元，用于在所述动力电池组进行充放电的过程中，若所述目标荷电状态发生变化，则控制所述动力电池组按照预设的调节步长由所述预估荷电状态向变化后的目标荷电状态过渡。本专利技术实施例由于首先通过预设的开路电压预估公式实时计算出动力电池组中最高单体电压电池和最低单体电压电池所对应的第一开路电压和第二开路电压，然后根据第一开路电压和第二开路电压查询预设的开路电压与荷电状态的对应关系获得最高单体电压电池的第一荷电状态和最低单体电压电池的第二荷电状态；对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算得到所述动力电池组的综合荷电状态；最后获取所述动力电池组当前的充放电状态，并根据所述充放电状态、所述第一荷电状态、所述第二荷电状态以及所述综合荷电状态获取所述动力电池组当前的目标荷电状态；将所述动力电池组进行充放电初始时刻计算得到的目标荷电状态设置为所述动力电池组初始的预估荷电状态；在所述动力电池组进行充放电的过程中，若所述目标荷电状态发生变化，则控制所述动力电池组按照预设的调节步长由所述预估荷电状态向变化后的目标荷电状态过渡，从而可以实现在线预估动力电池组的荷电状态，提高了荷电状态的预估精度，并且能够在避免动力电池组过充和过放的同时提高动力电池组的充放电能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种动力电池组荷电状态在线估算方法的示意流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种动力电池组荷电状态在线估算方法中采用DCR法测直流内阻的实验测量原理图；图3是本专利技术实施例提供的一种动力电池组荷电状态在线估算方法中采用DCR法测直流内阻获得的不同电压、电流下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池组荷电状态在线估算方法，其特征在于，包括：获取动力电池组中的最高单体电压、最低单体电压以及当前电流；根据所述最高单体电压和当前电流查询预设的直流内阻查询表得到最高单体电压所对应的第一单体电池的第一直流内阻；根据所述最高单体电压、所述当前电流、所述第一直流内阻以及预设的开路电压预估公式计算得出所述第一单体电池的第一开路电压；根据所述第一开路电压查询预设的开路电压与荷电状态的对应关系得到所述第一单体电池的第一荷电状态；根据所述最低单体电压和当前电流查询预设的直流内阻查询表得到最低单体电压所对应的第二单体电池的第二直流内阻；根据所述最低单体电压、所述当前电流、所述第二直流内阻以及预设的开路电压预估公式计算得出所述第二单体电池的第二开路电压；根据所述第二开路电压查询预设的开路电压与荷电状态的对应关系得到所述第二单体电池的第二荷电状态；对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算得到所述动力电池组的综合荷电状态；获取所述动力电池组当前的充放电状态，并根据所述充放电状态、所述第一荷电状态、所述第二荷电状态以及所述综合荷电状态获取所述动力电池组当前的目标荷电状态；将所述动力电池组进行充放电初始时刻计算得到的目标荷电状态设置为所述动力电池组初始的预估荷电状态；在所述动力电池组进行充放电的过程中，若所述目标荷电状态发生变化，则控制所述动力电池组按照预设的调节步长由所述预估荷电状态向变化后的目标荷电状态过渡。...

【技术特征摘要】
1.一种动力电池组荷电状态在线估算方法，其特征在于，包括：获取动力电池组中的最高单体电压、最低单体电压以及当前电流；根据所述最高单体电压和当前电流查询预设的直流内阻查询表得到最高单体电压所对应的第一单体电池的第一直流内阻；根据所述最高单体电压、所述当前电流、所述第一直流内阻以及预设的开路电压预估公式计算得出所述第一单体电池的第一开路电压；根据所述第一开路电压查询预设的开路电压与荷电状态的对应关系得到所述第一单体电池的第一荷电状态；根据所述最低单体电压和当前电流查询预设的直流内阻查询表得到最低单体电压所对应的第二单体电池的第二直流内阻；根据所述最低单体电压、所述当前电流、所述第二直流内阻以及预设的开路电压预估公式计算得出所述第二单体电池的第二开路电压；根据所述第二开路电压查询预设的开路电压与荷电状态的对应关系得到所述第二单体电池的第二荷电状态；对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算得到所述动力电池组的综合荷电状态；获取所述动力电池组当前的充放电状态，并根据所述充放电状态、所述第一荷电状态、所述第二荷电状态以及所述综合荷电状态获取所述动力电池组当前的目标荷电状态；将所述动力电池组进行充放电初始时刻计算得到的目标荷电状态设置为所述动力电池组初始的预估荷电状态；在所述动力电池组进行充放电的过程中，若所述目标荷电状态发生变化，则控制所述动力电池组按照预设的调节步长由所述预估荷电状态向变化后的目标荷电状态过渡。2.如权利要求1所述的动力电池组荷电状态在线估算方法，其特征在于，所述预设的开路电压预估公式为：UOCV＝V+I*ZDCIR；其中：UOCV为开路电压，V为采集的单体电压，I为当前电流，ZDCIR为直流内阻。3.如权利要求1所述的动力电池组荷电状态在线估算方法，其特征在于，所述对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算得到所述动力电池组的综合荷电状态包括：判断所述当前电流是否大于或等于第一电流阈值且小于或等于第二电流阈值，其中所述第二电流阈值大于所述第一电流阈值；若所述当前电流阈值小于所述第一电流阈值，则所述第一荷电状态的权重大于所述第二荷电状态的权重；若所述当前电流大于或等于第一电流阈值且小于或等于第二电流阈值，则所述第一荷电状态的权重等于所述第二荷电状态的权重；若所述当前电流大于所述第二电流阈值，则所述第一荷电状态的权重小于所述第二荷电状态的权重。4.如权利要求1所述的动力电池组荷电状态在线估算方法，其特征在于，所述根据所述充放电状态、所述第一荷电状态、所述第二荷电状态以及所述综合荷电状态获取所述动力电池组当前的目标荷电状态包括：在放电状态下：判断所述第二荷电状态是否大于或等于第一预设电量阈值且小于或等于第二预设电量阈值，其中所述第二预设电量阈值大于所述第一预设电量阈值；若所述第二荷电状态小于所述第一预设电量阈值，则将所述第二荷电状态作为所述动力电池组当前的目标荷电状态；若所述第二荷电状态大于或等于所述第一预设电量阈值且小于或等于所述第二预设电量阈值，则将所述综合荷电状态作为所述动力电池组当前的目标荷电状态；若所述第二荷电状态大于所述第二预设电量阈值，则将所述第一荷电状态作为所述动力电池组当前的目标荷电状态；在充电状态下：判断所述第一荷电状态是否小于或等于第三预设电量阈值；若所述第一荷电状态小于或等于所述第三预设电量阈值，则将所述综合荷电状态作为所述动力电池组当前的目标荷电状态；若所述第一荷电状态大于所述第三预设电量阈值，则将所述第一荷电状态作为所述动力电池组当前的目标荷电状态。5.如权利要求1所述的动力电池组荷电状态在线估算方法，其特征在于，若所述目标荷电状态发生变化，则控制所述动力电池组按照预设的调节步长由所述预估荷电状态向变化后的目标荷电状态过渡包括：若所述目标荷电状态发生变化，则获取变化后的目标荷电状态；计算所述动力电池组当前的预估荷电状态与所述变化后的目标荷电状态之间的差值；判断所述差值是否满足预设的荷电状态过渡条件；若满足预设的荷电状态过渡条件，则根据所述差值控制所述动力电池组按照预设的调节步长由当前的预估荷电状态过渡到变化后的目标荷电状态。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉玉波，凌和平，陈昊，陶雷，陈本洁，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44