一種估算動力電池剩余容量的系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種估算動力電池剩余容量的系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括溫度傳感器、電流傳感器、動力電池、溫度調(diào)節(jié)器、處理器，其中：溫度傳感器用于實時檢測動力電池的溫度，并將檢測結(jié)果傳送給處理器；電流傳感器用于實時檢測動力電池的電流，并將檢測結(jié)果傳送給處理器；處理器，用于根據(jù)檢測得到的動力電池的溫度和動力電池的目標(biāo)工作溫度，生成溫度調(diào)節(jié)信號，將溫度調(diào)節(jié)信號發(fā)送給溫度調(diào)節(jié)器；并，根據(jù)動力電池的電流，估算動力電池的當(dāng)前剩余容量；溫度調(diào)節(jié)器，用于根據(jù)溫度調(diào)節(jié)信號控制動力電池的工作溫度為目標(biāo)工作溫度。通過本發(fā)明專利技術(shù)提供的系統(tǒng)能夠提高估算剩余容量的準(zhǔn)確性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種估算動力電池剩余容量的系統(tǒng)及方法
本專利技術(shù)涉及動力電池領(lǐng)域，尤其涉及一種估算動力電池剩余容量的系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
為了減少環(huán)境污染并緩解日益嚴(yán)重的能源枯竭問題，動力電池作為一種可二次利用的清潔能源正逐步應(yīng)用于電動車、儲能和便攜式電源等多個領(lǐng)域。出于對動力電池本身特性和安全方面的考慮，在實際使用中需要配套電池管理系統(tǒng)對動力電池的電壓、溫度、充放電電流和SOC(StateofCharge，剩余容量)等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控。其中如何估算SOC，是近年來電池組管理系統(tǒng)研究的熱點和難點之一?，F(xiàn)有的SOC估算方法有很多種，主要有：開路電壓法、放電試驗法、安時計算法、卡爾曼濾波法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。其中，開路電壓法簡單易行，在動力電池的充電初期和末期的效果均良好，但由于該方法需要電池長時間靜置，無法估算動力電池在使用過程中的SOC。放電實驗法是最可靠的SOC估計方法，容易實現(xiàn)，常在實驗室中使用，但無法在應(yīng)用動力電池時計算該動力電池的SOC。安時積分法是在工程實踐中最常用的SOC估計方法，直接明顯，簡單易行，但缺點是有累積誤差?？柭鼮V波法對動力電池模型的精度和用于計算SOC的系統(tǒng)的計算能力要求高。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法需要使用大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，估計SOC的誤差受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)練方法的影響很大?，F(xiàn)有研究表明，溫度對電池的實際容量影響很大，低溫時實際容量迅速衰減，高溫時實際容量迅速增大。而上述的SOC估算方法均未考慮溫度對估算SOC的影響，致使現(xiàn)有技術(shù)中對SOC的估算的準(zhǔn)確性較低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種估算動力電池剩余容量的系統(tǒng)及方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中未考慮溫度對估算SOC的影響，致使現(xiàn)有技術(shù)中對SOC的估算的準(zhǔn)確性較低的問題。一方面，本專利技術(shù)提供一種估算動力電池剩余容量的系統(tǒng)，包括溫度傳感器、電流傳感器、動力電池、溫度調(diào)節(jié)器、處理器，其中：所述溫度傳感器，用于實時檢測所述動力電池的溫度，并將檢測結(jié)果傳送給所述處理器；所述電流傳感器，用于實時檢測所述動力電池的電流，并將檢測結(jié)果傳送給所述處理器；所述處理器，用于根據(jù)檢測得到的所述動力電池的溫度和所述動力電池的目標(biāo)工作溫度，生成溫度調(diào)節(jié)信號，將所述溫度調(diào)節(jié)信號發(fā)送給所述溫度調(diào)節(jié)器；并，根據(jù)所述動力電池的電流，估算所述動力電池的當(dāng)前剩余容量；所述溫度調(diào)節(jié)器，用于根據(jù)所述溫度調(diào)節(jié)信號控制所述動力電池的工作溫度為所述目標(biāo)工作溫度。本專利技術(shù)實施例中，估算動力電池剩余容量的系統(tǒng)，通過將動力電池維持在目標(biāo)工作溫度，實現(xiàn)對動力電池的工作溫度的控制，從而降低溫度對動力電池的實際容量的影響，使得對動力電池的SOC估算的更加準(zhǔn)確。進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)還包括電壓傳感器，用于實時檢測所述動力電池的電壓，并將檢測結(jié)果傳送給所述處理器；所述處理器進(jìn)一步用于，根據(jù)所述動力電池的電壓和所述動力電池的電流，確定所述動力電池的當(dāng)前實際充放電循環(huán)次數(shù)；并，根據(jù)預(yù)先建立的充放電循環(huán)次數(shù)和目標(biāo)工作溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，確定所述當(dāng)前實際充放電循環(huán)次數(shù)對應(yīng)的目標(biāo)工作溫度，并將確定的目標(biāo)工作溫度作為所述動力電池的目標(biāo)工作溫度。進(jìn)一步的，所述處理器具體用于根據(jù)以下方法確定所述動力電池的所述當(dāng)前實際充放電循環(huán)次數(shù)：根據(jù)所述動力電池的電壓，確定所述動力電池的充電截止時刻，和所述動力電池的放電截止時刻，并將一個充電截止時刻視為一次充電的結(jié)束，一個放電截止時刻視為一次放電的結(jié)束；并，根據(jù)所述動力電池的當(dāng)前充電次數(shù)、當(dāng)前放電次數(shù)和以下公式，計算所述動力電池的當(dāng)前實際充放電循環(huán)次數(shù)；其中，所述N表示所述動力電池的當(dāng)前實際充放電循環(huán)次數(shù)；所述k1表示當(dāng)前充電次數(shù)；所述Cc(k)表示第K次充電電量；所述k2表示當(dāng)前放電次數(shù)；所述CD(k)表示第K次放電電量；所述CT表示預(yù)先測試的所述動力電池工作在當(dāng)前的目標(biāo)工作溫度時的實際電容；所述j1表示第K次充電時對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的次數(shù)；所述IC(i)表示第K次充電時對所述動力電池進(jìn)行第i次采樣時的電流的絕對值；所述j2表示第K次放電時對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的次數(shù)；所述ID(i)表示第K次放電時對所述動力電池進(jìn)行第i次采樣時的電流的絕對值；所述ΔT表示對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的時間間隔。本專利技術(shù)實施例中，考慮到動力電池的老化會對動力電池的實際容量產(chǎn)生影響，可以不將動力電池的溫度控制在固定的目標(biāo)工作溫度，而是根據(jù)動力電池的當(dāng)前實際充放電循環(huán)次數(shù)，將動力電池控制在與該當(dāng)前實際循環(huán)次數(shù)對應(yīng)的目標(biāo)工作溫度，從而實現(xiàn)動態(tài)的調(diào)整動力電池的工作溫度。具體的，當(dāng)該當(dāng)前實際循環(huán)次數(shù)對應(yīng)的目標(biāo)工作溫度為使得動力電池的實際電容接近標(biāo)稱電容時，可以使動力電池工作在最佳狀態(tài)，延長動力電池的使用壽命，提高對動力電池的使用效率。進(jìn)一步的，所述處理器具體用于根據(jù)以下方法確定所述動力電池的充電截止時刻，和所述動力電池的放電截止時刻：當(dāng)所述動力電池的電流為正時，確定所述動力電池處于充電狀態(tài)；并當(dāng)所述動力電池的電流為負(fù)時，確定所述動力電池處于放電狀態(tài)；將所述動力電池處于連續(xù)充電狀態(tài)時的最高電壓所對應(yīng)的時刻，確定為一次充電的充電截止時刻；并將所述動力電池處于連續(xù)放電狀態(tài)時的最低電壓對應(yīng)的時刻，確定為一次放電的放電截止時刻。進(jìn)一步的，所述處理器具體用于根據(jù)以下公式估算所述動力電池的當(dāng)前剩余容量:其中，所述SOC表示所述動力電池的當(dāng)前剩余容量；所述SOC0表示t0時刻所述動力電池的剩余容量；所述k3表示從所述t0時刻到當(dāng)前時刻對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的次數(shù)；所述Ii表示從所述t0時刻到當(dāng)前時刻對所述動力電池進(jìn)行第i次采樣時的電流；所述ΔT表示對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的時間間隔；所述Cr表示參考容量。進(jìn)一步的，所述處理器進(jìn)一步用于，當(dāng)估算的當(dāng)前剩余容量為所述動力電池的電壓達(dá)到充電截止電壓時的剩余容量時，判斷估算的所述當(dāng)前剩余容量，是否小于充電參考值，且當(dāng)估算的所述當(dāng)前剩余容量小于充電參考值時，將估算的所述當(dāng)前剩余容量，修正為所述充電參考值；和/或，當(dāng)估算的當(dāng)前剩余容量為所述動力電池的電壓達(dá)到放電截止電壓時的剩余容量時，判斷估算的所述當(dāng)前剩余容量，是否大于放電參考值，且當(dāng)估算的所述當(dāng)前剩余容量大于放電參考值時，將估算的所述當(dāng)前剩余容量修正為所述放電參考值。本專利技術(shù)實施例，通過對估算的SOC進(jìn)行修正，以降低累積誤差，從而提高估算SOC的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步的，所述處理器進(jìn)一步用于，當(dāng)所述動力電池處于連續(xù)靜置狀態(tài)的時長大于等于預(yù)設(shè)時長時，獲取所述電壓傳感器檢測得到的所述動力電池的開路電壓；根據(jù)預(yù)先建立的開路電壓、剩余容量以及所述動力電池的溫度之間的三維對應(yīng)關(guān)系，確定檢測得到的所述開路電壓和所述動力電池的溫度對應(yīng)的剩余容量，并將所述估算的當(dāng)前剩余容量修正為根據(jù)所述三維對應(yīng)關(guān)系確定的剩余容量。本專利技術(shù)實施例，通過對估算的SOC進(jìn)行修正，以降低累積誤差，從而提高估算SOC的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步的，所述處理器進(jìn)一步用于，在修正估算的當(dāng)前剩余容量之后，根據(jù)以下公式對用于估算當(dāng)前剩余容量的所述參考容量進(jìn)行修正：其中，所述C'r表示修正后的參考容量；所述j3表示將所述動力電池從所放電截止電壓一直充電至充電截止電壓的過程中，對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的次數(shù)；所述IC(i)表示第i次采樣時的電流的絕對值；所述j4表示將所述動力電池從充電截止電壓一直放本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種估算動力電池剩余容量的系統(tǒng)，其特征在于：包括溫度傳感器、電流傳感器、動力電池、溫度調(diào)節(jié)器、處理器，其中：所述溫度傳感器，用于實時檢測所述動力電池的溫度，并將檢測結(jié)果傳送給所述處理器；所述電流傳感器，用于實時檢測所述動力電池的電流，并將檢測結(jié)果傳送給所述處理器；所述處理器，用于根據(jù)檢測得到的所述動力電池的溫度和所述動力電池的目標(biāo)工作溫度，生成溫度調(diào)節(jié)信號，將所述溫度調(diào)節(jié)信號發(fā)送給所述溫度調(diào)節(jié)器；并，根據(jù)所述動力電池的電流，估算所述動力電池的當(dāng)前剩余容量；所述溫度調(diào)節(jié)器，用于根據(jù)所述溫度調(diào)節(jié)信號控制所述動力電池的工作溫度為所述目標(biāo)工作溫度。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種估算動力電池剩余容量的系統(tǒng)，其特征在于：包括溫度傳感器、電流傳感器、動力電池、溫度調(diào)節(jié)器、處理器，其中：所述溫度傳感器，用于實時檢測所述動力電池的溫度，并將檢測結(jié)果傳送給所述處理器；所述電流傳感器，用于實時檢測所述動力電池的電流，并將檢測結(jié)果傳送給所述處理器；所述處理器，用于根據(jù)檢測得到的所述動力電池的溫度和所述動力電池的目標(biāo)工作溫度，生成溫度調(diào)節(jié)信號，將所述溫度調(diào)節(jié)信號發(fā)送給所述溫度調(diào)節(jié)器；并，根據(jù)所述動力電池的電流，估算所述動力電池的當(dāng)前剩余容量；所述溫度調(diào)節(jié)器，用于根據(jù)所述溫度調(diào)節(jié)信號控制所述動力電池的工作溫度為所述目標(biāo)工作溫度；所述處理器具體用于根據(jù)以下方式確定所述動力電池的目標(biāo)工作溫度：根據(jù)預(yù)先建立的充放電循環(huán)次數(shù)和目標(biāo)工作溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前實際充放電循環(huán)次數(shù)對應(yīng)的目標(biāo)工作溫度，并將確定的目標(biāo)工作溫度作為所述動力電池的目標(biāo)工作溫度；所述處理器進(jìn)一步用于，當(dāng)估算的當(dāng)前剩余容量為所述動力電池的電壓達(dá)到充電截止電壓時的剩余容量時，判斷估算的所述當(dāng)前剩余容量，是否小于充電參考值，且當(dāng)估算的所述當(dāng)前剩余容量小于充電參考值時，將估算的所述當(dāng)前剩余容量，修正為所述充電參考值；和/或，當(dāng)估算的當(dāng)前剩余容量為所述動力電池的電壓達(dá)到放電截止電壓時的剩余容量時，判斷估算的所述當(dāng)前剩余容量，是否大于放電參考值，且當(dāng)估算的所述當(dāng)前剩余容量大于放電參考值時，將估算的所述當(dāng)前剩余容量修正為所述放電參考值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括電壓傳感器，用于實時檢測所述動力電池的電壓，并將檢測結(jié)果傳送給所述處理器；所述處理器進(jìn)一步用于，根據(jù)所述動力電池的電壓和所述動力電池的電流，確定所述動力電池的當(dāng)前實際充放電循環(huán)次數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器具體用于根據(jù)以下方法確定所述動力電池的所述當(dāng)前實際充放電循環(huán)次數(shù)：根據(jù)所述動力電池的電壓，確定所述動力電池的充電截止時刻，和所述動力電池的放電截止時刻，并將一個充電截止時刻視為一次充電的結(jié)束，一個放電截止時刻視為一次放電的結(jié)束；并，根據(jù)所述動力電池的當(dāng)前充電次數(shù)、當(dāng)前放電次數(shù)和以下公式，計算所述動力電池的當(dāng)前實際充放電循環(huán)次數(shù)；其中，其中，所述N表示所述動力電池的當(dāng)前實際充放電循環(huán)次數(shù)；所述k1表示當(dāng)前充電次數(shù)；所述Cc(k)表示第K次充電電量；所述k2表示當(dāng)前放電次數(shù)；所述CD(k)表示第K次放電電量；所述CT表示預(yù)先測試的所述動力電池工作在當(dāng)前的目標(biāo)工作溫度時的實際電容；所述j1表示第K次充電時對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的次數(shù)；所述IC(i)表示第K次充電時對所述動力電池進(jìn)行第i次采樣時的電流的絕對值；所述j2表示第K次放電時對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的次數(shù)；所述ID(i)表示第K次放電時對所述動力電池進(jìn)行第i次采樣時的電流的絕對值；所述ΔT表示對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的時間間隔。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器具體用于根據(jù)以下方法確定所述動力電池的充電截止時刻，和所述動力電池的放電截止時刻：當(dāng)所述動力電池的電流為正時，確定所述動力電池處于充電狀態(tài)；并當(dāng)所述動力電池的電流為負(fù)時，確定所述動力電池處于放電狀態(tài)；將所述動力電池處于連續(xù)充電狀態(tài)時的最高電壓所對應(yīng)的時刻，確定為一次充電的充電截止時刻；并將所述動力電池處于連續(xù)放電狀態(tài)時的最低電壓對應(yīng)的時刻，確定為一次放電的放電截止時刻。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器具體用于根據(jù)以下公式估算所述動力電池的當(dāng)前剩余容量:其中，所述SOC表示所述動力電池的當(dāng)前剩余容量；所述SOC0表示t0時刻所述動力電池的剩余容量；所述k3表示從所述t0時刻到當(dāng)前時刻對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的次數(shù)；所述Ii表示從所述t0時刻到當(dāng)前時刻對所述動力電池進(jìn)行第i次采樣時的電流；所述ΔT表示對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的時間間隔；所述Cr表示參考容量。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器進(jìn)一步用于，當(dāng)所述動力電池處于連續(xù)靜置狀態(tài)的時長大于等于預(yù)設(shè)時長時，獲取所述電壓傳感器檢測得到的所述動力電池的開路電壓；根據(jù)預(yù)先建立的開路電壓、剩余容量以及所述動力電池的溫度之間的三維對應(yīng)關(guān)系，確定檢測得到的所述開路電壓和所述動力電池的溫度對應(yīng)的剩余容量，并將所述估算的當(dāng)前剩余容量修正為根據(jù)所述三維對應(yīng)關(guān)系確定的剩余容量。7.根據(jù)權(quán)利要求5-6中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器進(jìn)一步用于，在修正估算的當(dāng)前剩余容量之后，根據(jù)以下公式對用于估算當(dāng)前剩余容量的所述參考容量進(jìn)行修正：其中，所述Cr'表示修正后的參考容量；所述j3表示將所述動力電池從所放電截止電壓一直充電至充電截止電壓的過程中，對所述動力電池的電流進(jìn)行采樣的次數(shù)；所述IC(i)表示第i次采樣時的電流的絕對值；所述j4表示將所述動力電池從充電截止電壓一直放電至放電...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉娟，林明，王星華，黃卜夫，
申請(專利權(quán))人：智慧城市系統(tǒng)服務(wù)中國有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44