电池及电池组的状态检测方法及装置的制造方法
电池及电池组的状态检测方法及装置的制造方法
【专利摘要】公开了一种电池及电池组的状态检测方法及装置。本发明通过电荷量计算法和基于电池模型的方法分别获取电池的第一荷电状态和第二荷电状态，利用电荷量计算法在大电流充放电时测量准确度高，而基于电池模型的方法在小电流时更准确的特点，通过对第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算获得能够更准确体现电池实际荷电状态的加权荷电状态。本发明的方案解决了传统模型法参数提取困难的问题，同时解决了库仑计法累积误差的影响，融合了模型法和库仑计法的优点。
【专利说明】
电池及电池组的状态检测方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及电源管理技术，具体设计一种电池及电池组的状态检测方法及装置。
【背景技术】
[0002] 对电池状态进行检测对于便携终端或户外设备的电源管理至关重要。以电池的荷 电状态(也称为剩余电量百分比，State of Charge，S0C)为例，部分现有技术采用电池端电 压分区法，其根据电池的端电压所在区间给出对应的电池荷电状态，这种方案的优点在于 结构简单，但是只能粗略的显示电池电量的大致情况，而且在电池充电或放电电流较大时 误差非常大。由此，亟需一种更加精确并具有更好的适应性的电池或电池组的状态测量方 法和装置。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提供一种更加精确的电池及电池组的状态测量方法及装置。
[0004] 第一方面，提供一种电池的状态检测方法，所述方法包括：
[0005] 通过电荷量计算法获取第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电压-荷电状态 对应关系获取第二荷电状态；
[0006] 对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算获得加权荷电状态。
[0007] 优选地，进行加权计算所采用的权重值随所述电池当前的充放电电流变化。
[0008] 优选地，所述第一荷电状态对应的第一权重值随所述充放电电流的下降而下降， 所述第二荷电状态对应的第二权重值随所述充放电电流的下降而上升。
[0009] 优选地，所述通过电荷量计算法获取第一荷电状态包括：
[0010] 检测电池的充放电电流和充放电时间；
[0011] 获取当前最大电荷量和本次充放电起始电荷量；
[0012] 根据所述最大电荷量、本次充放电起始电荷量和电池充放电电流和充放电时间计 算第一荷电状态。
[0013] 优选地，所述当前最大电荷量根据在前的充放电过程中电荷变化量和荷电状态变 化量更新获得，所述荷电状态变化量为所述在前的充放电过程中的第一荷电状态的变化量 或第二荷电状态的变化量或加权荷电状态的变化量。
[0014] 优选地，如果一次充电过程中的荷电状态变化量大于预定阈值或一次放电过程中 的荷电状态变化量大于预定阈值，则更新所述当前最大电荷量;或者，
[0015] 如果多次充电过程累计的所述荷电状态变化量大于预定阈值或多次放电过程中 累计的所述荷电状态变化量大于预定阈值，则更新所述当前最大电荷量。
[0016] 优选地，所述本次充放电起始电荷量根据所述当前最大电荷量和本次充放电起始 时的荷电状态计算获得，所述本次充放电起始时的荷电状态为上次充放电后获得的第一荷 电状态或第二荷电状态或加权荷电状态。
[0017]优选地，所述根据电池模型以及开路电压-荷电状态对应关系获取第二荷电状态 包括：
[0018] 根据当前电池内阻、电池端电压以及当前电池充放电电流基于电池模型获取对应 当前电池开路电压(0CV);
[0019] 基于所述开路电压-荷电状态对应关系获取所述当前电池开路电压对应的第二荷 电状态。
[0020] 优选地，所述当前电池内阻根据预测电池开路电压、电池端电压、当前电池充放电 电流周期性更新，其中，所述预测电池开路电压为基于所述开路电压-荷电状态对应关系获 取的、与当前加权荷电状态对应的电池开路电压。
[0021 ]优选地，所述方法还包括：
[0022] 根据所述加权荷电状态计算如下电池状态参数的至少一个:剩余电荷量(RM)、相 对荷电状态(RS0C)以及电池剩余可用时间（TTE)。
[0023] 第二方面，提供一种电池组的状态检测方法，所述电池组包括至少两个串联或并 联的电池，所述方法包括：
[0024]通过电荷量计算法获取每个电池的第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电 压-荷电状态对应关系获取每个电池的第二荷电状态；
[0025] 对每个电池的所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算分别获得每 个电池对应的加权荷电状态；
[0026] 根据每个电池对应的加权荷电状态计算所述电池组的荷电状态。
[0027]第三方面，提供一种电池组的状态监测方法，所述电池组包括至少两个串联的电 池，所述方法包括：
[0028] 通过电荷量计算法获取所述电池组的第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电 压-荷电状态对应关系获取电池组的第二荷电状态，其中，采用电池组中电池的平均端电压 计算电池开路电压；
[0029] 对所述电池组的第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算获得电池组对应的 加权荷电状态。
[0030] 第四方面，提供一种电池或电池组的状态检测装置，所述装置包括处理器，所述处 理器适于执行如上所述的方法。
[0031] 通过电荷量计算法和基于电池模型的方法分别获取电池的第一荷电状态和第二 荷电状态，利用电荷量计算法在大电流充放电时测量准确度高，而基于电池模型的方法在 小电流时更准确的特点，通过对第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算获得能够更准 确体现电池实际荷电状态的加权荷电状态。本发明的方案解决了传统模型法参数提取困难 的问题，同时减小或消除了电荷量计算法累积误差的影响，融合了模型法和电荷量计算法 的优点。
【附图说明】
[0032] 通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和 优点将更为清楚，在附图中：
[0033] 图1是本发明实施例的电池的检测方法的流程图；
[0034] 图2是本发明实施例采用的电池模型的示意图；
[0035] 图3是0CV-S0C曲线的一个示例性示意图；
[0036] 图4是本发明实施例的电池状态检测方法的一个优选实施方式的信号流向图；
[0037] 图5是本发明另一个实施例的电池组的状态检测方法的流程图；
[0038] 图6是本发明又一个实施例的电池组的状态检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0039] 以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下 文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有 这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过 程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
[0040] 此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且 附图不一定是按比例绘制的。
[0041] 同时，应当理解，在以下的描述中，"电路"是指由至少一个元件或子电路通过电气 连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路"连接到"另一元件或称元件/电路"连接 在"两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之 间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件"直接耦接到"或"直接连 接到"另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0042]除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的"包括"、"包含"等类似 词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说，是"包括但不限于"的含 义。
[0043] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"第一"、"第二"等仅用于描述目的，而不 能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，"多个"的含义 是两个或两个以上。
[0044] 现有技术中，可以实时采样电池的充放电电流，并通过积分获取电池的电荷量变 化，然后根据电池的总电荷量以及电荷量变化值来计算出电池的荷电状态。这种方法可称 为电荷量计算法或库仑计法，其在大电流充放电时测量准确度较高。但是，在充放电电流较 小时，由于电流计测量误差会带来测量误差，同时这个测量误差会累积，不能消除。电池存 在自放电现象，这个电流很小且不可测量，库仑计法不能计算这部分电量消耗。
[0045] 另一方面，在现有技术中，还存在方法通过构建电池模型，并基于可测量的电池参 数和电池模型计算电池的开路电压（Open Circuit Voltage，0CV)，然后根据电池的S0C-0CV (荷电状态-开路电压)关系曲线/表格获取对应的荷电状态。但是，电池的开路电压模型 有很多种，简单的模型无法完全表征电池的特性，复杂的模型需要测量的电池参数较多，为 方法的应用带来困难。
[0046] 本发明的方案解决了传统模型法参数提取困难的问题，同时解决了库仑计法累积 误差的影响，融合了模型法和库仑计法的优点。
[0047] 图1是本发明实施例的电池状态检测方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：
[0048] 步骤S100、通过电荷量计算法获取第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电压-荷电状态对应关系获取第二荷电状态。
[0049] 应理解，第一荷电状态和第二荷电状态的获取可以按预定顺序进行，也可以同时 进行。
[0050]具体地，第一荷电状态可以通过如下步骤获取：
[0051 ] 步骤110、检测电池充放电电流I。
[0052] 根据电池充放电电流I和充放电时间A t通过积分可以得到在充放电时间内电荷 变化量A Q，也可以通过例如库仑计这样的电荷量计算装置来获取电荷变化量A Q。
[0053]步骤120、获取当前最大电荷量&ax和本次充放电起始电荷量Qo。
[0054] 步骤130、根据所述最大电荷量Qmax、本次充放电起始电荷量Qo和电池充放电电流I 计算第一荷电状态。
[0055] 具体地，根据如下公式可以计算获得第一荷电状态：
[0057]也即，通过本次充放电起始电荷量Qo减去本次充放电时间内的电荷变化量A Q获 得剩余的电荷量，再用剩余的电荷量除以当前最大电荷量(也即电池可存储的总电荷量)即 可获得荷电状态。
[0058]优选地，本次充放电起始电荷量Qo根据当前最大电荷量Qmax和本次充放电起始时 的荷电状态计算获得，也即，通过Qmax*S0C(或在前计算得到的加权荷电状态CS0C)获得。其 中，本次充放电起始时的荷电状态可以为上次充放电后获得的第一荷电状态或第二荷电状 态或加权荷电状态。
[0059]在实际使用中，电池的内阻会随着电池充放电次数增多而逐渐变大，导致能充入 和放出的电荷量减小。因此，最大电荷量Qmax#随着电池充放电次数的增多而减小。如果在 计算时始终采用电池出厂时的值，则会使得最终计算的到的荷电状态偏小，而且该误差会 随着充放电次数的增加而不断增大。为了克服上述问题，可以优选对最大电荷量Q max来进行 更新。当前最大电荷量Qmax根据在前的充放电过程中电池电荷变化量和加权荷电状态变化 量更新获得。通过如下公式可以对最大电荷量^^进行更新：
[0061] 其中，A Q是指在前的充放电过程中电池电荷量的变化值，其通过充放电电流I积 分获得(或通过一个库仑计积累获得）。A S0C为A Q对应的充放电过程中电池荷电状态的变 化量，该变化量可以是通过电荷计算法获得第一荷电状态的变化量，也可以是通过模型法 获得的第二荷电状态的变化量，还可以是该次充放电过程结束后获得的加权荷电状态的变 化量。在前的充放电过程是指当前时刻以前已经结束的充放电过程。具体地，A Q可以为在 前的一次或多次充电过程的电池电荷量的变化值，对应地，A S0C为A Q对应的充放电过程 中电池荷电状态的变化量。可选地，A Q还可以为在前的一次或多次放电过程的电池电荷量 的变化值，对应地，△ S0C为A Q对应的充放电过程中电池荷电状态的变化量。可选地，A Q还 可以为在前的一次或多次充电及放电过程的电池电荷量的变化值，对应地，△ S0C为A Q对 应的充放电过程中电池荷电状态的变化量。
[0062] 容易理解，采用加权荷电状态的变化来进行当前最大电荷量Qmax的更新操作会更 加精确。
[0063] 为了减小库仑计的累计误差，可以在一次或多次充电过程中累计的所述荷电状态 变化量大于预定阈值时，则更新所述当前最大电荷量。或者，如果在一次或多次放电过程中 累计的荷电状态变化量大于预定阈值，则更新所述当前最大电荷量。可以是只有单次充放 电过程荷电状态变化量大于预定阈值才触发更新，也可以是只要累计的荷电状态变化量大 于预定阈值就触发更新。
[0064] 由此，可以避免由于最大电荷量Qmax会随着电池充放电次数的增多而减小而导致 对荷电状态的检测不准确。
[0065] 同时，第二荷电状态可以通过如下步骤获取：
[0066] 步骤S140、根据当前电池内阻、电池端电压以及当前电池充放电电流获取对应的 开路电压(0CV)。
[0067] 图2是本发明实施例采用的电池模型的示意图。如图2所示，在本实施例中，将电池 等效为一个理想电源加一个电阻的串联电路。理想电源的电压为电池的开路电压0CV。串联 电路的输出电压为电池的端电压Vbat，电阻为电池内阻R BAT。根据图2所示的电池模型，开路 电压0CV等于端电压Vbat加上电池内阻Rbat的压降，也即，0CV = Vbat+I*RBAT，其中，I为流过 电池的电流，也即充放电电流。
[0068] 优选地，由于上述计算电池的开路电压需要使用电池的内阻RBAT。而电池的内阻与 使用次数、电池的荷电状态、充放电电流、温度以及生产厂家和批次都有关系，在实际中很 难实时测量。为了保证准确性，在本实施例中，根据开路电压0CV、充放电电流I以及端电压 Vbat与内阻R BAT的关系来实时计算更新内阻。具体地，根据上述公式有：
[0070] 电池电流I以及端电压Vbat容易通过对电池的测量获得。而开路电压0CV可以通过 根据ocv-soc对应曲线/表格反查表获得，也即，获取本次充电开始时的加权荷电状态或获 取本次内阻更新前一时刻计算获得的加权荷电状态，根据ocv-soc的对应关系获取该加权 荷电状态对应的0VC。
[0071] 也即，本实施例采用在前的加权荷电状态CS0C反查表获得用于更新内阻的开路电 压0CV，并基于其计算更新当前电池内阻R BAT，并进而根据当前电池内阻、电池端电压以及当 前电池充放电电流计算用于获取第二荷电状态的开路电压0CV。
[0072] 容易理解，也可以采用其它的更加复杂的电池模型来获取开路电压以进一步提高 精确度。但是，相应地也会提高参数提取的难度和计算复杂度。
[0073] 步骤S150、基于所述开路电压-荷电状态对应关系获取所述当前电池开路电压对 应的第二荷电状态。
[0074]图3是0CV-S0C曲线的一个示例性示意图。如图3所示，随着荷电状态S0C的下降，电 池的开路电压呈下降趋势，图3中示出了多个不同制造商制造的电池的0CV-S0C曲线。根据 图3可知，开路电压0CV与电池荷电状态S0C之间是--对应关系，由此，在预先测量获得该 曲线后，可以根据开路电压0CV获取对应的荷电状态S0C，也可以如上一步骤那样，根据加权 荷电状态CS0C获取对应的开路电压0CV。
[0075] 步骤S200、对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算获得加权荷电 状态（本发明称为Chemistry S0C，CS0C)〇
[0076] 可选地，加权计算使用的权值可以为固定值。
[0077] 可选地，利用电荷量计算法在大电流充放电时测量准确度高，而基于电池模型的 方法在小电流时更准确的特点，可以设置使得所述加权计算所采用的权重值随所述电池当 前的充放电电流变化，由此，适应于电流的变化，第一荷电状态(也即，根据电荷量计算法获 得的荷电状态)和第二荷电状态(也即，根据模型法获得的荷电状态)对于加权荷电状态的 贡献相应变化，从而可以进一步提尚荷电状态检测的准确性。具体地，第一荷电状态对应的 第一权重值随所述充放电电流的下降而下降，所述第二荷电状态对应的第二权重值随所述 充放电电流的下降而上升。例如，可以采用如表1所示的加权方式来进行加权计算。
[0078] 表 1
[0081] 其中，11-14位不同的电流阈值，11〈12〈13〈14。在本实施例中可以根据不同种类的 电池和应用场景来设定这些电流阈值。当然，容易理解，第一荷电状态和第二荷电状态对应 的权重值也并不限于表中所示，可以根据实际情况调整。
[0082] 由此，本实施例通过电荷量计算法和基于电池模型的方法分别获取电池的第一荷 电状态和第二荷电状态，利用电荷量计算法在大电流充放电时测量准确度高，而基于电池 模型的方法在小电流时更准确的特点，通过对第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算 获得能够更准确体现电池实际荷电状态的加权荷电状态。
[0083] 在获取到具有较高精度的加权荷电状态后。还可以进一步计算如下电池状态参数 的至少一个:剩余电荷量(RM)、相对荷电状态(RS0C)以及电池剩余可用时间（TTE)。
[0084] 剩余电荷量RM是电池剩余可以释放的电荷总量，其可以根据当前加权荷电状态、 最小加权荷电状态和当前最大电荷量计算，具体地，通过如下公式计算：
[0085] RM=(CS0C-CS0Cmin)Qmax
[0086] 其中，CS0Cmin为最小加权荷电状态，其为电池放电截止时的荷电状态，其可以为预 定值，也可以根据电池的内阻和充放电电流计算。
[0087] 同时，在实际使用中，由于电池内阻存在，不同的放电电流会放出不同的电量，当 电流大时，电池内阻上压降也大，此时电池端电压更快的触碰到电池的保护电压；当电流小 时，电池内阻上压降小，电池端电压触碰到电池保护电压的时间就会晚，电池能放出更多的 电量。由此引申出一个相对荷电状态(Relative S0C，RS0C)的概念。RS0C反映的是电池在当 前的放电电流下可以使用的电池电荷量百分比。
[0088] 相对荷电状态RS0C可以根据剩余电荷量、最大加权荷电状态、最小加权荷电状态 和当前最大电荷量计算。具体地，可以基于如下公式计算：
[0090]其中，csocmaxS最大加权荷电状态，即，电池充电截止时的加权荷电状态，在实际 中也是不断更新的。其可以通过电池的充电状态检测不断更新。
[0091 ]同时，电池剩余可用时间TTE也是表征电池状态的参量。其可以根据剩余电荷量RM 和电池的充放电平均电流Lm计算获得，具体地，通过如下公式计算获得：
[0093] 其中，充放电平均电流IAVC可以基于不同的方式获得，其可以为特定时间段内电流 的平均值，也可以是整个充放电周期内的电流平均值，也可以采用其它的指定方式。
[0094] 图4是本发明实施例的电池状态检测方法的一个优选实施方式的信号流向图。如 图4所示，电流检测模块410检测获得电池的充放电电流I。起始电荷量获取模块420根据实 时反馈的加权荷电状态CS0C计算当前充放电的起始电荷量Q〇。最大电荷量更新模块430根 据反馈的荷电状态获取荷电状态变化量，并结合在前记录的电荷变化量获取当前最大电荷 量Q max。第一荷电状态获取模块440基于电荷量计算法根据充放电电流I、更新获得起始电荷 量Q〇和当前最大电荷量Q max计算第一荷电状态S0C1。同时，电压检测模块450检测获取电池 的端电压Vbat。电阻更新模块460根据充放电电流I、电池的端电压Vbat以及反馈的根据第 二荷电状态获取模块480反馈的根据加权荷电状态CS0C获取的对应的电池开路电压0CV获 取更新的电池内阻Rbat。开路电压计算模块470根据更新的电池内阻R BAT以及充放电电流I和 电池的端电压Vbat计算电池开路电压0CV'。第二荷电状态获取模块480根据开路电压0CV' 获取对应的第二荷电状态S0C2。加权计算模块490根据充放电电流I选择预定的权重值对第 一荷电状态S0C1和第二荷电状态S0C2进行加权计算获得加权荷电状态CS0C。
[0095] 由此，本发明的方案解决了传统模型法参数提取困难的问题，同时解决了库仑计 法累积误差的影响，融合了模型法和库仑计法的优点。
[0096] 同时，本发明并不限于对于单个电池的状态检测，对于多个相互串联或并联的电 池构成的电池组也可以进行状态检测。
[0097] 图5是本发明另一个实施例的电池组状态检测方法的流程图。如图5所示，所述方 法包括：
[0098] 步骤S510、通过电荷量计算法获取每个电池的第一荷电状态，并根据电池模型以 及开路电压-荷电状态对应关系获取每个电池的第二荷电状态。
[0099]步骤S520、对每个电池的所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算分 别获得每个电池对应的加权荷电状态。
[0100] 步骤S510和步骤S520分别对每个电池进行检测，然后分别对每个电池进行加权计 算获得能够较为精确地表征每个电池的荷电状态的加权荷电状态。容易理解，步骤S510和 步骤S520中进行第一荷电状态和第二荷电状态的获取步骤与上一实施例相同。同时，为了 进一步保证检测的精确性，可以根据需要进行最大电荷量的更新并进行电池内阻的更新计 算。
[0101] 步骤S530、根据每个电池对应的加权荷电状态计算所述电池组的荷电状态。
[0102 ]在步骤S530，对所有电池的荷电状态进行汇总计算，例如，在所有的电池的容量相 同时进行平均计算以获得整个电池组的荷电状态。
[0103] 由此，可以较为精确地检测整个电池组的状态。
[0104] 容易理解，基于获取的电池组的荷电状态，还可以进一步计算剩余电荷量(RM)、相 对荷电状态(RS0C)以及电池剩余可用时间（TTE)等参数。
[0105] 图6是本发明又一个实施例的电池组状态检测方法的流程图。如图6所示，所述方 法包括：
[0106] 步骤S610、通过电荷量计算法获取所述电池组的第一荷电状态，并根据电池模型 以及开路电压-荷电状态对应关系获取电池组的第二荷电状态，其中，采用电池组中电池的 平均端电压计算电池开路电压。
[0107] 步骤S620、对所述电池组的第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算获得电池 组对应的加权荷电状态。
[0108] 与图5所示的方法不同，本实施例将整个电池组当作一个电池来进行检测。将电池 组的端电压进行平均后获得电池组中串联电池的平均端电压来获取第二荷电状态。由此， 可以减少计算量和检测量而直接获得整个电池组的荷电状态。
[0109] 容易理解，基于获取的电池组的荷电状态，还可以进一步计算剩余电荷量(RM)、相 对荷电状态(RS0C)以及电池剩余可用时间（TTE)等参数。
[0110] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员 而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种电池的状态检测方法，所述方法包括： 通过电荷量计算法获取第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电压-荷电状态对应 关系获取第二荷电状态； 对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算获得加权荷电状态。2. 根据权利要求1所述的电池的状态检测方法，其特征在于，进行加权计算所采用的权 重值随所述电池当前的充放电电流变化。3. 根据权利要求2所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述第一荷电状态对应的 第一权重值随所述充放电电流的下降而下降，所述第二荷电状态对应的第二权重值随所述 充放电电流的下降而上升。4. 根据权利要求1所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述通过电荷量计算法获 取第一荷电状态包括： 检测电池的充放电电流和充放电时间； 获取当前最大电荷量和本次充放电起始电荷量； 根据所述最大电荷量、本次充放电起始电荷量和电池充放电电流和充放电时间计算第 一荷电状态。5. 根据权利要求4所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述当前最大电荷量根据 在前的充放电过程中电荷变化量和荷电状态变化量更新获得，所述荷电状态变化量为所述 在前的充放电过程中的第一荷电状态的变化量或第二荷电状态的变化量或加权荷电状态 的变化量。6. 根据权利要求5所述的电池的状态检测方法，其特征在于，如果一次充电过程中的荷 电状态变化量大于预定阈值或一次放电过程中的荷电状态变化量大于预定阈值，则更新所 述当前最大电荷量;或者， 如果多次充电过程累计的所述荷电状态变化量大于预定阈值或多次放电过程中累计 的所述荷电状态变化量大于预定阈值，则更新所述当前最大电荷量。7. 根据权利要求4所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述本次充放电起始电荷 量根据所述当前最大电荷量和本次充放电起始时的荷电状态计算获得，所述本次充放电起 始时的荷电状态为上次充放电后获得的第一荷电状态或第二荷电状态或加权荷电状态。8. 根据权利要求1所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述根据电池模型以及开 路电压-荷电状态对应关系获取第二荷电状态包括： 根据当前电池内阻、电池端电压以及当前电池充放电电流基于电池模型获取对应当前 电池开路电压(OCV); 基于所述开路电压-荷电状态对应关系获取所述当前电池开路电压对应的第二荷电状 ??τ O9. 根据权利要求1所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述当前电池内阻根据预 测电池开路电压、电池端电压、当前电池充放电电流周期性更新，其中，所述预测电池开路 电压为基于所述开路电压-荷电状态对应关系获取的、与当前加权荷电状态对应的电池开 路电压。10. 根据权利要求1所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述方法还包括： 根据所述加权荷电状态计算如下电池状态参数的至少一个:剩余电荷量(RM)、相对荷 电状态(RSOC)以及电池剩余可用时间（TTE)。11. 一种电池组的状态检测方法，所述电池组包括至少两个串联或并联的电池，所述方 法包括： 通过电荷量计算法获取每个电池的第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电压-荷 电状态对应关系获取每个电池的第二荷电状态； 对每个电池的所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算分别获得每个电 池对应的加权荷电状态； 根据每个电池对应的加权荷电状态计算所述电池组的荷电状态。12. -种电池组的状态监测方法，所述电池组包括至少两个串联的电池，所述方法包 括： 通过电荷量计算法获取所述电池组的第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电压-荷电状态对应关系获取电池组的第二荷电状态，其中，采用电池组中电池的平均端电压计 算电池开路电压； 对所述电池组的第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算获得电池组对应的加权 荷电状态。13. -种电池或电池组的状态检测装置，所述装置包括处理器，所述处理器适于执行如 权利要求1-12中任一项所述的方法。
【文档编号】G01R31/36GK105891729SQ201610478761
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】黄晓冬, 王兆丰
【申请人】矽力杰半导体技术(杭州)有限公司
【专利摘要】公开了一种电池及电池组的状态检测方法及装置。本发明通过电荷量计算法和基于电池模型的方法分别获取电池的第一荷电状态和第二荷电状态，利用电荷量计算法在大电流充放电时测量准确度高，而基于电池模型的方法在小电流时更准确的特点，通过对第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算获得能够更准确体现电池实际荷电状态的加权荷电状态。本发明的方案解决了传统模型法参数提取困难的问题，同时解决了库仑计法累积误差的影响，融合了模型法和库仑计法的优点。
【专利说明】
电池及电池组的状态检测方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及电源管理技术，具体设计一种电池及电池组的状态检测方法及装置。
【背景技术】
[0002] 对电池状态进行检测对于便携终端或户外设备的电源管理至关重要。以电池的荷 电状态(也称为剩余电量百分比，State of Charge，S0C)为例，部分现有技术采用电池端电 压分区法，其根据电池的端电压所在区间给出对应的电池荷电状态，这种方案的优点在于 结构简单，但是只能粗略的显示电池电量的大致情况，而且在电池充电或放电电流较大时 误差非常大。由此，亟需一种更加精确并具有更好的适应性的电池或电池组的状态测量方 法和装置。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提供一种更加精确的电池及电池组的状态测量方法及装置。
[0004] 第一方面，提供一种电池的状态检测方法，所述方法包括：
[0005] 通过电荷量计算法获取第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电压-荷电状态 对应关系获取第二荷电状态；
[0006] 对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算获得加权荷电状态。
[0007] 优选地，进行加权计算所采用的权重值随所述电池当前的充放电电流变化。
[0008] 优选地，所述第一荷电状态对应的第一权重值随所述充放电电流的下降而下降， 所述第二荷电状态对应的第二权重值随所述充放电电流的下降而上升。
[0009] 优选地，所述通过电荷量计算法获取第一荷电状态包括：
[0010] 检测电池的充放电电流和充放电时间；
[0011] 获取当前最大电荷量和本次充放电起始电荷量；
[0012] 根据所述最大电荷量、本次充放电起始电荷量和电池充放电电流和充放电时间计 算第一荷电状态。
[0013] 优选地，所述当前最大电荷量根据在前的充放电过程中电荷变化量和荷电状态变 化量更新获得，所述荷电状态变化量为所述在前的充放电过程中的第一荷电状态的变化量 或第二荷电状态的变化量或加权荷电状态的变化量。
[0014] 优选地，如果一次充电过程中的荷电状态变化量大于预定阈值或一次放电过程中 的荷电状态变化量大于预定阈值，则更新所述当前最大电荷量;或者，
[0015] 如果多次充电过程累计的所述荷电状态变化量大于预定阈值或多次放电过程中 累计的所述荷电状态变化量大于预定阈值，则更新所述当前最大电荷量。
[0016] 优选地，所述本次充放电起始电荷量根据所述当前最大电荷量和本次充放电起始 时的荷电状态计算获得，所述本次充放电起始时的荷电状态为上次充放电后获得的第一荷 电状态或第二荷电状态或加权荷电状态。
[0017]优选地，所述根据电池模型以及开路电压-荷电状态对应关系获取第二荷电状态 包括：
[0018] 根据当前电池内阻、电池端电压以及当前电池充放电电流基于电池模型获取对应 当前电池开路电压(0CV);
[0019] 基于所述开路电压-荷电状态对应关系获取所述当前电池开路电压对应的第二荷 电状态。
[0020] 优选地，所述当前电池内阻根据预测电池开路电压、电池端电压、当前电池充放电 电流周期性更新，其中，所述预测电池开路电压为基于所述开路电压-荷电状态对应关系获 取的、与当前加权荷电状态对应的电池开路电压。
[0021 ]优选地，所述方法还包括：
[0022] 根据所述加权荷电状态计算如下电池状态参数的至少一个:剩余电荷量(RM)、相 对荷电状态(RS0C)以及电池剩余可用时间（TTE)。
[0023] 第二方面，提供一种电池组的状态检测方法，所述电池组包括至少两个串联或并 联的电池，所述方法包括：
[0024]通过电荷量计算法获取每个电池的第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电 压-荷电状态对应关系获取每个电池的第二荷电状态；
[0025] 对每个电池的所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算分别获得每 个电池对应的加权荷电状态；
[0026] 根据每个电池对应的加权荷电状态计算所述电池组的荷电状态。
[0027]第三方面，提供一种电池组的状态监测方法，所述电池组包括至少两个串联的电 池，所述方法包括：
[0028] 通过电荷量计算法获取所述电池组的第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电 压-荷电状态对应关系获取电池组的第二荷电状态，其中，采用电池组中电池的平均端电压 计算电池开路电压；
[0029] 对所述电池组的第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算获得电池组对应的 加权荷电状态。
[0030] 第四方面，提供一种电池或电池组的状态检测装置，所述装置包括处理器，所述处 理器适于执行如上所述的方法。
[0031] 通过电荷量计算法和基于电池模型的方法分别获取电池的第一荷电状态和第二 荷电状态，利用电荷量计算法在大电流充放电时测量准确度高，而基于电池模型的方法在 小电流时更准确的特点，通过对第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算获得能够更准 确体现电池实际荷电状态的加权荷电状态。本发明的方案解决了传统模型法参数提取困难 的问题，同时减小或消除了电荷量计算法累积误差的影响，融合了模型法和电荷量计算法 的优点。
【附图说明】
[0032] 通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和 优点将更为清楚，在附图中：
[0033] 图1是本发明实施例的电池的检测方法的流程图；
[0034] 图2是本发明实施例采用的电池模型的示意图；
[0035] 图3是0CV-S0C曲线的一个示例性示意图；
[0036] 图4是本发明实施例的电池状态检测方法的一个优选实施方式的信号流向图；
[0037] 图5是本发明另一个实施例的电池组的状态检测方法的流程图；
[0038] 图6是本发明又一个实施例的电池组的状态检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0039] 以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下 文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有 这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过 程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
[0040] 此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且 附图不一定是按比例绘制的。
[0041] 同时，应当理解，在以下的描述中，"电路"是指由至少一个元件或子电路通过电气 连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路"连接到"另一元件或称元件/电路"连接 在"两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之 间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件"直接耦接到"或"直接连 接到"另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0042]除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的"包括"、"包含"等类似 词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说，是"包括但不限于"的含 义。
[0043] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"第一"、"第二"等仅用于描述目的，而不 能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，"多个"的含义 是两个或两个以上。
[0044] 现有技术中，可以实时采样电池的充放电电流，并通过积分获取电池的电荷量变 化，然后根据电池的总电荷量以及电荷量变化值来计算出电池的荷电状态。这种方法可称 为电荷量计算法或库仑计法，其在大电流充放电时测量准确度较高。但是，在充放电电流较 小时，由于电流计测量误差会带来测量误差，同时这个测量误差会累积，不能消除。电池存 在自放电现象，这个电流很小且不可测量，库仑计法不能计算这部分电量消耗。
[0045] 另一方面，在现有技术中，还存在方法通过构建电池模型，并基于可测量的电池参 数和电池模型计算电池的开路电压（Open Circuit Voltage，0CV)，然后根据电池的S0C-0CV (荷电状态-开路电压)关系曲线/表格获取对应的荷电状态。但是，电池的开路电压模型 有很多种，简单的模型无法完全表征电池的特性，复杂的模型需要测量的电池参数较多，为 方法的应用带来困难。
[0046] 本发明的方案解决了传统模型法参数提取困难的问题，同时解决了库仑计法累积 误差的影响，融合了模型法和库仑计法的优点。
[0047] 图1是本发明实施例的电池状态检测方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：
[0048] 步骤S100、通过电荷量计算法获取第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电压-荷电状态对应关系获取第二荷电状态。
[0049] 应理解，第一荷电状态和第二荷电状态的获取可以按预定顺序进行，也可以同时 进行。
[0050]具体地，第一荷电状态可以通过如下步骤获取：
[0051 ] 步骤110、检测电池充放电电流I。
[0052] 根据电池充放电电流I和充放电时间A t通过积分可以得到在充放电时间内电荷 变化量A Q，也可以通过例如库仑计这样的电荷量计算装置来获取电荷变化量A Q。
[0053]步骤120、获取当前最大电荷量&ax和本次充放电起始电荷量Qo。
[0054] 步骤130、根据所述最大电荷量Qmax、本次充放电起始电荷量Qo和电池充放电电流I 计算第一荷电状态。
[0055] 具体地，根据如下公式可以计算获得第一荷电状态：
[0057]也即，通过本次充放电起始电荷量Qo减去本次充放电时间内的电荷变化量A Q获 得剩余的电荷量，再用剩余的电荷量除以当前最大电荷量(也即电池可存储的总电荷量)即 可获得荷电状态。
[0058]优选地，本次充放电起始电荷量Qo根据当前最大电荷量Qmax和本次充放电起始时 的荷电状态计算获得，也即，通过Qmax*S0C(或在前计算得到的加权荷电状态CS0C)获得。其 中，本次充放电起始时的荷电状态可以为上次充放电后获得的第一荷电状态或第二荷电状 态或加权荷电状态。
[0059]在实际使用中，电池的内阻会随着电池充放电次数增多而逐渐变大，导致能充入 和放出的电荷量减小。因此，最大电荷量Qmax#随着电池充放电次数的增多而减小。如果在 计算时始终采用电池出厂时的值，则会使得最终计算的到的荷电状态偏小，而且该误差会 随着充放电次数的增加而不断增大。为了克服上述问题，可以优选对最大电荷量Q max来进行 更新。当前最大电荷量Qmax根据在前的充放电过程中电池电荷变化量和加权荷电状态变化 量更新获得。通过如下公式可以对最大电荷量^^进行更新：
[0061] 其中，A Q是指在前的充放电过程中电池电荷量的变化值，其通过充放电电流I积 分获得(或通过一个库仑计积累获得）。A S0C为A Q对应的充放电过程中电池荷电状态的变 化量，该变化量可以是通过电荷计算法获得第一荷电状态的变化量，也可以是通过模型法 获得的第二荷电状态的变化量，还可以是该次充放电过程结束后获得的加权荷电状态的变 化量。在前的充放电过程是指当前时刻以前已经结束的充放电过程。具体地，A Q可以为在 前的一次或多次充电过程的电池电荷量的变化值，对应地，A S0C为A Q对应的充放电过程 中电池荷电状态的变化量。可选地，A Q还可以为在前的一次或多次放电过程的电池电荷量 的变化值，对应地，△ S0C为A Q对应的充放电过程中电池荷电状态的变化量。可选地，A Q还 可以为在前的一次或多次充电及放电过程的电池电荷量的变化值，对应地，△ S0C为A Q对 应的充放电过程中电池荷电状态的变化量。
[0062] 容易理解，采用加权荷电状态的变化来进行当前最大电荷量Qmax的更新操作会更 加精确。
[0063] 为了减小库仑计的累计误差，可以在一次或多次充电过程中累计的所述荷电状态 变化量大于预定阈值时，则更新所述当前最大电荷量。或者，如果在一次或多次放电过程中 累计的荷电状态变化量大于预定阈值，则更新所述当前最大电荷量。可以是只有单次充放 电过程荷电状态变化量大于预定阈值才触发更新，也可以是只要累计的荷电状态变化量大 于预定阈值就触发更新。
[0064] 由此，可以避免由于最大电荷量Qmax会随着电池充放电次数的增多而减小而导致 对荷电状态的检测不准确。
[0065] 同时，第二荷电状态可以通过如下步骤获取：
[0066] 步骤S140、根据当前电池内阻、电池端电压以及当前电池充放电电流获取对应的 开路电压(0CV)。
[0067] 图2是本发明实施例采用的电池模型的示意图。如图2所示，在本实施例中，将电池 等效为一个理想电源加一个电阻的串联电路。理想电源的电压为电池的开路电压0CV。串联 电路的输出电压为电池的端电压Vbat，电阻为电池内阻R BAT。根据图2所示的电池模型，开路 电压0CV等于端电压Vbat加上电池内阻Rbat的压降，也即，0CV = Vbat+I*RBAT，其中，I为流过 电池的电流，也即充放电电流。
[0068] 优选地，由于上述计算电池的开路电压需要使用电池的内阻RBAT。而电池的内阻与 使用次数、电池的荷电状态、充放电电流、温度以及生产厂家和批次都有关系，在实际中很 难实时测量。为了保证准确性，在本实施例中，根据开路电压0CV、充放电电流I以及端电压 Vbat与内阻R BAT的关系来实时计算更新内阻。具体地，根据上述公式有：
[0070] 电池电流I以及端电压Vbat容易通过对电池的测量获得。而开路电压0CV可以通过 根据ocv-soc对应曲线/表格反查表获得，也即，获取本次充电开始时的加权荷电状态或获 取本次内阻更新前一时刻计算获得的加权荷电状态，根据ocv-soc的对应关系获取该加权 荷电状态对应的0VC。
[0071] 也即，本实施例采用在前的加权荷电状态CS0C反查表获得用于更新内阻的开路电 压0CV，并基于其计算更新当前电池内阻R BAT，并进而根据当前电池内阻、电池端电压以及当 前电池充放电电流计算用于获取第二荷电状态的开路电压0CV。
[0072] 容易理解，也可以采用其它的更加复杂的电池模型来获取开路电压以进一步提高 精确度。但是，相应地也会提高参数提取的难度和计算复杂度。
[0073] 步骤S150、基于所述开路电压-荷电状态对应关系获取所述当前电池开路电压对 应的第二荷电状态。
[0074]图3是0CV-S0C曲线的一个示例性示意图。如图3所示，随着荷电状态S0C的下降，电 池的开路电压呈下降趋势，图3中示出了多个不同制造商制造的电池的0CV-S0C曲线。根据 图3可知，开路电压0CV与电池荷电状态S0C之间是--对应关系，由此，在预先测量获得该 曲线后，可以根据开路电压0CV获取对应的荷电状态S0C，也可以如上一步骤那样，根据加权 荷电状态CS0C获取对应的开路电压0CV。
[0075] 步骤S200、对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算获得加权荷电 状态（本发明称为Chemistry S0C，CS0C)〇
[0076] 可选地，加权计算使用的权值可以为固定值。
[0077] 可选地，利用电荷量计算法在大电流充放电时测量准确度高，而基于电池模型的 方法在小电流时更准确的特点，可以设置使得所述加权计算所采用的权重值随所述电池当 前的充放电电流变化，由此，适应于电流的变化，第一荷电状态(也即，根据电荷量计算法获 得的荷电状态)和第二荷电状态(也即，根据模型法获得的荷电状态)对于加权荷电状态的 贡献相应变化，从而可以进一步提尚荷电状态检测的准确性。具体地，第一荷电状态对应的 第一权重值随所述充放电电流的下降而下降，所述第二荷电状态对应的第二权重值随所述 充放电电流的下降而上升。例如，可以采用如表1所示的加权方式来进行加权计算。
[0078] 表 1
[0081] 其中，11-14位不同的电流阈值，11〈12〈13〈14。在本实施例中可以根据不同种类的 电池和应用场景来设定这些电流阈值。当然，容易理解，第一荷电状态和第二荷电状态对应 的权重值也并不限于表中所示，可以根据实际情况调整。
[0082] 由此，本实施例通过电荷量计算法和基于电池模型的方法分别获取电池的第一荷 电状态和第二荷电状态，利用电荷量计算法在大电流充放电时测量准确度高，而基于电池 模型的方法在小电流时更准确的特点，通过对第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算 获得能够更准确体现电池实际荷电状态的加权荷电状态。
[0083] 在获取到具有较高精度的加权荷电状态后。还可以进一步计算如下电池状态参数 的至少一个:剩余电荷量(RM)、相对荷电状态(RS0C)以及电池剩余可用时间（TTE)。
[0084] 剩余电荷量RM是电池剩余可以释放的电荷总量，其可以根据当前加权荷电状态、 最小加权荷电状态和当前最大电荷量计算，具体地，通过如下公式计算：
[0085] RM=(CS0C-CS0Cmin)Qmax
[0086] 其中，CS0Cmin为最小加权荷电状态，其为电池放电截止时的荷电状态，其可以为预 定值，也可以根据电池的内阻和充放电电流计算。
[0087] 同时，在实际使用中，由于电池内阻存在，不同的放电电流会放出不同的电量，当 电流大时，电池内阻上压降也大，此时电池端电压更快的触碰到电池的保护电压；当电流小 时，电池内阻上压降小，电池端电压触碰到电池保护电压的时间就会晚，电池能放出更多的 电量。由此引申出一个相对荷电状态(Relative S0C，RS0C)的概念。RS0C反映的是电池在当 前的放电电流下可以使用的电池电荷量百分比。
[0088] 相对荷电状态RS0C可以根据剩余电荷量、最大加权荷电状态、最小加权荷电状态 和当前最大电荷量计算。具体地，可以基于如下公式计算：
[0090]其中，csocmaxS最大加权荷电状态，即，电池充电截止时的加权荷电状态，在实际 中也是不断更新的。其可以通过电池的充电状态检测不断更新。
[0091 ]同时，电池剩余可用时间TTE也是表征电池状态的参量。其可以根据剩余电荷量RM 和电池的充放电平均电流Lm计算获得，具体地，通过如下公式计算获得：
[0093] 其中，充放电平均电流IAVC可以基于不同的方式获得，其可以为特定时间段内电流 的平均值，也可以是整个充放电周期内的电流平均值，也可以采用其它的指定方式。
[0094] 图4是本发明实施例的电池状态检测方法的一个优选实施方式的信号流向图。如 图4所示，电流检测模块410检测获得电池的充放电电流I。起始电荷量获取模块420根据实 时反馈的加权荷电状态CS0C计算当前充放电的起始电荷量Q〇。最大电荷量更新模块430根 据反馈的荷电状态获取荷电状态变化量，并结合在前记录的电荷变化量获取当前最大电荷 量Q max。第一荷电状态获取模块440基于电荷量计算法根据充放电电流I、更新获得起始电荷 量Q〇和当前最大电荷量Q max计算第一荷电状态S0C1。同时，电压检测模块450检测获取电池 的端电压Vbat。电阻更新模块460根据充放电电流I、电池的端电压Vbat以及反馈的根据第 二荷电状态获取模块480反馈的根据加权荷电状态CS0C获取的对应的电池开路电压0CV获 取更新的电池内阻Rbat。开路电压计算模块470根据更新的电池内阻R BAT以及充放电电流I和 电池的端电压Vbat计算电池开路电压0CV'。第二荷电状态获取模块480根据开路电压0CV' 获取对应的第二荷电状态S0C2。加权计算模块490根据充放电电流I选择预定的权重值对第 一荷电状态S0C1和第二荷电状态S0C2进行加权计算获得加权荷电状态CS0C。
[0095] 由此，本发明的方案解决了传统模型法参数提取困难的问题，同时解决了库仑计 法累积误差的影响，融合了模型法和库仑计法的优点。
[0096] 同时，本发明并不限于对于单个电池的状态检测，对于多个相互串联或并联的电 池构成的电池组也可以进行状态检测。
[0097] 图5是本发明另一个实施例的电池组状态检测方法的流程图。如图5所示，所述方 法包括：
[0098] 步骤S510、通过电荷量计算法获取每个电池的第一荷电状态，并根据电池模型以 及开路电压-荷电状态对应关系获取每个电池的第二荷电状态。
[0099]步骤S520、对每个电池的所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算分 别获得每个电池对应的加权荷电状态。
[0100] 步骤S510和步骤S520分别对每个电池进行检测，然后分别对每个电池进行加权计 算获得能够较为精确地表征每个电池的荷电状态的加权荷电状态。容易理解，步骤S510和 步骤S520中进行第一荷电状态和第二荷电状态的获取步骤与上一实施例相同。同时，为了 进一步保证检测的精确性，可以根据需要进行最大电荷量的更新并进行电池内阻的更新计 算。
[0101] 步骤S530、根据每个电池对应的加权荷电状态计算所述电池组的荷电状态。
[0102 ]在步骤S530，对所有电池的荷电状态进行汇总计算，例如，在所有的电池的容量相 同时进行平均计算以获得整个电池组的荷电状态。
[0103] 由此，可以较为精确地检测整个电池组的状态。
[0104] 容易理解，基于获取的电池组的荷电状态，还可以进一步计算剩余电荷量(RM)、相 对荷电状态(RS0C)以及电池剩余可用时间（TTE)等参数。
[0105] 图6是本发明又一个实施例的电池组状态检测方法的流程图。如图6所示，所述方 法包括：
[0106] 步骤S610、通过电荷量计算法获取所述电池组的第一荷电状态，并根据电池模型 以及开路电压-荷电状态对应关系获取电池组的第二荷电状态，其中，采用电池组中电池的 平均端电压计算电池开路电压。
[0107] 步骤S620、对所述电池组的第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算获得电池 组对应的加权荷电状态。
[0108] 与图5所示的方法不同，本实施例将整个电池组当作一个电池来进行检测。将电池 组的端电压进行平均后获得电池组中串联电池的平均端电压来获取第二荷电状态。由此， 可以减少计算量和检测量而直接获得整个电池组的荷电状态。
[0109] 容易理解，基于获取的电池组的荷电状态，还可以进一步计算剩余电荷量(RM)、相 对荷电状态(RS0C)以及电池剩余可用时间（TTE)等参数。
[0110] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员 而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种电池的状态检测方法，所述方法包括： 通过电荷量计算法获取第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电压-荷电状态对应 关系获取第二荷电状态； 对所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算获得加权荷电状态。2. 根据权利要求1所述的电池的状态检测方法，其特征在于，进行加权计算所采用的权 重值随所述电池当前的充放电电流变化。3. 根据权利要求2所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述第一荷电状态对应的 第一权重值随所述充放电电流的下降而下降，所述第二荷电状态对应的第二权重值随所述 充放电电流的下降而上升。4. 根据权利要求1所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述通过电荷量计算法获 取第一荷电状态包括： 检测电池的充放电电流和充放电时间； 获取当前最大电荷量和本次充放电起始电荷量； 根据所述最大电荷量、本次充放电起始电荷量和电池充放电电流和充放电时间计算第 一荷电状态。5. 根据权利要求4所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述当前最大电荷量根据 在前的充放电过程中电荷变化量和荷电状态变化量更新获得，所述荷电状态变化量为所述 在前的充放电过程中的第一荷电状态的变化量或第二荷电状态的变化量或加权荷电状态 的变化量。6. 根据权利要求5所述的电池的状态检测方法，其特征在于，如果一次充电过程中的荷 电状态变化量大于预定阈值或一次放电过程中的荷电状态变化量大于预定阈值，则更新所 述当前最大电荷量;或者， 如果多次充电过程累计的所述荷电状态变化量大于预定阈值或多次放电过程中累计 的所述荷电状态变化量大于预定阈值，则更新所述当前最大电荷量。7. 根据权利要求4所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述本次充放电起始电荷 量根据所述当前最大电荷量和本次充放电起始时的荷电状态计算获得，所述本次充放电起 始时的荷电状态为上次充放电后获得的第一荷电状态或第二荷电状态或加权荷电状态。8. 根据权利要求1所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述根据电池模型以及开 路电压-荷电状态对应关系获取第二荷电状态包括： 根据当前电池内阻、电池端电压以及当前电池充放电电流基于电池模型获取对应当前 电池开路电压(OCV); 基于所述开路电压-荷电状态对应关系获取所述当前电池开路电压对应的第二荷电状 ??τ O9. 根据权利要求1所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述当前电池内阻根据预 测电池开路电压、电池端电压、当前电池充放电电流周期性更新，其中，所述预测电池开路 电压为基于所述开路电压-荷电状态对应关系获取的、与当前加权荷电状态对应的电池开 路电压。10. 根据权利要求1所述的电池的状态检测方法，其特征在于，所述方法还包括： 根据所述加权荷电状态计算如下电池状态参数的至少一个:剩余电荷量(RM)、相对荷 电状态(RSOC)以及电池剩余可用时间（TTE)。11. 一种电池组的状态检测方法，所述电池组包括至少两个串联或并联的电池，所述方 法包括： 通过电荷量计算法获取每个电池的第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电压-荷 电状态对应关系获取每个电池的第二荷电状态； 对每个电池的所述第一荷电状态和所述第二荷电状态进行加权计算分别获得每个电 池对应的加权荷电状态； 根据每个电池对应的加权荷电状态计算所述电池组的荷电状态。12. -种电池组的状态监测方法，所述电池组包括至少两个串联的电池，所述方法包 括： 通过电荷量计算法获取所述电池组的第一荷电状态，并根据电池模型以及开路电压-荷电状态对应关系获取电池组的第二荷电状态，其中，采用电池组中电池的平均端电压计 算电池开路电压； 对所述电池组的第一荷电状态和第二荷电状态进行加权计算获得电池组对应的加权 荷电状态。13. -种电池或电池组的状态检测装置，所述装置包括处理器，所述处理器适于执行如 权利要求1-12中任一项所述的方法。
【文档编号】G01R31/36GK105891729SQ201610478761
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】黄晓冬, 王兆丰
【申请人】矽力杰半导体技术(杭州)有限公司
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