估计电池的荷电状态soc的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及汽车电子领域，具体地，设及一种估计电池的荷电状态S0C的方法和装 置。
【背景技术】
[0002] 目前电动汽车上配备的大容量动力电池组都专口设计有电池管理系统(BMS)，W 对电池组W及单体的状态(包括电压、电流、溫度、容量等)进行监测和评估。
[0003] 电池的荷电状态(S化te of化arge，S0C)，又称电池剩余电量，代表的是电池使用 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S0C = 0时表示电池放电完全，当S0C = 1时表示电池完全充满。对 S0C进行估计是BMS系统很重要的功能。
[0004] 目前在车辆启动时，可W通过开路电压法对S0C进行估计。开路电压法是在车辆静 置一段时间之后，检测电池的开路电压，并利用代表开路电压与S0C对应关系的查找表来估 计S0C。现有的开路电压法估计S0C需要保证在车辆启动之前电池经过长时间静置，一般需 要一个小时W上，运样估计结果才比较准确。如果车辆未停满一个小时就启动，则可W使用 车辆上次关闭时系统中存储的S0C作为当前的S0C。运种估计方法不够快速、准确。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种估计电池的S0C的方法和装置，该方法和装置能够准确 地估计电池的S0C。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种估计电池的荷电状态S0C的方法，该方法包 括:根据所述电池的伏安特性建立所述电池的等效电路模型;根据所建立的等效电路模型 判断所述电池是否满足预设的充分静置条件;根据所述电池是否满足所述预设的充分静置 条件的判断结果估计所述电池的S0C。
[0007] 可选地，所建立的等效电路模型为W下中的任意一者:戴维南等效电路、多阶戴维 南等效电路。
[000引可选地，所述预设的充分静置条件包括:Uo0-U2<Vset,其中，Uoo为静置时间为无穷大 时所述电池的开路电压，化为所述电池的当前开路电压，Vset为预设电压。
[0009] 可选地，所建立的等效电路模型为多阶戴维南等效电路，所述根据所建立的等效 电路模型判断所述电池是否满足预设的充分静置条件的步骤包括:在下式成立的情况下， 判定所述电池满足所述预设的充分静置条件：
[0010]
[0011] 其中，Ui为所述电池上次断电时的开路电压，ΔΤ为所述静置时间，τ为所述多阶戴 维南等效电路中的多个电阻电容并联网络分别对应的多个时间常数中的最大值。
[0012] 可选地，所述根据所述电池是否满足预设的充分静置条件的判断结果估计所述电 池的soc的步骤包括:在判定所述电池满足所述预设的充分静置条件的情况下，根据预设的 开路电压与S0C对应关系的查找表估计所述电池的soc;W及在判定所述电池不满足所述预 设的充分静置条件的情况下，将所述电池在上次断电时的S0C作为所述电池的S0C。
[0013] 本发明还提供一种估计电池的荷电状态S0C的装置，该装置包括:建立模块，用于 根据所述电池的伏安特性建立所述电池的等效电路模型；判断模块，用于根据所建立的等 效电路模型判断所述电池是否满足预设的充分静置条件;估计模块，用于根据所述电池是 否满足所述预设的充分静置条件的判断结果估计所述电池的S0C。
[0014] 根据上述技术方案，通过所建立的电池的等效电路模型来判断电池是否满足预设 的充分静置条件，从而根据电池是否充分静置采取合适的估计方法来估计S0C。因此，本发 明的估计电池的S0C的方法和装置能够准确地判断电压回弹程度，从而更准确地估计电池 的 S0C。
[0015] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予W详细说明。
【附图说明】
[0016] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0017] 图1是一示例性实施方式提供的电池放电静置实验中电池电压随时间的变化曲 线；
[0018] 图2是一示例性实施方式提供的估计电池的S0C的方法的流程图；
[0019] 图3是一示例性实施方式提供的电池的二阶戴维南等效电路的示意图；
[0020] 图4是一示例性实施方式提供的电池恒流放电并静置的电压曲线图；
[0021 ]图5是一示例性实施方式提供的根据判断结果估计S0C的流程图；
[0022] 图6是一示例性实施方式提供的估计电池的S0C的装置的框图；
[0023] 图7是另一示例性实施方式提供的估计电池的S0C的装置的框图；W及
[0024] 图8是一示例性实施方式提供的估计模块的框图。
【具体实施方式】
[0025] W下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0026] 通常电池的开路电压在结束放电之后会迅速回弹部分电压再缓慢地回升，直到达 到稳定的电动势。图1是一示例性实施方式提供的电池放电静置实验中电池电压随时间的 变化曲线。如图1所示，电池停止放电后，电池电压会先呈阶跃上升，再缓慢回弹，等到电压 完全回弹需要很长的时间，而缓慢回弹过程中电压和时间呈一定的函数关系。
[0027] 现有的开路电压法利用充分静置后电池的S0C与开路电压之间的一一对应关系来 估计S0C。对于电池静置多久算是充分静置，通常采用的时间是1~2小时。但是，电压具体回 弹多久也与电池之前的使用情况(例如，放电电流、放电时间等)有关。基于现有技术中的上 述问题，本发明提供了一种判断电池是否充分静置的技术方案，从而能够更加准确地利用 开路电压法估计电池的S0C。
[0028] 图2是一示例性实施方式提供的估计电池的S0C的方法的流程图。如图2所示，该方 法包括w下步骤：
[0029] 在步骤S11中，根据电池的伏安特性建立电池的等效电路模型。
[0030] 其中，建立电池的等效电路模型能够更加准确地分析得到电池静置之后的电压回 弹特性。其中，所建立的等效电路模型可W为W下中的任意一者:戴维南(Thevenin)等效电 路、多阶戴维南等效电路等。W上电池的等效电路模型为本领域技术人员所能够获取的，本 文中W二阶戴维南等效电路为例进行说明。
[0031] 图3是一示例性实施方式提供的电池的二阶戴维南等效电路的示意图。如图3所 示，二阶戴维南等效电路包括串联连接的电池内阻Ro和两个RC并联网络(RiCi和R2C2)，电动 势为E，开路电压为化。在进行参数拟合之后，能够得到与电池具有相同伏安特性的二阶戴 维南等效电路模型。
[0032] 在步骤S12中，根据所建立的等效电路模型判断所述电池是否满足预设的充分静 置条件。
[0033] 当满足该充分静置条件时，能够确定电池的电压已经回弹到了一定程度，剩余的 回弹余地较小而可W忽略不计。该充分静置条件可W由人工设置，根据对回弹程度的要求 不同，可W设置不同的充分静置条件。
[0034] 该充分静置条件例如可W包括：
[003引 U00-U2<Vset (1)
[0036] 其中，U00为静置时间为无穷大时电池的开路电压，化为电池的当前开路电压，Vset 为预设电压。也就是，电池的开路电压回弹到静置时间为无穷大时的开路电压与其的差值 小于Vset时，可用化来近似取代Uoo,认为电池已经充分静置。
[0037] W下详细推导所建立的等效电路模型为多阶戴维南等效电路时，如何判断电池是 否满足上述(1)式中的充分静置条件。
[0038] 图4是一示例性实施方式提供的电池恒流放电并静置的电压曲线图。如图4所示， AB段为电池恒流放电时电池内阻Ro上的分压:Ua-Ub = IRo;
[0039] BC 段：
[0040] CD 段：化-Ud = IRo;
[0041 ] DE段为电压回弹阶段：
[0042] 其中，化为固定值，
它与之前恒流放电电流与放电时间相 关。E为等效电路图中电压源的电动势，也是静置时间无穷大时的开路电压。Rp和Cp分别为多 阶戴维南等效电路中的多个RC并联网络中，占支配地位的RC并联网络的电阻值和电容值。 也就是，RpCp是多阶戴维南等效电路中的多个RC并联网络分别对应的多个时间常数中的最 大值，该RpCp可W通过在各个使用溫度、S0C内做多次静置放电实验，通过电压回弹拟合得 到。
[0043] 设电池上次断电时间为ti，当前时间为t2，电池上次断电时的开路电压为化，电池 的当前开路电压为化，则ti和t2都满足DE段的电压函数方程：
[0051] 其中，τ = RpCp，t2-tl=ΔT。根据上述方程式（l)、（2)和(3)可W得到：
[00 对
（4