一种实时估算锂电池剩余电量的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实时估算锂电池剩余电量的方法和装置，通过实时获取锂电池两端的实时电压和锂电池电流信息，计算锂电池SOC的检测值，并根据检测值对当前时刻的估计值进行修正，根据当前时刻估计值的修正值采用安时积分法计算下一时刻锂电池SOC的估计值，从而得到实时估计结果。该方法能够估算非线性信号的精度，增强了估计的准确性。增强了估计的准确性。增强了估计的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种实时估算锂电池剩余电量的方法和装置


[0001]本专利技术属于电池电量管理
，具体涉及一种实时估算锂电池剩余电量 的方法和装置。

技术介绍

[0002]对于采用车载电池的新能源汽车，目前被人们广泛应用且能源利用率较高的 充电方式是通过充电桩、电缆以及充电枪等组件将电网中的电能输送给车载电池。 为了保证充电过程中与汽车的通信可靠，需要实时精确获知电池的剩余电量 (SOC)。电池的SOC不能直接测量，需要通过电池端电压、充放电电流等参数来 估算其大小。
[0003]目前对电池的实时荷电状态的估算有：1、通过神经网络方法估算电池的荷 电状态，但是神经网络方法计算量大且需要大量训练，不适合在嵌入式设备中使 用；2、通过安时积分法估算电池的荷电状态，但是其需要确定储值，且容易累 计误差，精度较低。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种实时估算锂电池剩 余电量的方法和装置，通过在线测量电池的电压信息和电流信息对其SOC进行 实时估算。
[0005]技术方案：本专利技术一方面公开了一种实时估算锂电池剩余电量的方法，包括：
[0006]S1、获取锂电池两端的实时电压V(t)；
[0007]S2、采用电流传感器采集锂电池电流信息，所述电流传感器原边电流为 IP(t)；
[0008]S3、计算初始时刻t0的锂电池SOC0：SOC0＝C
N
/C(t0)，
[0009]其中C(t0)＝V(t0)
>×
IP(t0)，C
N
为锂电池的额定容量；
[0010]令k＝1；随机初始化锂电池SOC的估计值SOC
k
′
；
[0011]S4、计算t
k
时刻的锂电池SOC的检测值SOC
″
k
＝C
N
/C(t
k
)；
[0012]计算估计误差δ
k
＝SOC
′
k
‑
SOC
″
k
；
[0013]对所述估计误差δ
k
进行修正，得到修正后的t
k
时刻的锂电池SOC的估计值 其中为修正后的估计误差；
[0014]S5、计算t
k+1
时刻锂电池SOC的估计值SOC
k
′
+1
：
[0015][0016]其中θ为锂电池的充放电效率系数，ρ为充放电标识符，锂电池为充电时 ρ＝1；锂电池为放电时ρ＝
‑
1；
[0017]令k加一，跳转至步骤S4进行下一时刻锂电池SOC的估计。
[0018]优选地，所述步骤S1采用分压电路获取锂电池两端的实时电压V(t)。
[0019]优选地，所述步骤S2采用HTB
‑
100
‑
P电流传感器采集锂电池电流信息。
[0020]优选地，所述步骤S4采用卡尔曼滤波对所述估计误差δ
k
进行修正。
[0021]另一方面，本专利技术公开了实现上述实时估算锂电池剩余电量方法的装置，包 括：
[0022]实时电压获取模块，用于获取锂电池两端的实时电压V(t)；
[0023]锂电池电流信息获取模块，用于采用电流传感器采集锂电池电流信息，所述 电流传感器原边电流为IP(t)；
[0024]初始化模块，用于计算初始时刻t0的锂电池SOC0：SOC0＝C
N
/C(t0)，
[0025]其中C(t0)＝V(t0)
×
IP(t0)，C
N
为锂电池的额定容量；
[0026]令k＝1；随机初始化锂电池SOC的估计值SOC
′
k
；
[0027]估计修正模块，用于对t
k
时刻的锂电池SOC的估计值进行修正；
[0028]估计模块，用于计算t
k+1
时刻锂电池SOC的估计值SOC
′
k+1
。
[0029]有益效果：本专利技术公开的实时估算锂电池剩余电量的方法和装置，具有如下 优点：1、本专利技术采用电阻分压法设计电压测量电路，能够在未知电阻值的情况 下有效的获取电压值；2、本专利技术采用电流传感器测量电流，测量精度高，绝缘 性能好，提升获取电流的精确值；3、本专利技术采用安时积分法和拓展卡尔曼滤波 法结合的方式估算锂电池的SOC，可以估算非线性信号的精度，增强了算法估 计的准确性。
附图说明
[0030]图1为本专利技术公开实时估算锂电池剩余电量的方法的流程图；
[0031]图2为分压电路来获取锂电池两端的电压的示意图；
[0032]图3为电流传感器采集锂电池电流信息内部电路图；
[0033]图4为本专利技术公开的实时估算锂电池剩余电量的装置的组成示意图。
[0034]具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。
[0036]本专利技术公开了一种实时估算锂电池剩余电量的方法，如图1所示，包括：
[0037]S1、获取锂电池两端的实时电压V(t)；
[0038]本实施例采用分压电路获取锂电池两端的实时电压V(t)。如图2所示，设 计分压电路来获取锂电池两端的电压。图中J1
‑
J4为4个锂电池，每个电池通过 电阻分压支路连接到微控单元的输入引脚。本实施例中选用STM32微控制管理 器作为微控单元，其输入引脚连接T1
‑
T4。每个电阻分压支路有两个10k电阻， 利用电阻分压的原理实现对电池电压的收集。可以直接利用芯片引脚收集电池的 数据，将收集到的数据通过ADC转换后显示在LCD上。
[0039]参考图2，电路右侧连接四个串联的待测锂电池，左侧T1、T2、T3和T4 处分别连接STM32微控制管理器的四个引脚。将四条电路分别接入两个10k的 电阻进行分压，连接电阻的另一侧接地，整个测量电池电压的电路构建完成。
[0040]四个引脚处采集到的数据需要经过ADC转换，STM32微控制管理器的电压 采集范围为0～3.3v，则ADC的电压输入范围为0～3v。取12位的ADC，其满量 程对应的电压值为3.3v，对应的数字值为212。设定四个引脚处取得的值分别为 ADC[0]、ADC[1]、ADC[2]和ADC[3]，则根据ADC转换公式可分别求得T1、T2、T3和T4处的电压值。
[0041]设定T1、T2、T3和T4处的电压值分别为V1、V2、V3、V，具体计算过程 如下：
[0042][0043][0044][0045][0046]通过上述公式即可计算出T1、T2、T3和T4处的电压值。
[0047]设定T1处测得的电阻两侧电压值为V1,T1_VCC处的电压值为V
T1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时估算锂电池剩余电量的方法，其特征在于，包括：S1、获取锂电池两端的实时电压V(t)；S2、采用电流传感器采集锂电池电流信息，所述电流传感器原边电流为IP(t)；S3、计算初始时刻t0的锂电池SOC0：SOC0＝C
N
/C(t0)，其中C(t0)＝V(t0)
×
IP(t0)，C
N
为锂电池的额定容量；令k＝1；随机初始化锂电池SOC的估计值SOC
′
k
；S4、计算t
k
时刻的锂电池SOC的检测值SOC
″
k
＝C
N
/C(t
k
)；计算估计误差δ
k
＝SOC
′
k
‑
SOC
″
k
；对所述估计误差δ
k
进行修正，得到修正后的t
k
时刻的锂电池SOC的估计值时刻的锂电池SOC的估计值其中为修正后的估计误差；S5、计算t
k+1
时刻锂电池SOC的估计值SOC
′
k+1
：其中θ为锂电池的充放电效率系数，ρ为充放电标识符，锂电池为充电时ρ＝1；锂电池为放电时ρ＝
‑
1；令k加一，跳转至步骤S4进行下一时刻锂电池SOC的估计。2.根据权利要求1所述的实时估算锂电池剩余电量的方法，其特征在于，所述步骤S1采用分压电路获取锂电池两端的实时电压V(t)。3.根据权利要求1所述的实时估算锂电池剩余电量的方法，其特征在于，所述步骤S2采用HTB
‑
100
‑
P电流传感器采集锂电池电流信息。4.根据权利要求1所述的实时估算锂电池剩余电量的方法，其特征在于，所述步骤S4采用卡尔曼滤波对所述估计误差δ
k
进行修正。5.一种实时估算锂电池剩余电量的装置，其特征在于，包括：实时电压获取模块，用于获取锂电池两端的实时电压V(t)；锂电池电流信息获取模块，用于采用电流传感器采集锂电池电流信息，所述电流传感器原边电流为IP(t)；初始化模块，用于计算初始时刻t0的锂电池SOC...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国军，孙永霜，段云龙，朱琎，顾琪伟，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：