一种电池容量的测量方法、装置、服务器及系统与流程

本发明涉及电池管理技术领域，特别是涉及一种电池容量的测量方法、装置、服务器及系统。

背景技术：

面对日趋严峻的能源与环境问题，节能与新能源汽车正成为当前研究的热点。发展节能与新能源汽车，尤其是具有零污染、零排放的纯电动汽车，对实现全球可持续发展、保护人类赖以生存的地球环境具有重要意义。

当前以动力电池为动力的电动汽车已逐渐发展起来。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的汽车。而动力电池一般是电动汽车的关键能源。

随着动力电池的长期使用，动力电池在经过多次充放电后，电池容量的衰减，电池充放电能力的变弱成为了不可避免的问题。影响电池容量的衰减的主要因素包括：电池充放电循环次数、充放电倍率、温度、电芯一致等。电池的化学特性呈现高度非线性特性，很难通过建立模型的方法预测电池的容量及充放电性能。

现有预测电池衰减的方法都不能准确地的预测电池的衰减及衰减后的电池充放电能力，导致电池经常被过放，频繁出现车辆剩余里程突降的情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电池容量的测量方法、装置、服务器及系统，从而可以解决现有技术中不能准确地预测电池衰减以及衰减后的电池充放电能力的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的一种电池容量的测量方法，包括：

获取电池管理系统发送的电池充电数据；

根据所述电池充电数据，获得电池充电容量，所述电池充电容量用于表示一次充电过程中充入电池的电量；

根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量。

其中，所述方法还包括：

将所述实际电池容量发送至所述电池管理系统，以使所述电池管理系统比较所述实际电池容量与预设电池标称容量的差值，并在所述差值大于预设阈值时，对电池容量以及表征电池充放电能力的性能参数进行修正。

其中，所述电池充电数据包括：电池充电电流和充电时间；

所述根据所述电池充电数据，获得电池充电容量的步骤，包括：

根据所述电池充电电流和所述充电时间，通过积分求和算法得到电池充电容量。

其中，所述电池充电数据包括：电池充电前的初始电压vint和电池充电后的最终电压vfina；

根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量的步骤包括：

根据所述初始电压vint、所述最终电压vfina以及所述电池荷电状态与开路电压的对应关系，分别得到电池的初始荷电状态socint以及电池的最终荷电状态socfina；

根据c/(socfina-socint)，得到当前状态下的实际电池容量。

其中，所述电池充电数据包括：电池温度；

根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量的步骤之后，所述方法还包括：

判断所述电池温度是否为预设电池温度；

若否，则以所述预设电池温度为参考标准，对当前状态下的实际电池容量进行归一化修正，得到所述预设电池温度下的实际电池容量。

本发明实施例还提供一种电池容量的测量装置，包括：

第一获取模块，用于获取电池管理系统发送的电池充电数据；

第二获取模块，用于根据所述电池充电数据，获得电池充电容量，所述电池充电容量用于表示一次充电过程中充入电池的电量；

容量测量模块，用于根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量。

其中，所述测量装置还包括：

发送模块，用于将所述实际电池容量发送至所述电池管理系统，以使所述电池管理系统比较所述实际电池容量与预设电池标称容量的差值，并在所述差值大于预设阈值时，对电池容量以及表征电池充放电能力的性能参数进行修正。

其中，所述电池充电数据包括：电池充电电流和充电时间；

所述第二获取模块具体用于：根据所述电池充电电流和所述充电时间，通过积分求和算法得到电池充电容量。

其中，所述电池充电数据包括：电池充电前的初始电压vint和电池充电后的最终电压vfina；

所述容量测量模块具体用于：根据所述初始电压vint、所述最终电压vfina以及所述电池荷电状态与开路电压的对应关系，分别得到电池的初始荷电状态socint以及电池的最终荷电状态socfina；

根据c/(socfina-socint)，得到当前状态下的实际电池容量。

其中，所述电池充电数据包括：电池温度；

所述电池容量的测量装置还包括：

判断模块，用于在根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量之后，判断所述电池温度是否为预设电池温度；

修正模块，用于在所述电池温度不为所述预设电池温度时，以所述预设电池温度为参考标准，对当前状态下的实际电池容量进行归一化修正，得到所述预设电池温度下的实际电池容量。

本发明实施例还提供一种服务器，包括：如上述所述的电池容量的测量装置。

本发明实施例还提供一种电池容量的测量系统，包括：

如上述所述的服务器；

电动汽车，所述电动汽车包括电池管理系统，所述电池管理系统与所述服务器通信连接；

其中，所述电池管理系统用于向所述服务器发送电池充电数据，并将接收到的所述服务器发送的实际电池容量与预设电池标称容量的差值，并在所述差值大于预设阈值时，对电池容量以及表征电池充放电能力的性能参数进行修正。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例的上述方案中，通过获取到的电池充电数据，得到电池充电容量，并根据电池充电数据、充电电容以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，最后得到电池在当前状态下的实际电池容量，提高电池容量测量的精度，可实现准确地预测电池容量及充放电性能，避免电池过充过放。

附图说明

图1为本发明实施例的电池容量的测量方法的流程图之一；

图2为常温下电池荷电状态与开路电压的对应关系示意图；

图3为本发明实施例的电池容量的测量方法的流程图之二；

图4为图1中步骤103的具体流程示意图；

图5为本发明实施例的电池容量的测量方法的流程图之三；

图6为本发明实施例的电池容量的测量方法的流程图之四；

图7为本发明实施例的电池容量的测量装置组成结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，为本发明实施例的电池容量的测量方法的流程图之一。下面就该图具体说明本方法的实施例过程。

步骤101，获取电池管理系统发送的电池充电数据；

这里，电池具体指电动汽车中的电池模组，电池模组包括：多个电池单体。

当电池充电启动时，电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)发送电池充电数据。

电池充电数据包括：电池充电前的初始电压vint、电池充电后的最终电压vfina、充电过程中的电池充电电流、充电时间、电池温度等。

步骤102，根据所述电池充电数据，获得电池充电容量，所述电池充电容量用于表示一次充电过程中充入电池的电量；

步骤103，根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量。

具体的，根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及预先记录的电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量。

也就是说，电池荷电状态与开路电压的对应关系预先记录存储于服务器中。

这里，电池荷电状态(stageofcharge，soc)也称电池剩余电量，用于表示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。

这里，电池荷电状态的取值范围为0～1。当soc＝0时，表示电池放电完全；当soc＝1时，表示电池完全充电。

如图2所示，为电池荷电状态与开路电压的关系曲线示意图。横坐标表示电池荷电状态，用百分数表示；纵坐标表示单体电池电压，单位为伏特v。

这里，电池开路电压(opencircuitvoltage，ocv)是荷电状态soc的函数。由于开路电压是电池内部电化学平衡状态的反应，不随时间、电池老化状态变化，因此本发明实施例根据电池开路电压与荷电状态的这种不变的对应关系，计算电池的实际电池容量。

本发明实施例提供的电池容量的测量方法，通过获取到的电池充电数据，得到电池充电容量，并根据电池充电数据、充电电容以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，最后得到电池在当前状态下的实际电池容量，提高电池容量测量的精度，可实现准确地预测电池容量及充放电性能，避免电池过充过放。

具体的，如图3所示，本发明实施例中电池容量的测量方法，还可包括：

步骤104，将所述实际电池容量发送至所述电池管理系统，以使所述电池管理系统比较所述实际电池容量与预设电池标称容量的差值，并在所述差值大于预设阈值时，对电池容量以及表征电池充放电能力的性能参数进行修正。

这里，预设电池标称容量为电池未衰减时的电池容量。

这里，对电池容量的修正具体是指更新预设电池标称容量，更新为实际电池容量。

对表征电池充放电能力的性能参数修正具体是指将性能参数值更改为实际电池容量下对应的性能参数值。

需要说明的是，本发明方法的执行主体为服务器。其中，该服务器存储有电池全寿命充电数据。包括：不同电池容量下对应的表征电池充放电能力的性能参数。

一般情况下，当电池容量衰减为原电池容量的20％时，则判定电池寿命终结。

这里，对电池容量以及表征电池充放电能力的性能参数进行修正，可有效避免电池过充过放，避免或减少出现车辆剩余里程突降的情况。

具体的，所述电池充电数据包括：电池充电电流和充电时间。

这里，步骤102还可具体包括：

根据所述电池充电电流和所述充电时间，通过积分求和算法得到电池充电容量。

需说明的是，在电池充电时，获取电池充电电流it和充电时间t，通过积分求和算法，即∑it*dt，得到电池充电容量c。

这里，充电时间t指一次充电开始至结束的时间。

具体的，所述电池充电数据包括：电池充电前的初始电压vint和电池充电后的最终电压vfina；这里，如图4所示，步骤103还可具体包括：

步骤1031，根据所述初始电压vint、所述最终电压vfina以及所述电池荷电状态与开路电压的对应关系，分别得到电池的初始荷电状态socint以及电池的最终荷电状态socfina；

这里，优选的，本发明实施例中，电池荷电状态与开路电压的对应关系以表格形式存储。

结合图2，根据初始电压vint和最终电压vfina，查表得到对应的电池的初始荷电状态socint以及电池的最终荷电状态socfina。

这里需要说明的是，电池充电前的初始电压vint，为充电前单体电池的平均电压；电池充电后的最终电压vfina，为充电结束后单体电池的平均电压。

这里，电池充电数据还可包括：电池充电前的单体电池的电压和第一总电压，以及电池充电结束后的单体电池的电压和第二总电压。

充电前单体电池的平均电压，即初始电压vint，可通过电池充电前的单体电池的电压和第一总电压计算得到；

充电后单体电池的平均电压，即最终电压vfina，可通过电池充电结束后的单体电池的电压和第二总电压计算得到。

步骤1032，根据c/(socfina-socint)，得到当前状态下的实际电池容量。

到此，上述实施例中的电池容量的测量方法适用于电池在换电站充电这一充电环境下进行。

这里，电动汽车采用电池快换，可在较短时间内完成电动汽车电量的补充，被更换的电池在充电台架上易保持在特定温度(25℃左右)下，通过标准充电电流充电。因此，换电电池(被更换的电池)充电环境和充电曲线满足电池电量测量要求。

具体的，电池充电数据包括：电池温度。

若电池并未处在换电站充电这一充电环境下，而是处在某一确定温度范围内，采用车载慢充的充电环境下，除了执行上述步骤外，在根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量的步骤之后，如图5所示，本发明实施例的电池容量的测量方法还可包括：

步骤105，判断所述电池温度是否为预设电池温度；

若是，则执行步骤104；反之，则执行步骤106。

需要说明的是，预设电池温度为上述所述的特定温度。一般地，预设电池温度为常温温度，取值为25℃。

步骤106，若否，则以所述预设电池温度为参考标准，对当前状态下的实际电池容量进行归一化修正，得到所述预设电池温度下的实际电池容量。

需要说明的是，从步骤106之后到达的步骤104时，实际电池容量为预设电池温度下的实际电池容量。

需要说明的是，温度对电池容量影响很大，电池容量随温度增加而增加。在电池温度不为预设电池温度下时，计算得到的当前状态下的实际电池容量并非为电池的实际电池容量，需要归一化到预设电池温度下，得到的电池容量才是准确的实际电池容量。

本发明实施例提供的电池容量的测量方法，通过获取到的电池充电数据，得到电池充电容量，并根据电池充电数据、充电电容以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，最后得到电池在当前状态下的实际电池容量，提高电池容量测量的精度，可实现准确地预测电池容量及充放电性能，避免电池过充过放。

如图6所示，为本发明又一实施例提供的电池容量的测量方法的具体流程图。下面结合该图具体说明电池容量的测量方法的实施过程。

步骤201，读取充电前电池单体平均电压vint、电池平均温度tint；

步骤202，判断当前充电模式；

若当前充电模式为慢充模式，则执行步骤203；若当前充电模式为换电站充电模式，则执行步骤211。

这里，电池管理系统可发送充电状态信号给服务器；服务器通过识别充电状态信号，确定当前充电模式。即当前充电时慢充模式还是换电站充电模式。

步骤203，启动充电；

这里需说明的是，在服务器初始化以及状态识别结束后，才启动充电，进入充电过程。

步骤204，读取并存储充电过程的电池温度t、单体电池最高电压vmax、电池总电压u、电池充电电流it；

这里，存储单体电池最高电压vmax可用作充电是否结束的其中一个判断条件。

步骤205，采用积分法计算电池充电容量c＝∑it*dt；

步骤206，判断充电结束标志位是否为1；

这里，若单体电池最高电压vmax达到预设值，则将充电结束标志位置1。

当然，充电是否结束的判断条件不仅限于单体电池最高电压vmax，还可以是识别到的充电枪的插拔状态、充电中电池是否发生故障、充电是否充满等等。

若是，则执行步骤207；反之，则返回执行步骤204；

步骤207，记录充电结束后，电池平均电压vfina、电池充电容量c、电池平均温度tfina；

这里，充电结束后的电池平均温度tfina可用于后续的温度归一化处理参考外，还用于判定电池是否发生故障、电池充放电性能评估等等。

步骤208，根据电池充电前平均电压vint、充电结束后平均电压vfina，查表计算对应的荷电状态socint、socfina；

这里，详见上述实施例中步骤1031部分的阐述，这里不再赘述。

步骤209，根据容量窗口计算方法，温度归一化到常温下，计算电池常温下的容量cactu＝c/(socfina-socint)；

这里，容量窗口计算方法即上述实施例中所述的电池荷电状态与开路电压的对应关系。

步骤210，电池实际容量发送给bms，并将电池容量发送标志位置至1；

如图所示，步骤211～步骤214与慢充充电模式下的步骤203～步骤206一样，详见图示，这里不再赘述。

步骤215，记录充电结束后，电池平均电压vfina、电池充电容量c；

需说明的是，这里不再记录充电结束后电池平均温度tfina，是因为换电站充电模式下，为常温温度下的充电，充电环境稳定。

步骤216与步骤208执行内容相同，这里不再赘述。

步骤217，根据容量窗口计算方法，计算电池常温下的容量cactu＝c/(socfina-socint)；

步骤218与步骤210执行内容相同，这里不再赘述。

这里，本发明实施例通过对充电数据的离线分析，计算电池常温状态下的实际容量，提高电池容量测量的精度，可实现准确地预测电池容量及充放电性能，避免电池过充过放。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序(指令)，该程序(指令)被处理器执行时实现以下步骤：

获取电池管理系统发送的电池充电数据；

根据所述电池充电数据，获得电池充电容量，所述电池充电容量用于表示一次充电过程中充入电池的电量；

根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量。

可选地，该程序(指令)被处理器执行时，还执行以下步骤：

将所述实际电池容量发送至所述电池管理系统，以使所述电池管理系统比较所述实际电池容量与预设电池标称容量的差值，并在所述差值大于预设阈值时，对电池容量以及表征电池充放电能力的性能参数进行修正。

可选地，所述电池充电数据包括：电池充电电流和充电时间；所述根据所述电池充电数据，获得电池充电容量的步骤，包括：

根据所述电池充电电流和所述充电时间，通过积分求和算法得到电池充电容量。

可选地，所述电池充电数据包括：电池充电前的初始电压vint和电池充电后的最终电压vfina；根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量的步骤包括：

根据所述初始电压vint、所述最终电压vfina以及所述电池荷电状态与开路电压的对应关系，分别得到电池的初始荷电状态socint以及电池的最终荷电状态socfina；

根据c/(socfina-socint)，得到当前状态下的实际电池容量。

可选地，所述电池充电数据包括：电池温度；根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量的步骤之后，该程序(指令)被处理器执行时，还执行以下步骤：

判断所述电池温度是否为预设电池温度；

若否，则以所述预设电池温度为参考标准，对当前状态下的实际电池容量进行归一化修正，得到所述预设电池温度下的实际电池容量。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

如图7所示，本发明实施例还提供一种电池容量的测量装置，包括：

第一获取模块301，用于获取电池管理系统发送的电池充电数据；

第二获取模块302，用于根据所述电池充电数据，获得电池充电容量，所述电池充电容量用于表示一次充电过程中充入电池的电量；

容量测量模块303，用于根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量。

具体的，所述测量装置还包括：

发送模块，用于将所述实际电池容量发送至所述电池管理系统，以使所述电池管理系统比较所述实际电池容量与预设电池标称容量的差值，并在所述差值大于预设阈值时，对电池容量以及表征电池充放电能力的性能参数进行修正。

具体的，所述电池充电数据包括：电池充电电流和充电时间；所述第二获取模块具体用于：根据所述电池充电电流和所述充电时间，通过积分求和算法得到电池充电容量。

具体的，所述电池充电数据包括：电池充电前的初始电压vint和电池充电后的最终电压vfina；所述容量测量模块具体用于：根据所述初始电压vint、所述最终电压vfina以及所述电池荷电状态与开路电压的对应关系，分别得到电池的初始荷电状态socint以及电池的最终荷电状态socfina；

根据c/(socfina-socint)，得到当前状态下的实际电池容量。

具体的，所述电池充电数据包括：电池温度；

所述电池容量的测量装置还包括：

判断模块，用于在根据所述电池充电数据、所述电池充电容量以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，得到当前状态下的实际电池容量之后，判断所述电池温度是否为预设电池温度；

修正模块，用于在所述电池温度不为所述预设电池温度时，以所述预设电池温度为参考标准，对当前状态下的实际电池容量进行归一化修正，得到所述预设电池温度下的实际电池容量。

本发明提供的电池容量的测量装置，第二获取模块通过第一获取模块获取到的电池充电数据，得到电池充电容量，容量测量模块根据电池充电数据、充电电容以及电池荷电状态与开路电压的对应关系，最后得到电池在当前状态下的实际电池容量，提高电池容量测量的精度，可实现准确地预测电池容量及充放电性能，避免电池过充过放。

本发明实施例还提供一种服务器，包括：如上述所述的电池容量的测量装置。

这里，服务器可通过读取can通讯网络上的电池管理系统传输的电池充电数据，如单体电池电压、电池总电压、电池充电电流及温度，并存储电池充电数据。

本发明实施例还提供一种电池容量的测量系统，包括：

如上述所述的服务器；

电动汽车，所述电动汽车包括电池管理系统，所述电池管理系统与所述服务器通信连接；

其中，所述电池管理系统用于向所述服务器发送电池充电数据，并将接收到的所述服务器发送的实际电池容量与预设电池标称容量的差值，并在所述差值大于预设阈值时，对电池容量以及表征电池充放电能力的性能参数进行修正。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。