[发明专利]电池SOC估算方法、装置及电池管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及电池SOC估算方法、装置及电池管理系统。

背景技术

蓄电池作为能量存储装置，在较大功率的电动设备(例如电动汽车)上的整个系统中拥有重要的地位。电动设备的电池管理系统对蓄电池SOC(英文全称：State of Charge，中文：荷电状态或者剩余电量)的判断将直接影响对电动设备的控制指令。对蓄电池SOC的判断不精准一方面可能会使得电动设备的使用受到限制，难以发挥其最佳性能；另一方面可能会导致蓄电池损毁甚至是爆炸，给生产生活带来极大的安全隐患。

现有估算电池SOC的方法通常采用电流积分法，即实时测量电池的充电或放电电流，计算该电流与实际的积分，然后计算电荷初始值与积分结果之和作为电池当前时刻的SOC估算值。电流积分法对于电荷初始值及实时的电流测量值要求较高。若电荷初始值或者实时的电流测量值存在误差，则这个误差在随后电池SOC的计算过程中不会减小，反而会因为实时电流测量值等观测量引入的测量误差而不断增大，从而电池SOC估算值没有修正的可能，导致在电池充电或放电的整个过程中电池管理系统都无法得到精确的电池SOC。

为了能够修正电池SOC估算值，现有电池SOC估算方法引入了卡尔曼迭代算法，使得电池SOC估算值能够不断逼近电池SOC的真实值。

然而，发明人发现，在电池SOC处于较高值和较低值时，电池内阻及电池滞后等参数不稳定，从而卡尔曼迭代算法采用电池内阻及电池滞后等参数均为稳定值的电池模型估算得到的电池SOC与真实值偏差较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了电池SOC估算方法、装置及电池管理系统，以解决在电池SOC处于较高值和较低值时采用卡尔曼迭代算法估算得到的电池SOC与真实值偏差较大的问题。

本发明第一方面提供了一种电池SOC估算方法，包括：获取电池的当前SOC_k；判断所述当前SOC_k是否处于预定阈值范围内；当所述当前SOC_k处于所述预定阈值范围外时，采用电流积分法计算下一时刻的SOC_k+1；和/或，当所述当前SOC_k处于所述预定阈值范围内时，采用卡尔曼迭代算法计算下一时刻的SOC_k+1。

可选地，所述预定阈值范围的上限值为额定电池SOC₀的90％至100％；和/或，所述预定阈值范围的下限值为额定电池SOC₀的10％至20％。

可选地，所述采用电流积分法计算下一时刻的SOC_k+1的步骤，包括：实时测量所述电池从第一时刻至第二时刻的充电或放电电流；计算电荷差值SOC_Δ，所述电荷差值SOC_Δ为所述从第一时刻至第二时刻的充电或放电电流对时间的积分；计算下一时刻的SOC_k+1＝SOC_k±SOC_Δ。

可选地，所述采用卡尔曼迭代算法计算下一时刻的SOC_k+1的步骤，包括：获取下一时刻电池的路端电压的计算值SEV_k+1；获取下一时刻电池的路端电压的测量值SEV_k+1’；获取下一时刻的路端电压计算值SEV_k+1与测量值SEV_k+1’的差值SEV_Δk+1；计算下一时刻的卡尔曼增益K_G；将下一时刻的SOC_k+1修正为SOC_k+1’＝SOC_k+1+K_G*SEV_Δk+1。

可选地，所述计算下一时刻的卡尔曼增益K_G的步骤，包括：获取当前时刻路端电压的错误协方差E_k及当前时刻至下一时刻的过程错误协方差E_Δ；计算下一时刻的错误协方差E_k+1＝E_k+E_Δ；获取路端电压的观测矩阵C；根据所述下一时刻的错误协方差E_k+1和所述观测矩阵C计算卡尔曼增益K_G。

可选地，所述卡尔曼增益K_G的计算公式为：

其中，x为系数。