一种锂电池电量显示方法及系统与流程

1.本发明涉及锂电池管理技术领域，特别是涉及一种锂电池电量显示方法及系统。


背景技术：

2.电池在恒电流充电时，电压的变化为上升、平稳、上升，在恒电流充放电时，电压都有一个平稳的过程，而这一平稳区域就是充放电平台区。虽然在电池供电过程中希望这个平台区越宽越平稳越好，但是在测量电池soc值时，则在平台区不易获得准确值。
3.特别是近年来应用于量产车型中的磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池由于具备低成本、高安全性、长循环寿命以及大幅提升的能量密度等特性，获得了越来越多的新能源主机厂的青睐。但是磷酸铁锂电芯ocv特性表现为在约30％～97％区间为平台区，在此区间估算soc只依靠电流积分，考虑到电流传感器的误差以及电芯一致性等问题，soc估算存在误差，且无法通过电压校准，若在平台区状态下用户多次未充满电的话，容易导致soc误差较大，存在虚电可能，严重者会导致驾驶员因电池虚电导致被抛在半路的尴尬局面。
4.现有主机厂解决方案一般是在用户手册上建议用户定期使用充电设备为车辆充满电(建议每周至少一次满充)，每3个月至半年进行一次低电态(＜10％soc)的满充电，或者通过手机、仪表等对用户进行提醒。
5.然而仍旧有用户因为不阅读用户手册或者不关注手机、仪表等用户提醒，或者因为时间问题，在多次未充满电的情况下导致soc误差过大时，可能会导致因电池虚电而被抛在半路的尴尬情形，使用体验欠佳。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题在于，本发明提供一种锂电池电量显示方法，可以锂电池非满电充放状态下显示的soc误差过大而导致的虚电问题，从而提高驾驶员的使用体验。
7.为解决上述技术问题，作为本发明的一方面，提供一种锂电池电量显示方法，其包括如下步骤：
8.步骤s10，在对锂电池充电过程中，周期性根据电流积分法计算本次充电充入的soc值；
9.步骤s11，获得所述充电前显示的soc值与所述充入的soc值两者之和，并判断其是否处于锂电池的预定充电平台区；
10.步骤s12，当判断结果为处于预定充电平台区，并判断到已达到修正触发条件后，根据预标定的公式计算获得修正系数，并采用所述修正系数对所述充入的soc值进行修正，根据所述充电前显示的soc值以及所述修正后的soc值获得待显示的soc值，所述修正系数为小于1的正数；
11.步骤s13，显示所述待显示的soc值。
12.其中，所述步骤s12中进一步包括：
13.在判断到所述和处于预定充电平台区后，判断上一次充电结束后所显示的soc值处于预定充电平台区内，如是，则判断已达到修正触发条件；否则，判断未达到修正触发条件。
14.其中，所述步骤s12进一步包括：
15.当已达到修正触发条件，根据公式k＝ax2+bx+c计算获得修正系数k，其中x为所述充入的soc值，常数a、b、c预先根据实验标定获得；
16.根据下述公式计算获得待显示的soc值：显示的soc＝充电前显示的soc+充入的soc*k。
17.其中，在所述步骤s12中进一步包括：
18.当未达到修正触发条件，则将所述充电前显示的soc值与所述充入的soc值两者之和确定为待显示的soc值。
19.其中，所述步骤s12进一步包括：
20.如果所述和未处于锂电池的预定充电平台区，则通过电压校准法计算当前的soc值，将所计算出来的当前的soc值确定为待显示的soc值。
21.其中，所述步骤s12进一步包括:
22.将所计算出来的当前的soc值与前一周期待显示的soc值比较，如果两者的差值大于一预定的阈值，则通过阻尼算法获取两者的中间值作为待显示的soc值。
23.相应地，本发明的另一方面，还提供一种对锂电池充电后的显示soc值进行修正系统，其包括：
24.充入soc值计算单元，用于在对锂电池充电过程中，周期性根据电流积分法计算本次充电所充入的soc值；
25.soc阶段判断单元，用于获得所述充电前显示的soc值与所述充入的soc值两者之和，并判断其是否处于锂电池的预定充电平台区；
26.修正处理单元，用于在soc阶段判断单元的判断结果为处于预定充电平台区，并已达到修正触发条件后，采用预标定的修正系数对所述充入的soc值进行修正，根据所述充电前显示的soc值以及所述修正后的soc值获得待显示的soc值，所述修正系数为小于1的正数；
27.soc值显示单元，显示所述待显示的soc值。
28.其中，所述修正处理单元进一步包括：
29.修正触发条件判断单元，用于在判断结果为处于预定充电平台区后，判断上一次充电结束后所显示的soc值处于预定充电平台区内，如是则判断已达到修正触发条件；
30.修正系数计算单元，用于在修正触发条件判断单元的判断结果为已达到修正触发条件后，根据公式k＝ax2+bx+c计算获得修正系数k，其中x为所述充入的soc值，常数a、b、c预先根据实验标定获得；
31.待显示的soc值获取单元，用于在修正触发条件判断单元判断结果为已达到修正触发条件后，利用所述修正系数计算单元获得的修正系数k，根据下述公式计算获得待显示的soc值：显示的soc＝充电前显示的soc+充入的soc*k；
32.以及用于在修正触发条件判断单元的判断结果为未达到修正触发条件后，将所述充电前显示的soc值与所述充入的soc值两者之和确定为待显示的soc值。
33.其中，进一步包括：
34.校准单元，用于在soc阶段判断单元判断到所述和未处于磷酸铁锂电池的预定充电平台区，则通过电压校准法计算当前的soc值，将所计算出来的当前的soc值确定为待显示的soc值。
35.其中，所述校准单元进一步包括:
36.平滑处理单元，用于将所计算出来的当前的soc值与前一周期待显示的soc值比较，如果两者的差值大于一预定的阈值，则通过阻尼算法获取两者的中间值作为待显示的soc值。
37.实施本发明实施例，具有如下的有益效果：
38.本发明提供一种锂电池电量显示方法及系统，通过在每次充电时，当soc值处于平台期并同时满足修正触发条件时，根据本次充入的soc采用预先标定的公式计算获得此时的修正系数，通过该修正系数对当前soc值进行负向修正，以在显示的soc值中少量扣除充电电量数值。通过多次少量的扣除充电电量，可以消除现有技术中平台期的soc不准带来的累积误差；
39.实施本发明的实施例中，采用锂电池(特别是磷酸锂电池)的电动车的驾驶员无需特意去关注阅读用户手册或者手机、仪表等用户提醒，只需在显示的soc值达到需要充电的时间点去充电即可以保证用电的安全性；本发明克服了现有技术中，由于锂电池(特别是磷酸锂电池)在多次未充满电的情况下导致soc误差过大而产生的电池虚电现象，提高了使用体验。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
41.图1为本发明提供的一种锂电池电量显示方法的一个实施例的主流程示意图；
42.图2为本发明具体实施例中的磷酸铁锂电池电芯ocv特性分区示意图；
43.图3为本发明提供的一种锂电池电量显示系统的一个实施例的结构示意图；
44.图4为图3中修正处理单元的结构示意图；
45.图5为图4中校准单元的结构示意图。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
47.如图1所示，示出了本发明提供的锂电池电量显示方法的一个实施例的主流程示意图；本发明中的显示方法特别适用于平台区较宽的电池，比如图2中所示的磷酸铁锂电池，在本实施例中，所述锂电池电量显示方法，其包括如下步骤：
48.步骤s10，在对锂电池充电过程中，周期性(如2分钟)根据电流积分法计算本次充电当前充入的soc值；具体地，所述充入的soc值通过对当前充电电流相对本次计算时的当
前充电时长进行积分获得；需要注意的是，首次soc检测需要通过进入静态电压区满/空电进行；
49.步骤s11，获得所述充电前显示的soc值与所述充入的soc值两者之和，并判断其是否处于锂电池的预定充电平台区；
50.本发明可用于锂电池的电量显示，特别是用于平台区较宽的磷酸铁锂电池进行充放电时的电量显示，其他类型的电池充放电显示也可以应用本方案实现对平台区的电池充放电的预估。如图2所示，示出了本发明中磷酸铁锂电池电芯ocv特性分区示意图；对于磷酸铁锂电池，soc包括低静态电压区、平台区、高静态电压区，其中低静态电压区对应于soc处于0％～l％区间，此时可根据电压对soc进行修正；平台区对应于soc处于l％～h％区间，此时无法通过电压校准，只能依靠电流积分进行soc计算，若在此区域来回充放电的话容易导致soc误差较大，在多次未充满电的情况下导致soc误差过大时，可能会导致因电池虚电导致被抛在半路的尴尬局面，本发明会对此区域的显示soc值进行修正处理；而高静态电压区对应于soc处于h％～100％区间，此时也可以通过电压修正校准，且充满状态下是消除soc误差的最好方式，原则上应尽量引导用户充满电。在一个例子中，l％点为30％，h％点为97％；
51.步骤s12，当判断结果为处于预定充电平台区，并判断到已达到修正触发条件后，根据预标定的公式计算获得修正系数，并采用所述修正系数对所述充入的soc值进行修正，根据所述充电前显示的soc值以及所述修正后的soc值获得待显示的soc值，所述修正系数为小于1的正数；
52.更具体地，所述步骤s12中进一步包括：
53.在判断到所述和处于预定充电平台区后，判断上一次充电结束后所显示的soc值处于预定充电平台区内，如是，则判断已达到修正触发条件；否则，判断未达到修正触发条件。
54.其中，所述步骤s12进一步包括：
55.当已达到修正触发条件，根据公式k＝ax2+bx+c计算获得修正系数k，其中x为所述充入的soc值，常数a、b、c预先根据通过实验标定获得；通过上述公式获得的k值，可以使在充电平台区的不同阶段获得不同的修正系数，使修正补偿更加精细化；可以理解的是，上述计算公式为获得修正系统k的公式的举例，而非为限制；在其他的实施例中，也可以采用类似公式的其他变型，例如可以采用一阶公式来实现，在这些实施例中，需要对这些公式中的常数进行适应性标定。
56.根据下述公式计算获得待显示的soc值：
57.显示的soc＝充电前显示的soc+充入的soc*k。
58.从上述公式可以看出，其中采用修正系数k，可以进行负向修正，从而使显示的soc值要小于实际的soc值。
59.其中，在所述步骤s12中进一步包括：
60.当未达到修正触发条件，则将所述充电前显示的soc值与所述充入的soc值两者之和确定为待显示的soc值。
61.可以理解的是，设置修正触发条件的目的为了减少修正的次数，尽量在出现频繁在平台区充放电的情形时才进行修改。
62.步骤s13，显示所述待显示的soc值。
63.更具体地，在一个实施例中，所述步骤s12进一步包括：
64.如果所述和未处于磷酸铁锂电池的预定充电平台区，则通过电压校准法计算当前的soc值，将所计算出来的当前的soc值确定为待显示的soc值。
65.其中，所述步骤s12进一步包括:
66.将所计算出来的当前的soc值与前一周期待显示的soc值比较，如果两者的差值大于一预定的阈值，则通过阻尼算法获取两者的中间值作为待显示的soc值。此步骤的目的主要是为了防止所显示的soc值出现大幅度的数值跳变的情形，以提高所显示的soc的平滑性；其中，阻尼算法可以选用现有技术中的多种算法，而阈值根据实际需要进行设定，例如在一个例子中可以设置有5％。
67.可以理解的是，电动车的用户一般是根据soc值来判定是否需要去充电，原则上当显示的soc低于用于心理预期时，用户便会自发的前去充电；若soc不准时，当实际soc大于显示soc时，实际续航里程会比显示的续航里程多，不会对用户造成负面影响；当实际soc小于显示soc时，实际续航里程会比显示的续航里程少，即称作虚电，这种情况可能会导致驾驶员误判，导致因电池虚电导致被抛在半路的尴尬局面；
68.同时由于平台区充放电soc的误差是随机的，无法区分是正偏差还是负偏差，而用户通常是根据soc来判断续航里程，因此为了避免虚电的情况发生，soc修正时应该往偏小的方向进行，即显示soc值应小于理论计算soc值，这样实际续航里程会比显示的续航里程多，不会对用户造成负面影响；
69.本发明所采用的方法，在对锂电池进行充电情况下，才进行修正。在无法进入静态电压区来进行电压校准的情况下，根据平台区充电的电流等信息(更具体地为充入的soc值)，获得相应的修正系数，并对充入的soc值进行系数折算处理。即每次在充电后的soc进行少量多次的负方向的修正，导致实际显示的soc值比理论计算的soc小，由于是少量多次的在充电过程中进行，因此用户并不会察觉。单次充电后都会导致实际充入的soc比显示的soc多，且随着充放电次数的增多显示的soc会比理论计算的soc小的越多，基本能够覆盖平台区充放电带来的soc误差范围，防止虚电情况发生；
70.若累计到一定程度，由于显示值远远小于理论计算值，用户更早的进入充电心理预期，此时车辆更容易充满电量，即进入了静电压区域，电池可进行电压校准操作，将此前的修正值清零，即显示值与理论计算值相等，为了避免用户感觉到用户时间明显缩短的异常，此时可以通过一定的阻尼算法由显示值平缓过渡到真实soc值，同时也能更好的让车辆进入满电状态。
71.为了便于理解，下述采用一个具体的例子来说明本发明的方法的原理及达到的效果。：假设30％是l％点，97％是h％点，用户每次都是soc低于40％充电，充到soc 70％即停止充电进行使用，每次充放电soc都会有随机
±
1％的误差；若不进行修正的话，1000次soc累计误差可能会达到30％，若用户在soc显示45％时出发，觉得理论上可以到达目的地，而实际上soc为15％，很可能会导致在半路上没电的尴尬局面。若修正的话，为便于说明，假设每次的修正都是-1％(即修正系数k为0.98)，即第一次充到显示soc为70％时，实际理论电量是70～71％，第二次充到显示soc为70％时，实际电量是70～72％，........第27次充到显示soc为70％时，实际电量可能是70～97％，即更容易进入静电压区域，电池可进行电压
校准操作，变相的引导用户进行充满电操作，此时车辆若显示soc为45％时，实际理论电量肯定在45％以上，不会存在虚电现象；从而可以杜绝车辆在中途电量用尽抛锚的情形的发生，提高了用户的使用体验。
72.相应地，本发明的另一方面，还提供一种锂电池电量显示系统1，其包括：
73.充入soc值计算单元10，用于在对锂电池充电过程中，周期性根据电流积分法计算本次充电充入的soc值；
74.soc阶段判断单元11，用于获得所述充电前显示的soc值与所述充入的soc值两者之和，并判断其是否处于锂电池的预定充电平台区；
75.修正处理单元12，用于在soc阶段判断单元的判断结果为处于预定充电平台区，并已达到修正触发条件后，采用预标定的修正系数对所述充入的soc值进行修正，根据所述充电前显示的soc值以及所述修正后的soc值获得待显示的soc值，所述修正系数为小于1的正数；
76.校准单元13，用于在soc阶段判断单元判断到所述和未处于锂电池的预定充电平台区，则通过电压校准法计算当前的soc值，将所计算出来的当前的soc值确定为待显示的soc值；
77.soc值显示单元14，显示所述待显示的soc值。
78.其中，所述修正处理单元12进一步包括：
79.修正触发条件判断单元120，用于在判断结果为处于预定充电平台区后，判断上一次充电结束后所显示的soc值处于预定充电平台区内，如是则判断已达到修正触发条件；
80.修正系数计算单元21，用于在修正触发条件判断单元的判断结果为已达到修正触发条件后，根据公式k＝ax2+bx+c计算获得修正系数k，其中x为所述充入的soc值，常数a、b、c预先根据实验标定获得；
81.待显示的soc值获取单元122，用于在修正触发条件判断单元判断结果为已达到修正触发条件后，利用所述修正系数计算单元获得的修正系数k，根据下述公式计算获得待显示的soc值：显示的soc＝充电前显示的soc+充入的soc*k；
82.以及用于在修正触发条件判断单元的判断结果为未达到修正触发条件后，将所述充电前显示的soc值与所述充入的soc值两者之和确定为待显示的soc值。
83.其中，所述校准单元13进一步包括:
84.平滑处理单元131，用于将所计算出来的当前的soc值与前一周期待显示的soc值比较，如果两者的差值大于一预定的阈值，则通过阻尼算法获取两者的中间值作为待显示的soc值。
85.更多的细节，可以参考前述对图1和图2的描述，在此不进行赘述。
86.实施本发明实施例，具有如下的有益效果：
87.本发明提供一种锂电池电量显示方法及系统，通过在每次充电时，当soc值处于平台期并同时满足修正触发条件时，根据本次充入的soc采用预先标定的公式计算获得此时的修正系数，通过该修正系数对当前soc值进行负向修正，以在显示的soc值中少量扣除充电电量数值。通过多次少量的扣除充电电量，可以消除现有技术中平台期的soc不准带来的累积误差；
88.实施本发明的实施例中，采用锂电池(特别是磷酸铁锂电池)的电动车的驾驶员无
需特意去关注阅读用户手册或者手机、仪表等用户提醒，只需在显示的soc值达到需要充电的时间点去充电即可以保证用电的安全性；本发明克服了现有技术中，由于锂电池(特别是磷酸铁锂电池)在多次未充满电的情况下导致soc误差过大而产生的电池虚电现象，提高了使用体验。
89.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
90.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
91.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。