一种电池SOC的检测方法及装置与流程

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电池SOC的检测方法及装置。

背景技术：

混合动力汽车(Hybrid Vehicle)是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。

通常所说的混合动力汽车，一般是指油电混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)，即采用传统的内燃机(柴油机或汽油机)和电动机作为动力源，也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。

随着世界各国环境保护的措施越来越严格，混合动力车辆由于其节能、低排放等特点成为汽车研究与开发的一个重点。混合动力汽车使用的电动力系统中包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池。

SOC(State of Charge，荷电状态)是指蓄电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0～1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。

在混合动力汽车使用中，需要及时掌握电池SOC的情况，因此，现有技术中采用一些方法对混合动力汽车的电池SOC进行估算。现有技术之一是：开路的电流-时间积分法，通常也称为安时积分法，该方法通过对电池工作电流的积分计算，获得电池的SOC值。由于测量精度和采样频率的影响，导致开路的电流-时间积分法的计算结果具有一定的误差，并且随着工作时间的增加，该误差会不断累积，无法满足电池长期工作的需要。

现有技术之二是：基于模型的闭环算法，建立电池的数学模型，通过 卡尔曼滤波算法对将SOC的实测值与估算值进行比较，得到电池的SOC值。这种方法难以建立准确的电池模型以及相应的滤波器参数，从而使得估算的SOC值存在较大误差，且这种方法需要消耗较大的计算资源，成本较高。

可见，目前对混合动力汽车的电池SOC的估算方法存在误差大，估算精度低的问题，而较大的SOC估算误差将导致电池过充或过放，从而损坏电池，造成混合动力汽车的安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电池SOC的检测方法及装置，减小混合动力汽车的电池SOC的检测误差，提高检测精度。

为实现上述目的，本发明提出了一种电池SOC的检测方法，包括：

根据电池静置时间确定电池的荷电状态SOC初始值；

基于所述SOC初始值及当前电池的工作电流计算电池当前的SOC值，记为第一SOC值。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，还包括：

在满足预设校正条件的情况下，对计算得到的所述第一SOC值进行校正，得到第二SOC值。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，在满足预设校正条件的情况下，对计算得到的所述第一SOC值进行校正，得到第二SOC值，包括：

在所述电池的当前工作电流的绝对值未超过1C时，测量所述电池的两端电压Vb；

从预设的开路电压与SOC的对应表中查找出与所述电压Vb对应的SOC值，记为SOCcr；

在所述当前工作电流为正且所述第一SOC值小于SOCcr值，或者在所述当前工作电流为负且所述第一SOC值大于SOCcr值的情况下，取SOCcr值作为所述第二SOC值。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，还包括：

判断电池是否进入开路状态；

在电池进入开路状态的情况下，保存电池当前的SOC值并开始对电 池的静置时间进行计时。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述根据电池静置时间确定电池的荷电状态SOC初始值，包括：

在电池静置时间超过预设的静置时长阈值的情况下，从预设的开路电压与SOC的对应表中查找出与电池当前开路电压对应的SOC值，将查找出的SOC值作为所述SOC初始值。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述根据电池静置时间确定电池的荷电状态SOC初始值，包括：

在电池静置时间未超过预设的静置时长阈值的情况下，取电池最近一次主开关断开时的SOC值作为所述SOC初始值。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第一SOC值的计算公式为：

SOC_n+1＝Iw*t*100％/Cb+SOC_n

其中，SOC_n表示第n次计算所得的SOC值，SOC_n+1表示第n+1次计算所得的SOC值，Iw为电池的工作电流，t为电流采样间隔时间，Cb为电池容量，符号“*”表示乘以运算，符号“/”表示除以运算，n为非负整数，SOC₀为所述SOC初始值。

本发明实施例的电池SOC的检测方法，通过对实时测量的电池电流的累加计算来检测电池的SOC值，并且通过静置时长对SOC的初始值进行了校正，从而减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。

为实现上述目的，本发明还提出了一种电池SOC的检测装置，包括：

确定模块，用于根据电池静置时间确定电池的荷电状态SOC初始值；

计算模块，用于基于所述确定模块确定的SOC初始值及当前电池的工作电流计算电池当前的SOC值，记为第一SOC值。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，还包括：

校正模块，用于在满足预设校正条件的情况下，对所述计算模块计算得到的所述第一SOC值进行校正，得到第二SOC值。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述校正模块包括：

测量单元，用于在所述电池的当前工作电流的绝对值未超过1C时， 测量所述电池的两端电压Vb；

查找单元，用于从预设的开路电压与SOC的对应表中查找出与所述测量单元测量到的所述电压Vb对应的SOC值，记为SOCcr；

校正单元，用于在所述当前工作电流为正且所述第一SOC值小于SOCcr值，或者在所述当前工作电流为负且所述第一SOC值大于SOCcr值的情况下，取SOCcr值作为所述第二SOC值。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，还包括：

判断模块，用于判断电池是否进入开路状态；

保存及计时模块，用于在所述判断模块判断出电池进入开路状态的情况下，保存电池当前的SOC值并开始对电池的静置时间进行计时。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述确定模块包括：

第一确定单元，用于在电池静置时间超过预设的静置时长阈值的情况下，从预设的开路电压与SOC的对应表中查找出与电池当前开路电压对应的SOC值，将查找出的SOC值作为所述SOC初始值。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述确定模块包括：

第二确定单元，用于在电池静置时间未超过预设的静置时长阈值的情况下，取电池最近一次主开关断开时的SOC值作为所述SOC初始值。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述第一SOC值的计算公式为：

SOC_n+1＝Iw*t*100％/Cb+SOC_n

其中，SOC_n表示第n次计算所得的SOC值，SOC_n+1表示第n+1次计算所得的SOC值，Iw为电池的工作电流，t为电流采样间隔时间，Cb为电池容量，符号“*”表示乘以运算，符号“/”表示除以运算，n为非负整数，SOC₀为所述SOC初始值。

本发明实施例的电池SOC的检测装置，通过对实时测量的电池电流的累加计算来检测电池的SOC值，并且通过静置时长对SOC的初始值进行了校正，从而减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。

为实现上述目的，本发明还提出了一种电池管理系统，包括前述任一项所述的电池SOC的检测装置。

本发明实施例的电池管理系统包括电池SOC的检测装置，能够通过对实时测量的电池电流的累加计算来检测电池的SOC值，并且通过静置时长对SOC的初始值进行了校正，从而减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一中电池SOC的检测方法的流程图。

图2是本发明实施例二中电池SOC的检测方法的流程图。

图3是本发明实施例三中电池SOC的检测方法的流程图。

图4是本发明实施例四中电池SOC的检测装置的结构框图。

图5是本发明实施例五中电池SOC的检测装置的结构框图。

图6是本发明实施例六中电池SOC的检测装置的结构框图。

图7是本发明实施例七中电池管理系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。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，根据本发明精神所获得的所有实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

图1为本发明实施例一中电池SOC的检测方法的流程图。如图1所示，本实施例中，电池SOC的检测方法可以包括：

步骤S101，根据电池静置时间确定电池的荷电状态SOC初始值；

在本发明实施例中，步骤S101可以包括：在电池静置时间超过预设的静置时长阈值的情况下，从预设的开路电压与SOC的对应表中查找出与电池当前开路电压对应的SOC值，将查找出的SOC值作为SOC初始值。

其中，预设的静置时长可以为1小时。在本发明其他实施例中，静置时长也可以根据具体需要设置为其他的值。

本文中，将电池的开路电压记为OCV，将开路电压与SOC的对应表简称为OCV-SOC表。这个表是根据实验数据或者经验预先设置好的。

在本发明实施例中，步骤S101可以包括：在电池静置时间未超过预设的静置时长阈值的情况下，取电池最近一次主开关断开时的SOC值作为SOC初始值。

其中，主开关是指能将电池开路的开关。电池的主开关断开，电池处于开路状态，电池的的主开关闭合，电池处于接通状态。

由步骤S101可见，本发明实施例在电池满足静置条件(本文中指电池静置时间超过预设的静置时长阈值)时，对电池的SOC值进行了较为精确的修正，从而提高了SOC值初始值的精度，有助于减小SOC检测结果的误差，进而提高SOC检测结果的精度。

步骤S102，基于SOC初始值及当前电池的工作电流计算电池当前的SOC值，记为第一SOC值。

其中，第一SOC值的计算公式可以为：

SOC_n+1＝Iw*t*100％/Cb+SOC_n

其中，SOC_n表示第n次计算所得的SOC值，SOC_n+1表示第n+1次计算所得的SOC值，Iw为电池的工作电流，t为电流Iw的采样间隔时间，Cb为电池容量，符号“*”表示乘以运算，符号“/”表示除以运算，n为非负整数，SOC₀为步骤S101确定的SOC初始值。

通过公式SOC_n+1＝Iw*t*100％/Cb+SOC_n进行循环计算，直至工作电流Iw＝0(Iw＝0说明电池的主开关断开)，就可以得到最终的SOC值。每隔时间t，SOC值的值就更新一次。

电池工作的历史电流对电池当前的电压有很大的影响，因此，需根据电池的历史电流来判断电池的当前的电压状态。

当Iw的绝对值大于10C(此处，C用来表示电池充放电时电流大小的比率，即倍率，下同)时，表明电池处于大电流的工作状态，通过电流Iw的方向Id，确定电池是充电还是放电，电池的极化效应与此紧密相关：若Iw>0充电，将电流的方向Id设为正，若Iw<0，将电流方向Id设为负。

当Iw的绝对值不大于5C时，表示电池当前的工作状态不会对电池的电压特性产生很大影响，不改变Id的设置，表明之前的大电流工作状态对电池的电压特性影响较大。

由步骤S102可见，本发明实施例中，通过对电池电流的累加来计算电池的SOC值。由于每次累加的量是根据实时测量到的电流Iw得到的，并且将累加过程按照采样间隔时间t进行分段，因此可以减小SOC检测结果的误差，从而提高SOC检测结果的精度。

由本发明实施例电池SOC的检测方法的整个过程来看，该方法不需要对不同的电池系统进行参数标定，因此非常易于实现，从而降低了检测成本。并且，本发明实施例电池SOC的检测方法不存在累积误差，因此SOC的检测结果精度很高。

本发明实施例的电池SOC的检测方法，通过对实时测量的电池电流的累加计算来检测电池的SOC值，并且通过静置时长对SOC的初始值进行了校正，从而减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。

实施例二

图2为本发明实施例二中电池SOC的检测方法的流程图。如图2所示，本实施例中，电池SOC的检测方法可以包括：

步骤S201，根据电池静置时间确定电池的荷电状态SOC初始值；

步骤S202，基于SOC初始值及当前电池的工作电流计算电池当前的SOC值，记为第一SOC值；

其中，步骤S201和步骤S202分别与前述的步骤S101和步骤S102相同，相关原理请参见前述关于步骤S101和步骤S102的说明，此处不再赘述。

步骤S203，在满足预设校正条件的情况下，对计算得到的第一SOC值进行校正，得到第二SOC值。

通过步骤S203，本发明实施例可以在电池工作过程中对SOC检测结果进行修正，从而能够进一步减小SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。

在本发明实施例中，步骤S203可以包括如下子步骤：

在电池的当前工作电流的绝对值未超过1C时，测量电池的两端电压Vb；

从预设的开路电压与SOC的对应表中查找出与电压Vb对应的SOC值，记为SOCcr；

在当前工作电流为正且第一SOC值小于SOCcr值，或者在当前工作电流为负且第一SOC值大于SOCcr值的情况下，取SOCcr值作为第二SOC值。

因为电池的内阻很小，当电池的工作电流很小(本文中例如工作电流的绝对值不超过1C)时，暂不考虑电池的极化效应，可认为电池当前的工作电压近似于电池的开路电压。即当电池的工作电流Iw的绝对值小于或等于1C时，通过电压传感器测量电池两端的电压值Vb，由Vb查OCV-SOC表得到SOCcr值。然后用SOCcr值对第一SOC值进行校正。

电池的极化效应与电池工作电流相关，若电池经历大电流放电，由于极化效应会导致当前的电压相对于电池实际SOC状态下所对应的电压偏低。因此理论上而言，由当前电压得到的SOC值较实际SOC值偏低。因此若Id为正，且SOC＜SOCcr，或Id为负，且SOC＞SOCcr，用户SOCcr的值替换SOC的值，作为修正后的SOC值，即第二SOC值。

本发明实施例的电池SOC的检测方法，通过对实时测量的电池电流的累加计算来检测电池的SOC值，并且通过静置时长对SOC的初始值进行了校正，从而减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。并且，本发明实施例的电池SOC的检测方法，还能够在电池工作过程中对SOC检测结果进行修正，从而进一步减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。

实施例三

图3为本发明实施例三中电池SOC的检测方法的流程图。如图3所示，本实施例中，电池SOC的检测方法可以包括：

步骤S301，根据电池静置时间确定电池的荷电状态SOC初始值；

步骤S302，基于SOC初始值及当前电池的工作电流计算电池当前的SOC值，记为第一SOC值；

步骤S303，在满足预设校正条件的情况下，对计算得到的第一SOC 值进行校正，得到第二SOC值；

步骤S304，判断电池是否进入开路状态，如果电池进入开路状态则执行步骤S305，否则，如果电池没有进入开路状态则返回步骤S302；

步骤S305，在电池进入开路状态的情况下，保存电池当前的SOC值并开始对电池的静置时间进行计时。

当电池进入开路状态(或者说主开关断开)时，将最后的SOC值存储到非易失存储器中，并开始计算电池的静置时间。该存储的SOC值和静置时间可以用于下一次检测电池的SOC时确定SOC初始值，SOC初始值的确定参见步骤S301。

本发明实施例的电池SOC的检测方法，通过对实时测量的电池电流的累加计算来检测电池的SOC值，并且通过静置时长对SOC的初始值进行了校正，从而减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。并且，本发明实施例的电池SOC的检测方法，还能够在电池工作过程中对SOC检测结果进行修正，从而进一步减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。同时，本发明实施例的电池SOC的检测方法，在电池进入开路状态的情况下，通过保存电池当前的SOC值并开始对电池的静置时间进行计时，确保下一次SOC检测的精确度。

为了实施前述的电池SOC的检测方法实施例，本发明还提出了电池SOC的检测装置实施例。

实施例四

图4是本发明实施例四中电池SOC的检测装置的结构框图。本发明实施例的电池SOC的检测装置可以用于执行前述图1所示实施例的电池SOC的检测方法。

如图4所示，本发明实施例中，电池SOC的检测装置400可以包括确定模块410和计算模块420。其中，确定模块410用于根据电池静置时间确定电池的荷电状态SOC初始值。计算模块420用于基于确定模块410确定的SOC初始值及当前电池的工作电流计算电池当前的SOC值，记为第一SOC值。

在本发明实施例中，确定模块410可以包括第一确定单元。第一确定单元用于在电池静置时间超过预设的静置时长阈值的情况下，从预设的开 路电压与SOC的对应表中查找出与电池当前开路电压对应的SOC值，将查找出的SOC值作为SOC初始值。

在本发明实施例中，确定模块410可以包括第二确定单元。第二确定单元用于在电池静置时间未超过预设的静置时长阈值的情况下，取电池最近一次主开关断开时的SOC值作为SOC初始值。

其中，第一SOC值的计算公式可以为：

SOC_n+1＝Iw*t*100％/Cb+SOC_n

其中，SOC_n表示第n次计算所得的SOC值，SOC_n+1表示第n+1次计算所得的SOC值，Iw为电池的工作电流，t为电流采样间隔时间，Cb为电池容量，符号“*”表示乘以运算，符号“/”表示除以运算，n为非负整数，SOC₀为SOC初始值。

由于本发明实施例的电池SOC的检测装置能够用于执行前述图1所示实施例的电池SOC的检测方法，因此对于本发明实施例的电池SOC的检测装置的说明请参见对前述图1所示实施例的电池SOC的检测方法的说明，此处不再赘述。

本发明实施例的电池SOC的检测装置，通过对实时测量的电池电流的累加计算来检测电池的SOC值，并且通过静置时长对SOC的初始值进行了校正，从而减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。

实施例五

图5是本发明实施例五中电池SOC的检测装置的结构框图。本发明实施例的电池SOC的检测装置可以用于执行前述图2所示实施例的电池SOC的检测方法。

如图5所示，本发明实施例中，电池SOC的检测装置400可以包括确定模块410、计算模块420和校正模块430。其中，确定模块410用于根据电池静置时间确定电池的荷电状态SOC初始值。计算模块420用于基于确定模块410确定的SOC初始值及当前电池的工作电流计算电池当前的SOC值，记为第一SOC值。校正模块430用于在满足预设校正条件的情况下，对计算模块420计算得到的第一SOC值进行校正，得到第二SOC值。

在本发明实施例中，校正模块430可以包括测量单元、查找单元和校正单元。其中，测量单元用于在电池的当前工作电流的绝对值未超过1C时，测量电池的两端电压Vb。查找单元用于从预设的开路电压与SOC的对应表中查找出与测量单元测量到的电压Vb对应的SOC值，记为SOCcr。校正单元用于在当前工作电流为正且第一SOC值小于SOCcr值，或者在当前工作电流为负且第一SOC值大于SOCcr值的情况下，取SOCcr值作为第二SOC值。

由于本发明实施例的电池SOC的检测装置能够用于执行前述图2所示实施例的电池SOC的检测方法，因此对于本发明实施例的电池SOC的检测装置的说明请参见对前述图2所示实施例的电池SOC的检测方法的说明，此处不再赘述。

本发明实施例的电池SOC的检测装置，通过对实时测量的电池电流的累加计算来检测电池的SOC值，并且通过静置时长对SOC的初始值进行了校正，从而减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。并且，本发明实施例的电池SOC的检测装置，还能够在电池工作过程中对SOC检测结果进行修正，从而进一步减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。

实施例六

图6是本发明实施例六中电池SOC的检测装置的结构框图。本发明实施例的电池SOC的检测装置可以用于执行前述图3所示实施例的电池SOC的检测方法。

如图6所示，本发明实施例中，电池SOC的检测装置400可以包括确定模块410、计算模块420、校正模块430、判断模块540和保存及计时模块550。其中，确定模块410用于根据电池静置时间确定电池的荷电状态SOC初始值。计算模块420用于基于确定模块410确定的SOC初始值及当前电池的工作电流计算电池当前的SOC值，记为第一SOC值。校正模块430用于在满足预设校正条件的情况下，对计算模块420计算得到的第一SOC值进行校正，得到第二SOC值。判断模块540用于判断电池是否进入开路状态。保存及计时模块550用于在判断模块540判断出电池进入开路状态的情况下，保存电池当前的SOC值并开始对电池的静置时间 进行计时。

由于本发明实施例的电池SOC的检测装置能够用于执行前述图3所示实施例的电池SOC的检测方法，因此对于本发明实施例的电池SOC的检测装置的说明请参见对前述图3所示实施例的电池SOC的检测方法的说明，此处不再赘述。

本发明实施例的电池SOC的检测装置，通过对实时测量的电池电流的累加计算来检测电池的SOC值，并且通过静置时长对SOC的初始值进行了校正，从而减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。并且，本发明实施例的电池SOC的检测装置，还能够在电池工作过程中对SOC检测结果进行修正，从而进一步减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。同时，本发明实施例的电池SOC的检测装置，在电池进入开路状态的情况下，通过保存电池当前的SOC值并开始对电池的静置时间进行计时，确保下一次SOC检测的精确度。

实施例七

本发明实施例还提出了一种电池管理系统。图7是本发明实施例七中电池管理系统的结构框图。如图7所示，本实施例中，电池管理系统700可以包括电池SOC的检测装置400。其中，电池SOC的检测装置400可以是本发明前述任一实施例中的电池SOC的检测装置。

本发明实施例的电池管理系统，包括电池SOC的检测装置，能够通过对实时测量的电池电流的累加计算来检测电池的SOC值，并且通过静置时长对SOC的初始值进行了校正，从而减小了SOC检测结果的误差，提高了SOC检测结果的精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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。