車用電池荷電狀態的確定方法及裝置的製作方法
2023-04-23 18:25:16
專利名稱：車用電池荷電狀態的確定方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電動汽車領域，具體地，涉及一種車用電池荷電狀態的確定方法及裝置。
背景技術：
隨著世界石油短缺問題的日益加劇和溫室效應危害的逐年加大，各國越來越關注其他新能源動力的汽車，例如，電動汽車。目前電動汽車主要有三種類型純電動汽車、混合動力電動汽車、和燃料電池電動汽車。這三種電動汽車都裝配有儲能電池，在行駛過程中利用儲能電池中的電能。在電動汽車的行駛過程中需要對S0C(state of charge，荷電狀態)進行監測，保證其維持在合理的範圍內，防止由於過充電或過放電對電池的損傷，並且隨時預報電動汽車儲能電池剩餘的能量或者儲能電池的荷電狀態。其中，SOC也稱為電池的電量狀態，是儲能電池使用一段時間或長期擱置不用後的剩餘容量與其完全充電狀態的容量的比值，常用百分數表示，控制儲能電池運行時必須考慮其荷電狀態。SOC是電動車輛運行過程中非常重要的參數。對於純電動車輛，SOC數據是防止電池過充和過放的主要依據；對於混合動力、電動車輛，電池組SOC數據是整車控制策略的主要依據。SOC值的大小直接反映電池所處的狀態，據此可以限定電池的最大放電電流並預估電動車的行駛裡程，例如，SOC = I即表示為電池充滿狀態。目前對SOC的檢測，國內外採用的方法主要有放電試驗法、安時計量法、開路電壓法、負載電壓法、電化學阻抗譜法、內阻法、神經網絡法和卡爾曼濾波法。其中，放電試驗法是在實驗室中用於確定試驗開始和試驗結束時刻SOC的常用方法，但無法在實際操作中使用；安時計量法在目前電動汽車上最為常用，但是安時計量法的估計精度並不令人滿意，主要有以下三個原因1.難於準確估計電池的初始SOC ;2.電流測量誤差對方法準確性影響明顯；3.必須考慮充放電效率的影響；而開路電壓法、負載電壓法、電化學阻抗譜法、內阻法、神經網絡法也由於其各自的缺點，很少在實際操作中應用。綜上所述，目前還無法在電動車輛工作狀態下實時確定S0C，從而限制了電動車輛的應用。
發明內容
本發明實施例的主要目的在於提供一種車用電池荷電狀態的確定方法及裝置，以解決現有技術中的無法在電動車輛工作狀態下實時確定S0C、從而限制電動車輛應用的問題。為了實現上述目的，本發明實施例提供一種車用電池SOC的確定方法，該方法包括獲取所述車用電池的電壓信號、溫度信號、電流信號以及SOC初始值；根據獲取的電壓信號、溫度信號、電流信號和SOC歷史數據確定當前車用電池內阻；根據獲取的電壓信號和電流信號判斷所述車用電池的當前狀態，所述的當前狀態包括充電狀態、放電狀態以及穩定狀態；如果所述車用電池的當前狀態是充電狀態或放電狀態，則根據所述SOC初始值、電流信號以及當前車用電池內阻確定所述車用電池的SOC當前值；如果所述車用電池的當前狀態是穩定狀態，根據所述的溫度信號確定SOC與開路電壓的關係，並根據所述SOC與開路電壓的關係確定所述車用電池的SOC當前值。具體地，根據獲取的電壓信號和電流信號判斷所述車用電池的當前狀態包括周期性獲取所述車用電池的多個電壓值和電流值；對所述的多個電壓值和電流值進行單因素方差分析；根據所述的單因素方差分析結果判斷所述車用電池當前狀態的離散程度；如果離散程度小於預定值，則判斷所述車用電池的當前狀態為穩定狀態，否則，所述車用電池的當前狀態為充電狀態或放電狀態；如果所述的電流值為正電流，則判斷所述車用電池的當前狀態為放電狀態，如果所述的電流值為負電流，則判斷所述車用電池的當前狀態為充電狀態。通過如下公式對所述的多個電壓值和電流值進行單因素方差分析a(xt) = 2^EilX1 -E(X; )]2}，其中，Xi = P (kli+Vi), P為方差估算係數，k補償因子，Ii為電 流，Vi為電池箱均值單體電壓，i為採樣次數。上述根據所述SOC初始值、電流信號以及當前車用電池內阻確定所述車用電池的SOC當前值包括根據所述的電流信號以及充電或放電時間確定SOC變化值；根據所述的當前車用電池內阻確定動態補償電量；根據所述SOC初始值、SOC變化值以及動態補償電量確定所述車用電池的SOC當前值。優選地，根據獲取的電壓信號、溫度信號、電流信號和SOC歷史數據確定當前車用電池內阻包括對所述的電壓信號、溫度信號、電流信號和SOC歷史數據採用反向傳播網絡自適應模式神經網絡的方式確定當前車用電池內阻。本發明實施例還提供一種車用電池SOC的確定裝置，所述裝置包括電池信息獲取單元，用於獲取所述車用電池的電壓信號、溫度信號、電流信號以及SOC初始值；電池內阻獲取單元，用於根據獲取的電壓信號、溫度信號、電流信號和SOC歷史數據確定當前車用電池內阻；電池狀態判斷單元，用於根據獲取的電壓信號和電流信號判斷所述車用電池的當前狀態，所述的當前狀態包括充電狀態、放電狀態以及穩定狀態；soc當前值確定單元，用於如果所述車用電池的當前狀態是充電狀態或放電狀態，則根據所述SOC初始值、電流信號以及當前車用電池內阻確定所述車用電池的SOC當前值；如果所述車用電池的當前狀態是穩定狀態，則根據所述的溫度信號確定SOC與開路電壓的關係，並根據所述SOC與開路電壓的關係確定所述車用電池的SOC當前值。具體地，所述的電池狀態判斷單元包括電壓電流值獲取模塊，用於周期性獲取所述車用電池的多個電壓值和電流值；單因素方差分析模塊，用於對所述的多個電壓值和電流值進行單因素方差分析；離散程度判斷模塊，用於根據所述的單因素方差分析結果判斷所述車用電池當前狀態的離散程度；電池狀態判斷模塊，用於如果離散程度小於預定值，則判斷所述車用電池的當前狀態為穩定狀態，否則，判斷所述車用電池的當前狀態為充電狀態或放電狀態；如果所述的電流值為正電流，則判斷所述車用電池的當前狀態為放電狀態，如果所述的電流值為負電流，則判斷所述車用電池的當前狀態為充電狀態。上述的單因素方差分析模塊通過如下公式進行單因素方差分析
權利要求
1.一種車用電池荷電狀態SOC的確定方法，其特徵在於，所述的方法包括 獲取所述車用電池的電壓信號、溫度信號、電流信號以及SOC初始值； 根據獲取的電壓信號、溫度信號、電流信號和SOC歷史數據確定當前車用電池內阻；根據獲取的電壓信號和電流信號判斷所述車用電池的當前狀態，所述的當前狀態包括充電狀態、放電狀態以及穩定狀態； 如果所述車用電池的當前狀態是充電狀態或放電狀態，則根據所述SOC初始值、電流信號以及當前車用電池內阻確定所述車用電池的SOC當前值； 如果所述車用電池的當前狀態是穩定狀態，則根據所述的溫度信號確定SOC與開路電壓的關係，並根據所述SOC與開路電壓的關係確定所述車用電池的SOC當前值。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，根據獲取的電壓信號和電流信號判斷所述車用電池的當前狀態包括 周期性獲取所述車用電池的多個電壓值和電流值； 對所述的多個電壓值和電流值進行單因素方差分析； 根據所述的單因素方差分析結果判斷所述車用電池當前狀態的離散程度； 如果離散程度小於預定值，則判斷所述車用電池的當前狀態為穩定狀態，否則，所述車用電池的當前狀態為充電狀態或放電狀態；如果所述的電流值為正電流，則判斷所述車用電池的當前狀態為放電狀態，如果所述的電流值為負電流，則判斷所述車用電池的當前狀態為充電狀態。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，通過如下公式對所述的多個電壓值和電流值進行單因素方差分析
4.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，根據所述SOC初始值、電流信號以及當前車用電池內阻確定所述車用電池的SOC當前值包括 根據所述的電流信號以及充電或放電時間確定SOC變化值； 根據所述的當前車用電池內阻確定動態補償電量； 根據所述SOC初始值、SOC變化值以及動態補償電量確定所述車用電池的SOC當前值。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，根據獲取的電壓信號、溫度信號、電流信號和SOC歷史數據確定當前車用電池內阻包括 對所述的電壓信號、溫度信號、電流信號和SOC歷史數據採用反向傳播網絡自適應模式神經網絡的方式確定當前車用電池內阻。
6.一種車用電池荷電狀態SOC的確定裝置，其特徵在於，所述的裝置包括 電池信息獲取單元，用於獲取所述車用電池的電壓信號、溫度信號、電流信號以及SOC初始值； 電池內阻獲取單元，用於根據獲取的電壓信號、溫度信號、電流信號和SOC歷史數據確定當前車用電池內阻； 電池狀態判斷單元，用於根據獲取的電壓信號和電流信號判斷所述車用電池的當前狀態，所述的當前狀態包括充電狀態、放電狀態以及穩定狀態； SOC當前值確定單元，用於如果所述車用電池的當前狀態是充電狀態或放電狀態，則根據所述SOC初始值、電流信號以及當前車用電池內阻確定所述車用電池的SOC當前值；如果所述車用電池的當前狀態是穩定狀態，則根據所述的溫度信號確定SOC與開路電壓的關係，並根據所述SOC與開路電壓的關係確定所述車用電池的SOC當前值。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述的電池狀態判斷單元包括 電壓電流值獲取模塊，用於周期性獲取所述車用電池的多個電壓值和電流值； 單因素方差分析模塊，用於對所述的多個電壓值和電流值進行單因素方差分析； 離散程度判斷模塊，用於根據所述的單因素方差分析結果判斷所述車用電池當前狀態的離散程度； 電池狀態判斷模塊，用於如果離散程度小於預定值，則判斷所述車用電池的當前狀態為穩定狀態，否則，判斷所述車用電池的當前狀態為充電狀態或放電狀態；如果所述的電流值為正電流，則判斷所述車用電池的當前狀態為放電狀態，如果所述的電流值為負電流，則判斷所述車用電池的當前狀態為充電狀態。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述的單因素方差分析模塊通過如下公式進行單因素方差分析
9.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述的SOC當前值確定單元包括 SOC變化值確定模塊，用於根據所述的電流信號以及充電或放電時間確定SOC變化值； 動態補償電量確定模塊，用於根據所述的當前車用電池內阻確定動態補償電量； SOC當前值確定模塊，用於根據所述SOC初始值、SOC變化值以及動態補償電量確定所述車用電池的SOC當前值。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述當前內阻確定模塊具體用於對所述的電壓信號、溫度信號、電流信號和SOC歷史數據採用反向傳播網絡自適應模式神經網絡的方式確定當前車用電池內阻。
全文摘要
本發明提供一種車用電池荷電狀態的確定方法及裝置，其中，該方法包括獲取車用電池的電壓信號、溫度信號、電流信號以及SOC初始值；根據獲取的電壓信號、溫度信號、電流信號和SOC歷史數據確定當前車用電池內阻；根據獲取的電壓信號和電流信號判斷車用電池的當前狀態，當前狀態包括充電狀態、放電狀態以及穩定狀態；如果車用電池的當前狀態是充電狀態或放電狀態，則根據SOC初始值、電流信號以及當前車用電池內阻確定車用電池的SOC當前值；如果車用電池的當前狀態是穩定狀態，則根據溫度信號確定SOC與開路電壓的關係，並根據SOC與開路電壓的關係確定車用電池的SOC當前值。通過本發明，可以實時獲取車用電池的SOC。
文檔編號B60L11/18GK102756661SQ20111010695
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者劉璐, 賈廣清, 趙曉 申請人:北京八愷電氣科技有限公司