電池及電池組的狀態(tài)檢測(cè)方法及裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了一種電池及電池組的狀態(tài)檢測(cè)方法及裝置。本發(fā)明通過(guò)電荷量計(jì)算法和基于電池模型的方法分別獲取電池的第一荷電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)，利用電荷量計(jì)算法在大電流充放電時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度高，而基于電池模型的方法在小電流時(shí)更準(zhǔn)確的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)第一荷電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算獲得能夠更準(zhǔn)確體現(xiàn)電池實(shí)際荷電狀態(tài)的加權(quán)荷電狀態(tài)。本發(fā)明的方案解決了傳統(tǒng)模型法參數(shù)提取困難的問(wèn)題，同時(shí)解決了庫(kù)侖計(jì)法累積誤差的影響，融合了模型法和庫(kù)侖計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
電池及電池組的狀態(tài)檢測(cè)方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電源管理技術(shù)，具體設(shè)計(jì)一種電池及電池組的狀態(tài)檢測(cè)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)對(duì)于便攜終端或戶(hù)外設(shè)備的電源管理至關(guān)重要。以電池的荷 電狀態(tài)(也稱(chēng)為剩余電量百分比，State of Charge，S0C)為例，部分現(xiàn)有技術(shù)采用電池端電 壓分區(qū)法，其根據(jù)電池的端電壓所在區(qū)間給出對(duì)應(yīng)的電池荷電狀態(tài)，這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是只能粗略的顯示電池電量的大致情況，而且在電池充電或放電電流較大時(shí) 誤差非常大。由此，亟需一種更加精確并具有更好的適應(yīng)性的電池或電池組的狀態(tài)測(cè)量方 法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種更加精確的電池及電池組的狀態(tài)測(cè)量方法及裝置。
[0004] 第一方面，提供一種電池的狀態(tài)檢測(cè)方法，所述方法包括：
[0005] 通過(guò)電荷量計(jì)算法獲取第一荷電狀態(tài)，并根據(jù)電池模型以及開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài) 對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取第二荷電狀態(tài)；
[0006] 對(duì)所述第一荷電狀態(tài)和所述第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算獲得加權(quán)荷電狀態(tài)。
[0007] 優(yōu)選地，進(jìn)行加權(quán)計(jì)算所采用的權(quán)重值隨所述電池當(dāng)前的充放電電流變化。
[0008] 優(yōu)選地，所述第一荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第一權(quán)重值隨所述充放電電流的下降而下降， 所述第二荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第二權(quán)重值隨所述充放電電流的下降而上升。
[0009] 優(yōu)選地，所述通過(guò)電荷量計(jì)算法獲取第一荷電狀態(tài)包括：
[0010] 檢測(cè)電池的充放電電流和充放電時(shí)間；
[0011] 獲取當(dāng)前最大電荷量和本次充放電起始電荷量；
[0012] 根據(jù)所述最大電荷量、本次充放電起始電荷量和電池充放電電流和充放電時(shí)間計(jì) 算第一荷電狀態(tài)。
[0013] 優(yōu)選地，所述當(dāng)前最大電荷量根據(jù)在前的充放電過(guò)程中電荷變化量和荷電狀態(tài)變 化量更新獲得，所述荷電狀態(tài)變化量為所述在前的充放電過(guò)程中的第一荷電狀態(tài)的變化量 或第二荷電狀態(tài)的變化量或加權(quán)荷電狀態(tài)的變化量。
[0014] 優(yōu)選地，如果一次充電過(guò)程中的荷電狀態(tài)變化量大于預(yù)定閾值或一次放電過(guò)程中 的荷電狀態(tài)變化量大于預(yù)定閾值，則更新所述當(dāng)前最大電荷量;或者，
[0015] 如果多次充電過(guò)程累計(jì)的所述荷電狀態(tài)變化量大于預(yù)定閾值或多次放電過(guò)程中 累計(jì)的所述荷電狀態(tài)變化量大于預(yù)定閾值，則更新所述當(dāng)前最大電荷量。
[0016] 優(yōu)選地，所述本次充放電起始電荷量根據(jù)所述當(dāng)前最大電荷量和本次充放電起始 時(shí)的荷電狀態(tài)計(jì)算獲得，所述本次充放電起始時(shí)的荷電狀態(tài)為上次充放電后獲得的第一荷 電狀態(tài)或第二荷電狀態(tài)或加權(quán)荷電狀態(tài)。
[0017]優(yōu)選地，所述根據(jù)電池模型以及開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取第二荷電狀態(tài) 包括：
[0018] 根據(jù)當(dāng)前電池內(nèi)阻、電池端電壓以及當(dāng)前電池充放電電流基于電池模型獲取對(duì)應(yīng) 當(dāng)前電池開(kāi)路電壓(0CV);
[0019] 基于所述開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取所述當(dāng)前電池開(kāi)路電壓對(duì)應(yīng)的第二荷 電狀態(tài)。
[0020] 優(yōu)選地，所述當(dāng)前電池內(nèi)阻根據(jù)預(yù)測(cè)電池開(kāi)路電壓、電池端電壓、當(dāng)前電池充放電 電流周期性更新，其中，所述預(yù)測(cè)電池開(kāi)路電壓為基于所述開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲 取的、與當(dāng)前加權(quán)荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電池開(kāi)路電壓。
[0021 ]優(yōu)選地，所述方法還包括：
[0022] 根據(jù)所述加權(quán)荷電狀態(tài)計(jì)算如下電池狀態(tài)參數(shù)的至少一個(gè):剩余電荷量(RM)、相 對(duì)荷電狀態(tài)(RS0C)以及電池剩余可用時(shí)間（TTE)。
[0023] 第二方面，提供一種電池組的狀態(tài)檢測(cè)方法，所述電池組包括至少兩個(gè)串聯(lián)或并 聯(lián)的電池，所述方法包括：
[0024]通過(guò)電荷量計(jì)算法獲取每個(gè)電池的第一荷電狀態(tài)，并根據(jù)電池模型以及開(kāi)路電 壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取每個(gè)電池的第二荷電狀態(tài)；
[0025] 對(duì)每個(gè)電池的所述第一荷電狀態(tài)和所述第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算分別獲得每 個(gè)電池對(duì)應(yīng)的加權(quán)荷電狀態(tài)；
[0026] 根據(jù)每個(gè)電池對(duì)應(yīng)的加權(quán)荷電狀態(tài)計(jì)算所述電池組的荷電狀態(tài)。
[0027]第三方面，提供一種電池組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，所述電池組包括至少兩個(gè)串聯(lián)的電 池，所述方法包括：
[0028] 通過(guò)電荷量計(jì)算法獲取所述電池組的第一荷電狀態(tài)，并根據(jù)電池模型以及開(kāi)路電 壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取電池組的第二荷電狀態(tài)，其中，采用電池組中電池的平均端電壓 計(jì)算電池開(kāi)路電壓；
[0029] 對(duì)所述電池組的第一荷電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算獲得電池組對(duì)應(yīng)的 加權(quán)荷電狀態(tài)。
[0030] 第四方面，提供一種電池或電池組的狀態(tài)檢測(cè)裝置，所述裝置包括處理器，所述處 理器適于執(zhí)行如上所述的方法。
[0031] 通過(guò)電荷量計(jì)算法和基于電池模型的方法分別獲取電池的第一荷電狀態(tài)和第二 荷電狀態(tài)，利用電荷量計(jì)算法在大電流充放電時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度高，而基于電池模型的方法在 小電流時(shí)更準(zhǔn)確的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)第一荷電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算獲得能夠更準(zhǔn) 確體現(xiàn)電池實(shí)際荷電狀態(tài)的加權(quán)荷電狀態(tài)。本發(fā)明的方案解決了傳統(tǒng)模型法參數(shù)提取困難 的問(wèn)題，同時(shí)減小或消除了電荷量計(jì)算法累積誤差的影響，融合了模型法和電荷量計(jì)算法 的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和 優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：
[0033] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電池的檢測(cè)方法的流程圖；
[0034] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例采用的電池模型的示意圖；
[0035] 圖3是0CV-S0C曲線(xiàn)的一個(gè)示例性示意圖；
[0036] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的電池狀態(tài)檢測(cè)方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的信號(hào)流向圖；
[0037] 圖5是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池組的狀態(tài)檢測(cè)方法的流程圖；
[0038] 圖6是本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的電池組的狀態(tài)檢測(cè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 以下基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。在下 文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有 這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。為了避免混淆本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，公知的方法、過(guò) 程、流程、元件和電路并沒(méi)有詳細(xì)敘述。
[0040] 此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說(shuō)明的目的，并且 附圖不一定是按比例繪制的。
[0041] 同時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，在以下的描述中，"電路"是指由至少一個(gè)元件或子電路通過(guò)電氣 連接或電磁連接構(gòu)成的導(dǎo)電回路。當(dāng)稱(chēng)元件或電路"連接到"另一元件或稱(chēng)元件/電路"連接 在"兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間時(shí)，它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中間元件，元件之 間的連接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結(jié)合。相反，當(dāng)稱(chēng)元件"直接耦接到"或"直接連 接到"另一元件時(shí)，意味著兩者不存在中間元件。
[0042]除非上下文明確要求，否則整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的"包括"、"包含"等類(lèi)似 詞語(yǔ)應(yīng)當(dāng)解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義;也就是說(shuō)，是"包括但不限于"的含 義。
[0043] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"等僅用于描述目的，而不 能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，"多個(gè)"的含義 是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0044] 現(xiàn)有技術(shù)中，可以實(shí)時(shí)采樣電池的充放電電流，并通過(guò)積分獲取電池的電荷量變 化，然后根據(jù)電池的總電荷量以及電荷量變化值來(lái)計(jì)算出電池的荷電狀態(tài)。這種方法可稱(chēng) 為電荷量計(jì)算法或庫(kù)侖計(jì)法，其在大電流充放電時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度較高。但是，在充放電電流較 小時(shí)，由于電流計(jì)測(cè)量誤差會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差，同時(shí)這個(gè)測(cè)量誤差會(huì)累積，不能消除。電池存 在自放電現(xiàn)象，這個(gè)電流很小且不可測(cè)量，庫(kù)侖計(jì)法不能計(jì)算這部分電量消耗。
[0045] 另一方面，在現(xiàn)有技術(shù)中，還存在方法通過(guò)構(gòu)建電池模型，并基于可測(cè)量的電池參 數(shù)和電池模型計(jì)算電池的開(kāi)路電壓（Open Circuit Voltage，0CV)，然后根據(jù)電池的S0C-0CV (荷電狀態(tài)-開(kāi)路電壓)關(guān)系曲線(xiàn)/表格獲取對(duì)應(yīng)的荷電狀態(tài)。但是，電池的開(kāi)路電壓模型 有很多種，簡(jiǎn)單的模型無(wú)法完全表征電池的特性，復(fù)雜的模型需要測(cè)量的電池參數(shù)較多，為 方法的應(yīng)用帶來(lái)困難。
[0046] 本發(fā)明的方案解決了傳統(tǒng)模型法參數(shù)提取困難的問(wèn)題，同時(shí)解決了庫(kù)侖計(jì)法累積 誤差的影響，融合了模型法和庫(kù)侖計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)。
[0047] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電池狀態(tài)檢測(cè)方法的流程圖。如圖1所示，所述方法包括：
[0048] 步驟S100、通過(guò)電荷量計(jì)算法獲取第一荷電狀態(tài)，并根據(jù)電池模型以及開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取第二荷電狀態(tài)。
[0049] 應(yīng)理解，第一荷電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)的獲取可以按預(yù)定順序進(jìn)行，也可以同時(shí) 進(jìn)行。
[0050]具體地，第一荷電狀態(tài)可以通過(guò)如下步驟獲?。?br>[0051 ] 步驟110、檢測(cè)電池充放電電流I。
[0052] 根據(jù)電池充放電電流I和充放電時(shí)間A t通過(guò)積分可以得到在充放電時(shí)間內(nèi)電荷 變化量A Q，也可以通過(guò)例如庫(kù)侖計(jì)這樣的電荷量計(jì)算裝置來(lái)獲取電荷變化量A Q。
[0053]步驟120、獲取當(dāng)前最大電荷量&ax和本次充放電起始電荷量Qo。
[0054] 步驟130、根據(jù)所述最大電荷量Qmax、本次充放電起始電荷量Qo和電池充放電電流I 計(jì)算第一荷電狀態(tài)。
[0055] 具體地，根據(jù)如下公式可以計(jì)算獲得第一荷電狀態(tài)：
[0057]也即，通過(guò)本次充放電起始電荷量Qo減去本次充放電時(shí)間內(nèi)的電荷變化量A Q獲 得剩余的電荷量，再用剩余的電荷量除以當(dāng)前最大電荷量(也即電池可存儲(chǔ)的總電荷量)即 可獲得荷電狀態(tài)。
[0058]優(yōu)選地，本次充放電起始電荷量Qo根據(jù)當(dāng)前最大電荷量Qmax和本次充放電起始時(shí) 的荷電狀態(tài)計(jì)算獲得，也即，通過(guò)Qmax*S0C(或在前計(jì)算得到的加權(quán)荷電狀態(tài)CS0C)獲得。其 中，本次充放電起始時(shí)的荷電狀態(tài)可以為上次充放電后獲得的第一荷電狀態(tài)或第二荷電狀 態(tài)或加權(quán)荷電狀態(tài)。
[0059]在實(shí)際使用中，電池的內(nèi)阻會(huì)隨著電池充放電次數(shù)增多而逐漸變大，導(dǎo)致能充入 和放出的電荷量減小。因此，最大電荷量Qmax#隨著電池充放電次數(shù)的增多而減小。如果在 計(jì)算時(shí)始終采用電池出廠(chǎng)時(shí)的值，則會(huì)使得最終計(jì)算的到的荷電狀態(tài)偏小，而且該誤差會(huì) 隨著充放電次數(shù)的增加而不斷增大。為了克服上述問(wèn)題，可以?xún)?yōu)選對(duì)最大電荷量Q max來(lái)進(jìn)行 更新。當(dāng)前最大電荷量Qmax根據(jù)在前的充放電過(guò)程中電池電荷變化量和加權(quán)荷電狀態(tài)變化 量更新獲得。通過(guò)如下公式可以對(duì)最大電荷量^^進(jìn)行更新：
[0061] 其中，A Q是指在前的充放電過(guò)程中電池電荷量的變化值，其通過(guò)充放電電流I積 分獲得(或通過(guò)一個(gè)庫(kù)侖計(jì)積累獲得）。A S0C為A Q對(duì)應(yīng)的充放電過(guò)程中電池荷電狀態(tài)的變 化量，該變化量可以是通過(guò)電荷計(jì)算法獲得第一荷電狀態(tài)的變化量，也可以是通過(guò)模型法 獲得的第二荷電狀態(tài)的變化量，還可以是該次充放電過(guò)程結(jié)束后獲得的加權(quán)荷電狀態(tài)的變 化量。在前的充放電過(guò)程是指當(dāng)前時(shí)刻以前已經(jīng)結(jié)束的充放電過(guò)程。具體地，A Q可以為在 前的一次或多次充電過(guò)程的電池電荷量的變化值，對(duì)應(yīng)地，A S0C為A Q對(duì)應(yīng)的充放電過(guò)程 中電池荷電狀態(tài)的變化量?？蛇x地，A Q還可以為在前的一次或多次放電過(guò)程的電池電荷量 的變化值，對(duì)應(yīng)地，△ S0C為A Q對(duì)應(yīng)的充放電過(guò)程中電池荷電狀態(tài)的變化量?？蛇x地，A Q還 可以為在前的一次或多次充電及放電過(guò)程的電池電荷量的變化值，對(duì)應(yīng)地，△ S0C為A Q對(duì) 應(yīng)的充放電過(guò)程中電池荷電狀態(tài)的變化量。
[0062] 容易理解，采用加權(quán)荷電狀態(tài)的變化來(lái)進(jìn)行當(dāng)前最大電荷量Qmax的更新操作會(huì)更 加精確。
[0063] 為了減小庫(kù)侖計(jì)的累計(jì)誤差，可以在一次或多次充電過(guò)程中累計(jì)的所述荷電狀態(tài) 變化量大于預(yù)定閾值時(shí)，則更新所述當(dāng)前最大電荷量?；蛘?，如果在一次或多次放電過(guò)程中 累計(jì)的荷電狀態(tài)變化量大于預(yù)定閾值，則更新所述當(dāng)前最大電荷量。可以是只有單次充放 電過(guò)程荷電狀態(tài)變化量大于預(yù)定閾值才觸發(fā)更新，也可以是只要累計(jì)的荷電狀態(tài)變化量大 于預(yù)定閾值就觸發(fā)更新。
[0064] 由此，可以避免由于最大電荷量Qmax會(huì)隨著電池充放電次數(shù)的增多而減小而導(dǎo)致 對(duì)荷電狀態(tài)的檢測(cè)不準(zhǔn)確。
[0065] 同時(shí)，第二荷電狀態(tài)可以通過(guò)如下步驟獲取：
[0066] 步驟S140、根據(jù)當(dāng)前電池內(nèi)阻、電池端電壓以及當(dāng)前電池充放電電流獲取對(duì)應(yīng)的 開(kāi)路電壓(0CV)。
[0067] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例采用的電池模型的示意圖。如圖2所示，在本實(shí)施例中，將電池 等效為一個(gè)理想電源加一個(gè)電阻的串聯(lián)電路。理想電源的電壓為電池的開(kāi)路電壓0CV。串聯(lián) 電路的輸出電壓為電池的端電壓Vbat，電阻為電池內(nèi)阻R BAT。根據(jù)圖2所示的電池模型，開(kāi)路 電壓0CV等于端電壓Vbat加上電池內(nèi)阻Rbat的壓降，也即，0CV = Vbat+I*RBAT，其中，I為流過(guò) 電池的電流，也即充放電電流。
[0068] 優(yōu)選地，由于上述計(jì)算電池的開(kāi)路電壓需要使用電池的內(nèi)阻RBAT。而電池的內(nèi)阻與 使用次數(shù)、電池的荷電狀態(tài)、充放電電流、溫度以及生產(chǎn)廠(chǎng)家和批次都有關(guān)系，在實(shí)際中很 難實(shí)時(shí)測(cè)量。為了保證準(zhǔn)確性，在本實(shí)施例中，根據(jù)開(kāi)路電壓0CV、充放電電流I以及端電壓 Vbat與內(nèi)阻R BAT的關(guān)系來(lái)實(shí)時(shí)計(jì)算更新內(nèi)阻。具體地，根據(jù)上述公式有：
[0070] 電池電流I以及端電壓Vbat容易通過(guò)對(duì)電池的測(cè)量獲得。而開(kāi)路電壓0CV可以通過(guò) 根據(jù)ocv-soc對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)/表格反查表獲得，也即，獲取本次充電開(kāi)始時(shí)的加權(quán)荷電狀態(tài)或獲 取本次內(nèi)阻更新前一時(shí)刻計(jì)算獲得的加權(quán)荷電狀態(tài)，根據(jù)ocv-soc的對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取該加權(quán) 荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)的0VC。
[0071] 也即，本實(shí)施例采用在前的加權(quán)荷電狀態(tài)CS0C反查表獲得用于更新內(nèi)阻的開(kāi)路電 壓0CV，并基于其計(jì)算更新當(dāng)前電池內(nèi)阻R BAT，并進(jìn)而根據(jù)當(dāng)前電池內(nèi)阻、電池端電壓以及當(dāng) 前電池充放電電流計(jì)算用于獲取第二荷電狀態(tài)的開(kāi)路電壓0CV。
[0072] 容易理解，也可以采用其它的更加復(fù)雜的電池模型來(lái)獲取開(kāi)路電壓以進(jìn)一步提高 精確度。但是，相應(yīng)地也會(huì)提高參數(shù)提取的難度和計(jì)算復(fù)雜度。
[0073] 步驟S150、基于所述開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取所述當(dāng)前電池開(kāi)路電壓對(duì) 應(yīng)的第二荷電狀態(tài)。
[0074]圖3是0CV-S0C曲線(xiàn)的一個(gè)示例性示意圖。如圖3所示，隨著荷電狀態(tài)S0C的下降，電 池的開(kāi)路電壓呈下降趨勢(shì)，圖3中示出了多個(gè)不同制造商制造的電池的0CV-S0C曲線(xiàn)。根據(jù) 圖3可知，開(kāi)路電壓0CV與電池荷電狀態(tài)S0C之間是--對(duì)應(yīng)關(guān)系，由此，在預(yù)先測(cè)量獲得該 曲線(xiàn)后，可以根據(jù)開(kāi)路電壓0CV獲取對(duì)應(yīng)的荷電狀態(tài)S0C，也可以如上一步驟那樣，根據(jù)加權(quán) 荷電狀態(tài)CS0C獲取對(duì)應(yīng)的開(kāi)路電壓0CV。
[0075] 步驟S200、對(duì)所述第一荷電狀態(tài)和所述第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算獲得加權(quán)荷電 狀態(tài)（本發(fā)明稱(chēng)為Chemistry S0C，CS0C)〇
[0076] 可選地，加權(quán)計(jì)算使用的權(quán)值可以為固定值。
[0077] 可選地，利用電荷量計(jì)算法在大電流充放電時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度高，而基于電池模型的 方法在小電流時(shí)更準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可以設(shè)置使得所述加權(quán)計(jì)算所采用的權(quán)重值隨所述電池當(dāng) 前的充放電電流變化，由此，適應(yīng)于電流的變化，第一荷電狀態(tài)(也即，根據(jù)電荷量計(jì)算法獲 得的荷電狀態(tài))和第二荷電狀態(tài)(也即，根據(jù)模型法獲得的荷電狀態(tài))對(duì)于加權(quán)荷電狀態(tài)的 貢獻(xiàn)相應(yīng)變化，從而可以進(jìn)一步提尚荷電狀態(tài)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。具體地，第一荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)的 第一權(quán)重值隨所述充放電電流的下降而下降，所述第二荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第二權(quán)重值隨所述 充放電電流的下降而上升。例如，可以采用如表1所示的加權(quán)方式來(lái)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算。
[0078] 表 1
[0081] 其中，11-14位不同的電流閾值，11〈12〈13〈14。在本實(shí)施例中可以根據(jù)不同種類(lèi)的 電池和應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)設(shè)定這些電流閾值。當(dāng)然，容易理解，第一荷電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng) 的權(quán)重值也并不限于表中所示，可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。
[0082] 由此，本實(shí)施例通過(guò)電荷量計(jì)算法和基于電池模型的方法分別獲取電池的第一荷 電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)，利用電荷量計(jì)算法在大電流充放電時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度高，而基于電池 模型的方法在小電流時(shí)更準(zhǔn)確的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)第一荷電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算 獲得能夠更準(zhǔn)確體現(xiàn)電池實(shí)際荷電狀態(tài)的加權(quán)荷電狀態(tài)。
[0083] 在獲取到具有較高精度的加權(quán)荷電狀態(tài)后。還可以進(jìn)一步計(jì)算如下電池狀態(tài)參數(shù) 的至少一個(gè):剩余電荷量(RM)、相對(duì)荷電狀態(tài)(RS0C)以及電池剩余可用時(shí)間（TTE)。
[0084] 剩余電荷量RM是電池剩余可以釋放的電荷總量，其可以根據(jù)當(dāng)前加權(quán)荷電狀態(tài)、 最小加權(quán)荷電狀態(tài)和當(dāng)前最大電荷量計(jì)算，具體地，通過(guò)如下公式計(jì)算：
[0085] RM=(CS0C-CS0Cmin)Qmax
[0086] 其中，CS0Cmin為最小加權(quán)荷電狀態(tài)，其為電池放電截止時(shí)的荷電狀態(tài)，其可以為預(yù) 定值，也可以根據(jù)電池的內(nèi)阻和充放電電流計(jì)算。
[0087] 同時(shí)，在實(shí)際使用中，由于電池內(nèi)阻存在，不同的放電電流會(huì)放出不同的電量，當(dāng) 電流大時(shí)，電池內(nèi)阻上壓降也大，此時(shí)電池端電壓更快的觸碰到電池的保護(hù)電壓；當(dāng)電流小 時(shí)，電池內(nèi)阻上壓降小，電池端電壓觸碰到電池保護(hù)電壓的時(shí)間就會(huì)晚，電池能放出更多的 電量。由此引申出一個(gè)相對(duì)荷電狀態(tài)(Relative S0C，RS0C)的概念。RS0C反映的是電池在當(dāng) 前的放電電流下可以使用的電池電荷量百分比。
[0088] 相對(duì)荷電狀態(tài)RS0C可以根據(jù)剩余電荷量、最大加權(quán)荷電狀態(tài)、最小加權(quán)荷電狀態(tài) 和當(dāng)前最大電荷量計(jì)算。具體地，可以基于如下公式計(jì)算：
[0090]其中，csocmaxS最大加權(quán)荷電狀態(tài)，即，電池充電截止時(shí)的加權(quán)荷電狀態(tài)，在實(shí)際 中也是不斷更新的。其可以通過(guò)電池的充電狀態(tài)檢測(cè)不斷更新。
[0091 ]同時(shí)，電池剩余可用時(shí)間TTE也是表征電池狀態(tài)的參量。其可以根據(jù)剩余電荷量RM 和電池的充放電平均電流Lm計(jì)算獲得，具體地，通過(guò)如下公式計(jì)算獲得：
[0093] 其中，充放電平均電流IAVC可以基于不同的方式獲得，其可以為特定時(shí)間段內(nèi)電流 的平均值，也可以是整個(gè)充放電周期內(nèi)的電流平均值，也可以采用其它的指定方式。
[0094] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的電池狀態(tài)檢測(cè)方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的信號(hào)流向圖。如 圖4所示，電流檢測(cè)模塊410檢測(cè)獲得電池的充放電電流I。起始電荷量獲取模塊420根據(jù)實(shí) 時(shí)反饋的加權(quán)荷電狀態(tài)CS0C計(jì)算當(dāng)前充放電的起始電荷量Q〇。最大電荷量更新模塊430根 據(jù)反饋的荷電狀態(tài)獲取荷電狀態(tài)變化量，并結(jié)合在前記錄的電荷變化量獲取當(dāng)前最大電荷 量Q max。第一荷電狀態(tài)獲取模塊440基于電荷量計(jì)算法根據(jù)充放電電流I、更新獲得起始電荷 量Q〇和當(dāng)前最大電荷量Q max計(jì)算第一荷電狀態(tài)S0C1。同時(shí)，電壓檢測(cè)模塊450檢測(cè)獲取電池 的端電壓Vbat。電阻更新模塊460根據(jù)充放電電流I、電池的端電壓Vbat以及反饋的根據(jù)第 二荷電狀態(tài)獲取模塊480反饋的根據(jù)加權(quán)荷電狀態(tài)CS0C獲取的對(duì)應(yīng)的電池開(kāi)路電壓0CV獲 取更新的電池內(nèi)阻Rbat。開(kāi)路電壓計(jì)算模塊470根據(jù)更新的電池內(nèi)阻R BAT以及充放電電流I和 電池的端電壓Vbat計(jì)算電池開(kāi)路電壓0CV'。第二荷電狀態(tài)獲取模塊480根據(jù)開(kāi)路電壓0CV' 獲取對(duì)應(yīng)的第二荷電狀態(tài)S0C2。加權(quán)計(jì)算模塊490根據(jù)充放電電流I選擇預(yù)定的權(quán)重值對(duì)第 一荷電狀態(tài)S0C1和第二荷電狀態(tài)S0C2進(jìn)行加權(quán)計(jì)算獲得加權(quán)荷電狀態(tài)CS0C。
[0095] 由此，本發(fā)明的方案解決了傳統(tǒng)模型法參數(shù)提取困難的問(wèn)題，同時(shí)解決了庫(kù)侖計(jì) 法累積誤差的影響，融合了模型法和庫(kù)侖計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)。
[0096] 同時(shí)，本發(fā)明并不限于對(duì)于單個(gè)電池的狀態(tài)檢測(cè)，對(duì)于多個(gè)相互串聯(lián)或并聯(lián)的電 池構(gòu)成的電池組也可以進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)。
[0097] 圖5是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電池組狀態(tài)檢測(cè)方法的流程圖。如圖5所示，所述方 法包括：
[0098] 步驟S510、通過(guò)電荷量計(jì)算法獲取每個(gè)電池的第一荷電狀態(tài)，并根據(jù)電池模型以 及開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取每個(gè)電池的第二荷電狀態(tài)。
[0099]步驟S520、對(duì)每個(gè)電池的所述第一荷電狀態(tài)和所述第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算分 別獲得每個(gè)電池對(duì)應(yīng)的加權(quán)荷電狀態(tài)。
[0100] 步驟S510和步驟S520分別對(duì)每個(gè)電池進(jìn)行檢測(cè)，然后分別對(duì)每個(gè)電池進(jìn)行加權(quán)計(jì) 算獲得能夠較為精確地表征每個(gè)電池的荷電狀態(tài)的加權(quán)荷電狀態(tài)。容易理解，步驟S510和 步驟S520中進(jìn)行第一荷電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)的獲取步驟與上一實(shí)施例相同。同時(shí)，為了 進(jìn)一步保證檢測(cè)的精確性，可以根據(jù)需要進(jìn)行最大電荷量的更新并進(jìn)行電池內(nèi)阻的更新計(jì) 算。
[0101] 步驟S530、根據(jù)每個(gè)電池對(duì)應(yīng)的加權(quán)荷電狀態(tài)計(jì)算所述電池組的荷電狀態(tài)。
[0102 ]在步驟S530，對(duì)所有電池的荷電狀態(tài)進(jìn)行匯總計(jì)算，例如，在所有的電池的容量相 同時(shí)進(jìn)行平均計(jì)算以獲得整個(gè)電池組的荷電狀態(tài)。
[0103] 由此，可以較為精確地檢測(cè)整個(gè)電池組的狀態(tài)。
[0104] 容易理解，基于獲取的電池組的荷電狀態(tài)，還可以進(jìn)一步計(jì)算剩余電荷量(RM)、相 對(duì)荷電狀態(tài)(RS0C)以及電池剩余可用時(shí)間（TTE)等參數(shù)。
[0105] 圖6是本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的電池組狀態(tài)檢測(cè)方法的流程圖。如圖6所示，所述方 法包括：
[0106] 步驟S610、通過(guò)電荷量計(jì)算法獲取所述電池組的第一荷電狀態(tài)，并根據(jù)電池模型 以及開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取電池組的第二荷電狀態(tài)，其中，采用電池組中電池的 平均端電壓計(jì)算電池開(kāi)路電壓。
[0107] 步驟S620、對(duì)所述電池組的第一荷電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算獲得電池 組對(duì)應(yīng)的加權(quán)荷電狀態(tài)。
[0108] 與圖5所示的方法不同，本實(shí)施例將整個(gè)電池組當(dāng)作一個(gè)電池來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。將電池 組的端電壓進(jìn)行平均后獲得電池組中串聯(lián)電池的平均端電壓來(lái)獲取第二荷電狀態(tài)。由此， 可以減少計(jì)算量和檢測(cè)量而直接獲得整個(gè)電池組的荷電狀態(tài)。
[0109] 容易理解，基于獲取的電池組的荷電狀態(tài)，還可以進(jìn)一步計(jì)算剩余電荷量(RM)、相 對(duì)荷電狀態(tài)(RS0C)以及電池剩余可用時(shí)間（TTE)等參數(shù)。
[0110] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員 而言，本發(fā)明可以有各種改動(dòng)和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同 替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電池的狀態(tài)檢測(cè)方法，所述方法包括： 通過(guò)電荷量計(jì)算法獲取第一荷電狀態(tài)，并根據(jù)電池模型以及開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng) 關(guān)系獲取第二荷電狀態(tài)； 對(duì)所述第一荷電狀態(tài)和所述第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算獲得加權(quán)荷電狀態(tài)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池的狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，進(jìn)行加權(quán)計(jì)算所采用的權(quán) 重值隨所述電池當(dāng)前的充放電電流變化。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池的狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，所述第一荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)的 第一權(quán)重值隨所述充放電電流的下降而下降，所述第二荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第二權(quán)重值隨所述 充放電電流的下降而上升。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池的狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，所述通過(guò)電荷量計(jì)算法獲 取第一荷電狀態(tài)包括： 檢測(cè)電池的充放電電流和充放電時(shí)間； 獲取當(dāng)前最大電荷量和本次充放電起始電荷量； 根據(jù)所述最大電荷量、本次充放電起始電荷量和電池充放電電流和充放電時(shí)間計(jì)算第 一荷電狀態(tài)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池的狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，所述當(dāng)前最大電荷量根據(jù) 在前的充放電過(guò)程中電荷變化量和荷電狀態(tài)變化量更新獲得，所述荷電狀態(tài)變化量為所述 在前的充放電過(guò)程中的第一荷電狀態(tài)的變化量或第二荷電狀態(tài)的變化量或加權(quán)荷電狀態(tài) 的變化量。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池的狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，如果一次充電過(guò)程中的荷 電狀態(tài)變化量大于預(yù)定閾值或一次放電過(guò)程中的荷電狀態(tài)變化量大于預(yù)定閾值，則更新所 述當(dāng)前最大電荷量;或者， 如果多次充電過(guò)程累計(jì)的所述荷電狀態(tài)變化量大于預(yù)定閾值或多次放電過(guò)程中累計(jì) 的所述荷電狀態(tài)變化量大于預(yù)定閾值，則更新所述當(dāng)前最大電荷量。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池的狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，所述本次充放電起始電荷 量根據(jù)所述當(dāng)前最大電荷量和本次充放電起始時(shí)的荷電狀態(tài)計(jì)算獲得，所述本次充放電起 始時(shí)的荷電狀態(tài)為上次充放電后獲得的第一荷電狀態(tài)或第二荷電狀態(tài)或加權(quán)荷電狀態(tài)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池的狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)電池模型以及開(kāi) 路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取第二荷電狀態(tài)包括： 根據(jù)當(dāng)前電池內(nèi)阻、電池端電壓以及當(dāng)前電池充放電電流基于電池模型獲取對(duì)應(yīng)當(dāng)前 電池開(kāi)路電壓(OCV); 基于所述開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取所述當(dāng)前電池開(kāi)路電壓對(duì)應(yīng)的第二荷電狀 ??τ O9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池的狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，所述當(dāng)前電池內(nèi)阻根據(jù)預(yù) 測(cè)電池開(kāi)路電壓、電池端電壓、當(dāng)前電池充放電電流周期性更新，其中，所述預(yù)測(cè)電池開(kāi)路 電壓為基于所述開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取的、與當(dāng)前加權(quán)荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電池開(kāi) 路電壓。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池的狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法還包括： 根據(jù)所述加權(quán)荷電狀態(tài)計(jì)算如下電池狀態(tài)參數(shù)的至少一個(gè):剩余電荷量(RM)、相對(duì)荷 電狀態(tài)(RSOC)以及電池剩余可用時(shí)間（TTE)。11. 一種電池組的狀態(tài)檢測(cè)方法，所述電池組包括至少兩個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的電池，所述方 法包括： 通過(guò)電荷量計(jì)算法獲取每個(gè)電池的第一荷電狀態(tài)，并根據(jù)電池模型以及開(kāi)路電壓-荷 電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取每個(gè)電池的第二荷電狀態(tài)； 對(duì)每個(gè)電池的所述第一荷電狀態(tài)和所述第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算分別獲得每個(gè)電 池對(duì)應(yīng)的加權(quán)荷電狀態(tài)； 根據(jù)每個(gè)電池對(duì)應(yīng)的加權(quán)荷電狀態(tài)計(jì)算所述電池組的荷電狀態(tài)。12. -種電池組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，所述電池組包括至少兩個(gè)串聯(lián)的電池，所述方法包 括： 通過(guò)電荷量計(jì)算法獲取所述電池組的第一荷電狀態(tài)，并根據(jù)電池模型以及開(kāi)路電壓-荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取電池組的第二荷電狀態(tài)，其中，采用電池組中電池的平均端電壓計(jì) 算電池開(kāi)路電壓； 對(duì)所述電池組的第一荷電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算獲得電池組對(duì)應(yīng)的加權(quán) 荷電狀態(tài)。13. -種電池或電池組的狀態(tài)檢測(cè)裝置，所述裝置包括處理器，所述處理器適于執(zhí)行如 權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的方法。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK105891729SQ201610478761
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】黃曉冬, 王兆豐
【申請(qǐng)人】矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司