一种锂电池SOC的估算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术申请公开了一种锂电池SOC的估算方法及装置，涉及电池管理领域，为解决电动平衡车在常规使用以及充放电状态下SOC估算不准确的问题。该方法主要包括：根据锂电池的充放电过程建立数学模型，计算锂电池的SOC‑OCV曲线；计算初始SOC参数；获取锂电池的充放电电流；判断锂电池的运行状态；记录当前电压，并查找运行状态对应的延时时间；记录经过延时时间后的更新电压；计算当前电压与更新电压的电压差；计算初始SOC参数与更新电压在SOC‑OCV曲线中对应的更新SOC参数的变化幅度；如果满足修正条件，则计算修正SOC参数；将初始SOC参数与修正SOC参数相加，生成估算SOC参数。本申请主要应用于电动平衡车的电池管理系统中。

A Method and Device for Estimating SOC of Lithium Battery

The invention discloses a method and device for estimating SOC of lithium batteries, which relates to the field of battery management, in order to solve the problem of inaccurate estimation of SOC of electric balancing vehicle in conventional use and charging and discharging state. This method mainly includes: establishing a mathematical model according to the charging and discharging process of lithium batteries, calculating the SOC_OCV curve of lithium batteries; calculating the initial SOC parameters; obtaining the charging and discharging current of lithium batteries; judging the operation status of lithium batteries; recording the current voltage and finding the corresponding delay time of operation status; recording the updated voltage after the delay time; calculating the current voltage and the updated electricity. Voltage difference; Calculate the change range of initial SOC parameters and update voltage corresponding to updated SOC parameters in SOC_OCV curve; Calculate the modified SOC parameters if the correction conditions are satisfied; Add the initial SOC parameters and the modified SOC parameters to generate the estimated SOC parameters. This application is mainly applied to the battery management system of the electric balance vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池SOC的估算方法及装置
本申请涉及电池管理领域，尤其涉及一种锂电池SOC的估算方法及装置。
技术介绍
目前越来越多的电动平衡车在大众生活中普及使用，随着其应用范围也越来越广，对其续航能力的要求也越来越高。为了保证电动平衡车的续航能力，必须要保证电池管理系统(BatteryManagementSystem，BMS)的可靠性，而荷电状态(StateOfCharge，SOC)能够为BMS续航里程估计、延长电池寿命、提高电池利用率等提供有效的支持。由于锂电池的自身特性，在电动平衡车急进或急刹过程中，其负载值不断变化，导致放电电流也不断变化，且无法确定电池模型对各状态下放电曲线对应的边界，从而不能准确估算SOC，因此无法预测锂电池自身的健康状态，使得电池不能得到有效保护，大大增加了电池损坏的概率。现有技术中，经常使用的是开路电压法，安培积分法和卡尔曼滤波算法。开路电压法依据电池在长时间静置的条件下，其端电压与SOC有相对固定的函数关系，所以根据开路电压来估算SOC的准确性较高，但是需要静置的时间需要很长，无法适应实际使用中，不断变化的情况，因些SOC的精准性比较低下。安培法在初始状态不了解情况下，BMS是很难准确估算电池的使用状态和SOC值的，并且在变电流或者工作电流剧变的情况下，电流法适应性较差。因此，电动平衡车在实际使用过程中如何准确估算SOC是一种亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请提供了一种锂电池SOC的估算方法及装置，以解决电动平衡车在常规使用以及充放电状态下SOC估算不准确的问题。第一方面，本申请提供了一种锂电池SOC的估算方法，该方法包括：根据锂电池的充放电过程建立数学模型，计算所述锂电池的SOC-OCV曲线；如果所述锂电池的当前电压小于预置最低电压，则将所述初始SOC参数设置为0；如果所述当前电压不小于预置最低电压，则根据所述SOC-OCV曲线计算所述初始SOC参数；获取所述锂电池的充放电电流；根据所述充放电电流与预置运行电流的比较结果，判断所述锂电池的运行状态，所述运行状态包括静置状态、充电状态和放电状态；记录所述当前电压，并查找所述运行状态对应的延时时间；记录经过所述延时时间后的更新电压；计算所述当前电压与所述更新电压的电压差；计算所述初始SOC参数与所述更新电压在所述SOC-OCV曲线中对应的更新SOC参数的变化幅度；如果所述运行状态为静置状态，则当所述电压差大于预置电压差时，计算修正SOC参数，所述修正SOC参数为所述初始SOC参数与所述更新SOC参数的差值，与第一预置比例系数的乘积；如果所述运行状态为充电状态，则当所述电压差大于所述预置电压差且所述变化幅度大于第一预置幅度时，计算修正SOC参数，所述修正SOC参数为所述初始SOC参数与所述更新SOC参数的差值，与第一预置比例系数的乘积；如果所述运行状态为放电状态，则当所述电压差大于所述预置电压差、所述更新电压小于预置电压临界值且所述变化幅度大于第一预置幅度时，或者，当所述电压差大于所述预置电压差、所述更新电压不小于预置电压临界值且所述变化幅度大于第二预置幅度时，计算修正SOC参数，所述修正SOC参数为所述初始SOC参数与所述更新SOC参数的差值，与第一预置比例系数的乘积；将所述初始SOC参数与所述修正SOC参数相加，生成估算SOC参数。结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述根据锂电池的充放电过程建立数学模型，计算所述锂电池的SOC-OCV曲线之前，所述方法还包括：在所述锂电池上电时，根据锂电池参数设置满容量值；所述生成估算SOC参数之后，所述方法还包括：更新所述锂电池的满容量值；重新计算所述锂电池的SOC-OCV曲线。结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述更新锂电池的满容量值，包括：如果所述锂电池的运行状态为放电状态，则计算所述锂电池的第一估算SOC参数；当所述锂电池放电结束时，计算所述锂电池的第二估算SOC参数；计算所述第一估算SOC参数与第二估算SOC参数的容量差；如果所述容量差大于第二预置比例的所述满容量值，则根据所述容量差和第二估算SOC参数，重新计算所述满容量值。结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述计算所述锂电池的第一估算SOC参数，包括：根据安培积分法计算所述锂电池的第一估算SOC参数；所述计算所述锂电池的第二估算SOC参数，包括：根据安培积分法计算所述锂电池的第二估算SOC参数。结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述计算所述锂电池的第二估算SOC参数之后，所述方法还包括：如果所述第二估算SOC参数小于所述预置最低电压，则将所述第二估算SOC参数重置为0值；如果所述第二估算SOC参数不小于所述预置最低电压，则以所述第二估算SOC参数和所述第一估算SOC参数的比值作为变化比例，重置所述第二估算SOC参数。第二方面，本申请还提供了一种锂电池SOC的估算装置，所述装置包括用于执行第一方面各种实现方式中方法步骤的模块。第三方面，本申请还提供了一种终端，包括：处理器及存储器；所述处理器可以执行所述存储器中所存储的程序或指令，从而实现以第一方面各种实现方式所述锂电池SOC的估算方法。第四方面，本申请还提供了一种存储介质，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可实现包括本申请提供的锂电池SOC的估算方法各实施例中的部分或全部步骤。本申请提供的一种锂电池SOC的估算方法及装置，通过计算锂电池的SOC-OCV曲线，然后根据当前电压与预置最低电压的比较结果，计算或设置初始SOC参数，然后获取锂电池的充放电电流，然后根据充放电电流与预置运行电流的比较结果，判断锂电池的运行状态，然后记录当前电压并查找运行状态对应的延时时间，再记录经过延时时间后的更新电压，然后在计算当前电压与更新电压的电压差，然后计算初始SOC参数与更新电压在SOC-OCV曲线中对应的更新SOC参数的变化幅度，再根据运行状态计算修正SOC参数，最后将输出SOC参数和修正SOC参数相加，生成估算SOC参数。在计算修正SOC参数时，与现有技术相比，本申请能够根据锂电池的不同状态，采用不同的方法判断以开路电压值为根据计算的SOC参数是否需要补偿，如果需要补偿则将修正SOC参数设置为初始SOC参数与更新SOC参数的差值，与一定的比例系数的乘积，在初始SOC参数的基础上以修正SOC参数进行修正补偿，以提高估算SOC参数的准确性。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请提供的一种锂电池SOC的估算方法流程图；图2为本申请提供的另一种锂电池SOC的估算方法流程图；图3为本申请提供的一种锂电池SOC的估算装置组成框图；图4为本申请提供的另一种锂电池SOC的估算装置组成框图；图5为本申请提供的一种满容量值更新单元的组成框图。具体实施方式电动平衡车的动力是有锂电池提供的，通过设置BMS系统以保证电动平衡车的续航能力，而SOC能够为BMS续航里程估计、延长电池寿命、提供电池利用率等提供有效的支持，所以本申请提供了一种锂电池SOC的估算方法及装置。参见图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池SOC的估算方法，其特征在于，所述方法包括：根据锂电池的充放电过程建立数学模型，计算所述锂电池的SOC‑OCV曲线；如果所述锂电池的当前电压小于预置最低电压，则将所述初始SOC参数设置为0；如果所述当前电压不小于预置最低电压，则根据所述SOC‑OCV曲线计算所述初始SOC参数；获取所述锂电池的充放电电流；根据所述充放电电流与预置运行电流的比较结果，判断所述锂电池的运行状态，所述运行状态包括静置状态、充电状态和放电状态；记录所述当前电压，并查找所述运行状态对应的延时时间；记录经过所述延时时间后的更新电压；计算所述当前电压与所述更新电压的电压差；计算所述初始SOC参数与所述更新电压在所述SOC‑OCV曲线中对应的更新SOC参数的变化幅度；如果所述运行状态为静置状态，则当所述电压差大于预置电压差时，计算修正SOC参数，所述修正SOC参数为所述初始SOC参数与所述更新SOC参数的差值，与第一预置比例系数的乘积；如果所述运行状态为充电状态，则当所述电压差大于所述预置电压差且所述变化幅度大于第一预置幅度时，计算修正SOC参数，所述修正SOC参数为所述初始SOC参数与所述更新SOC参数的差值，与第一预置比例系数的乘积；如果所述运行状态为放电状态，则当所述电压差大于所述预置电压差、所述更新电压小于预置电压临界值且所述变化幅度大于第一预置幅度时，或者，当所述电压差大于所述预置电压差、所述更新电压不小于预置电压临界值且所述变化幅度大于第二预置幅度时，计算修正SOC参数，所述修正SOC参数为所述初始SOC参数与所述更新SOC参数的差值，与第一预置比例系数的乘积；将所述初始SOC参数与所述修正SOC参数相加，生成估算SOC参数。...

【技术特征摘要】
1.一种锂电池SOC的估算方法，其特征在于，所述方法包括：根据锂电池的充放电过程建立数学模型，计算所述锂电池的SOC-OCV曲线；如果所述锂电池的当前电压小于预置最低电压，则将所述初始SOC参数设置为0；如果所述当前电压不小于预置最低电压，则根据所述SOC-OCV曲线计算所述初始SOC参数；获取所述锂电池的充放电电流；根据所述充放电电流与预置运行电流的比较结果，判断所述锂电池的运行状态，所述运行状态包括静置状态、充电状态和放电状态；记录所述当前电压，并查找所述运行状态对应的延时时间；记录经过所述延时时间后的更新电压；计算所述当前电压与所述更新电压的电压差；计算所述初始SOC参数与所述更新电压在所述SOC-OCV曲线中对应的更新SOC参数的变化幅度；如果所述运行状态为静置状态，则当所述电压差大于预置电压差时，计算修正SOC参数，所述修正SOC参数为所述初始SOC参数与所述更新SOC参数的差值，与第一预置比例系数的乘积；如果所述运行状态为充电状态，则当所述电压差大于所述预置电压差且所述变化幅度大于第一预置幅度时，计算修正SOC参数，所述修正SOC参数为所述初始SOC参数与所述更新SOC参数的差值，与第一预置比例系数的乘积；如果所述运行状态为放电状态，则当所述电压差大于所述预置电压差、所述更新电压小于预置电压临界值且所述变化幅度大于第一预置幅度时，或者，当所述电压差大于所述预置电压差、所述更新电压不小于预置电压临界值且所述变化幅度大于第二预置幅度时，计算修正SOC参数，所述修正SOC参数为所述初始SOC参数与所述更新SOC参数的差值，与第一预置比例系数的乘积；将所述初始SOC参数与所述修正SOC参数相加，生成估算SOC参数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据锂电池的充放电过程建立数学模型，计算所述锂电池的SOC-OCV曲线之前，所述方法还包括：在所述锂电池上电时，根据锂电池参数设置满容量值；所述生成估算SOC参数之后，所述方法还包括：更新所述锂电池的满容量值；重新计算所述锂电池的SOC-OCV曲线。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述更新锂电池的满容量值，包括：如果所述锂电池的运行状态为放电状态，则计算所述锂电池的第一估算SOC参数；当所述锂电池放电结束时，计算所述锂电池的第二估算SOC参数；计算所述第一估算SOC参数与第二估算SOC参数的容量差；如果所述容量差大于第二预置比例的所述满容量值，则根据所述容量差和第二估算SOC参数，重新计算所述满容量值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述锂电池的第一估算SOC参数，包括：根据安培积分法计算所述锂电池的第一估算SOC参数；所述计算所述锂电池的第二估算SOC参数，包括：根据安培积分法计算所述锂电池的第二估算SOC参数。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述锂电池的第二估算SOC参数之后，所述方法还包括：如果所述第二估算SOC参数小于所述预置最低电压，则将所述第二估算SOC参数重置为0值；如果所述第二估算SOC参数不小于所述预置最低电压，则以所述第二估算SOC参数和所述第一估算SOC参数的比值作为变化比例，重置所述第二估算SOC参数。6.一种锂电池SOC的估算装置，其特征在于，所述装置包括：SOC-OCV曲线计算单元，用于根据锂电池的充放电过程建立数学模型，计算所述锂电池的SOC-OCV曲线；初始SOC参数设置单元，用于如果所述锂电池的当前电压小于预置最低电压，则将所述初始SOC参数设置为0；初始SOC参数计算单元，用于如果所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓敦，阮进鹏，吴国庆，
申请(专利权)人：福建云众动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35