一种基于优化安时积分法的SOC计算方法及系统与流程

一种基于优化安时积分法的soc计算方法及系统
技术领域
1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种基于优化安时积分法的soc计算方法及系统。


背景技术：

2.随着气候问题日益凸显，新能源转型已逐渐成为全球共识。
3.目前，能源市场通常采用锂离子电池作为动力源，以提供动力输出。soc(state of charge，荷电状态)的计算是bms(battery management system，电池管理系统)的关键技术之一，用于确定电池的剩余电量，该值计算不精确容易造成电池过充或过放，从而降低电池的使用寿命。
4.在现有技术中，计算电池soc的方法主要是安时积分法，该方法是通过对电池的电流进行时间积分，以获取电池的soc。然而，由于锂离子电池的充放电是一个动态非线性的过程，其通常受环境温度、充放电倍率、循环次数等诸多因素干扰，传统的安时积分法已不足以满足当前对电池soc的计算精度的要求。
5.因此，需要对现有技术进行改进。
6.以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。


技术实现要素：

7.本发明提供一种基于优化安时积分法的soc计算方法及系统，以解决现有技术的不足。
8.为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
9.第一方面，本发明提供一种基于优化安时积分法的soc计算方法，所述方法包括：
10.s11、采集电池当前时刻的ocv；
11.s12、根据预设策略，确定与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)；
12.s13、根据以下库伦效率修正系数方程，确定库伦效率η：
13.η＝cf/cc；
14.其中，cf＝-0.36b
2-0.78b+23.11，cc＝-0.36b
2-0.85b+23.2，b＝i/22，cf为电池放电容量，cc为电池充电容量，b为电池充放电倍率，i为电池充放电电流；
15.s14、根据温度-放电容量效率修正系数方程，确定第一放电容量效率δ1：
[0016][0017]
其中，t为电池当前时刻的温度；
[0018]
s15、根据循环次数-放电容量效率修正系数方程，确定第二放电容量效率δ2：
[0019]
[0020]
其中，c为电池当前循环次数；
[0021]
s16、根据所述初始soc(t0)、库伦效率η、第一放电容量效率δ1和第二放电容量效率δ2，优化安时积分法，优化后的安时积分法的计算公式为：
[0022][0023]
其中，soc(t)为当前时刻t的soc，cs为电池额定容量，为电流i在[t0,t]上的积分；
[0024]
s17、采用优化后的安时积分法计算电池当前时刻的soc。
[0025]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算方法中，步骤s12包括：
[0026]
s121、判断电池的静置时间是否大于时间阈值；若是，则执行步骤s122，若否，则执行步骤s123；
[0027]
s122、根据以下ocv-soc函数关系式，确定与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)：
[0028]
ocv＝-14soc6+54.01soc
5-81.83soc4+61.64soc
3-24.03soc2+4.637soc+2.923，(0≤soc≤1)；
[0029]
s123、将上一次循环时计算得到的soc确定为与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)。
[0030]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算方法中，在步骤s122之前，所述方法还包括：
[0031]
s21、在恒温25℃下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲充电，直至到达截止电压，停止充电，静置4h，并记录各倍率对应的静置电压；
[0032]
s22、待充分静置后，将电池分别以0.75c、0.5c、0.25c、1c的倍率进行恒流放电，每放电10％soc对电池进行2h静置，重复此步骤直至到达截止电压，停止放电，并记录从100％soc到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值；
[0033]
s23、对记录的数据进行基于六次多项式函数的曲线拟合，得到ocv-soc函数关系式。
[0034]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算方法中，在步骤s22之后，所述方法还包括：
[0035]
求取从100％soc到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值的平均值，得到静态开路电压。
[0036]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算方法中，在步骤s13之前，所述方法还包括：
[0037]
s31、在恒温25℃下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲充电，直至到达截止电压，停止充电，静置1h，并记录各倍率对应的电池充电容量；
[0038]
s32、在恒温25℃下，将电池分别以1c、0.9c、0.8c、0.7c、0.6c、0.5c、0.4c、0.3c、0.2c、0.1c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电，并记录各倍率对应的电池放电容量；
[0039]
s33、对记录的数据进行曲线拟合，得到库伦效率修正系数方程。
[0040]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算方法中，在步骤s14之前，所述方法还包括：
[0041]
s41、在室温下，将电池以0.5c的倍率进行恒流充电，直至到达截止电压，停止充电，静置1h；
[0042]
s42、分别在-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的恒温箱中，将电池以0.5c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电，并记录各温度对应的电池放电容量；
[0043]
s43、对记录的数据进行曲线拟合，得到温度-放电容量效率修正系数方程。
[0044]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算方法中，在步骤s15之前，所述方法还包括：
[0045]
s51、在室温下，将电池以0.5c的倍率进行恒流充电，直至到达截止电压，停止充电，静置0.5h；
[0046]
s52、在室温下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电；
[0047]
s53、重复步骤s51和步骤s52，每20次循坏记录一次电池放电容量；
[0048]
s54、对记录的数据进行曲线拟合，得到循环次数-放电容量效率修正系数方程。
[0049]
第二方面，本发明提供一种基于优化安时积分法的soc计算系统，所述系统包括：
[0050]
电池电压采集模块，用于采集电池当前时刻的ocv；
[0051]
初始soc确定模块，用于根据预设策略，确定与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)；
[0052]
库伦效率确定模块，用于根据以下库伦效率修正系数方程，确定库伦效率η：
[0053]
η＝cf/cc；
[0054]
其中，cf＝-0.36b
2-0.78b+23.11，cc＝-0.36b
2-0.85b+23.2，b＝i/22，cf为电池放电容量，cc为电池充电容量，b为电池充放电倍率，i为电池充放电电流；
[0055]
第一放电容量效率确定模块，用于根据温度-放电容量效率修正系数方程，确定第一放电容量效率δ1：
[0056][0057]
其中，t为电池当前时刻的温度；
[0058]
第二放电容量确定模块，用于根据循环次数-放电容量效率修正系数方程，确定第二放电容量效率δ2：
[0059][0060]
其中，c为电池当前循环次数；
[0061]
计算公式优化模块，用于根据所述初始soc(t0)、库伦效率η、第一放电容量效率δ1和第二放电容量效率δ2，优化安时积分法，优化后的安时积分法的计算公式为：
[0062][0063]
其中，soc(t)为当前时刻t的soc，cs为电池额定容量，为电流i在[t0,t]上的积分；
[0064]
电池soc计算模块，用于采用优化后的安时积分法计算电池当前时刻的soc。
[0065]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算系统中，所述初始soc确定模块执行的步骤s12包括：
[0066]
s121、判断电池的静置时间是否大于时间阈值；若是，则执行步骤s122，若否，则执行步骤s123；
[0067]
s122、根据以下ocv-soc函数关系式，确定与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)：
[0068]
ocv＝-14soc6+54.01soc
5-81.83soc4+61.64soc
3-24.03soc2+4.637soc+2.923，(0≤soc≤1)；
[0069]
s123、将上一次循环时计算得到的soc确定为与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)。
[0070]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算系统中，所述系统还包括关系式求得模块，用于在步骤s122之前，执行如下步骤：
[0071]
s21、在恒温25℃下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲充电，直至到达截止电压，停止充电，静置4h，并记录各倍率对应的静置电压；
[0072]
s22、待充分静置后，将电池分别以0.75c、0.5c、0.25c、1c的倍率进行恒流放电，每放电10％soc对电池进行2h静置，重复此步骤直至到达截止电压，停止放电，并记录从100％soc到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值；
[0073]
s23、对记录的数据进行基于六次多项式函数的曲线拟合，得到ocv-soc函数关系式。
[0074]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算系统中，所述关系式求得模块还用于在步骤s22之后，执行如下步骤：
[0075]
求取从100％soc到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值的平均值，得到静态开路电压。
[0076]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算系统中，所述系统还包括第一方程求得模块，用于在步骤s13之前，执行如下步骤：
[0077]
s31、在恒温25℃下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲充电，直至到达截止电压，停止充电，静置1h，并记录各倍率对应的电池充电容量；
[0078]
s32、在恒温25℃下，将电池分别以1c、0.9c、0.8c、0.7c、0.6c、0.5c、0.4c、0.3c、0.2c、0.1c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电，并记录各倍率对应的电池放电容量；
[0079]
s33、对记录的数据进行曲线拟合，得到库伦效率修正系数方程。
[0080]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算系统中，所述系统还包括第二方程
求得模块，用于在步骤s14之前，执行如下步骤：
[0081]
s41、在室温下，将电池以0.5c的倍率进行恒流充电，直至到达截止电压，停止充电，静置1h；
[0082]
s42、分别在-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的恒温箱中，将电池以0.5c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电，并记录各温度对应的电池放电容量；
[0083]
s43、对记录的数据进行曲线拟合，得到温度-放电容量效率修正系数方程。
[0084]
进一步地，所述基于优化安时积分法的soc计算系统中，所述系统还包括第三方程求得模块，用于在步骤s15之前，执行如下步骤：
[0085]
s51、在室温下，将电池以0.5c的倍率进行恒流充电，直至到达截止电压，停止充电，静置0.5h；
[0086]
s52、在室温下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电；
[0087]
s53、重复步骤s51和步骤s52，每20次循坏记录一次电池放电容量；
[0088]
s54、对记录的数据进行曲线拟合，得到循环次数-放电容量效率修正系数方程。
[0089]
第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的优化安时积分法的soc计算方法。
[0090]
第四方面，本发明提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令由计算机处理器执行，以实现如上述第一方面所述的优化安时积分法的soc计算方法。
[0091]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0092]
本发明提供的一种基于优化安时积分法的soc计算方法及系统，通过根据ocv-soc函数关系式确定初始soc(t0)，以及根据不同的修正系数方程分别确定库伦效率η、第一放电容量效率δ1和第二放电容量效率δ2，并对传统安时积分法的计算公式进行优化，可减小电池soc的计算误差，满足当前对电池soc的计算精度的要求，有利于大范围推广和应用。
附图说明
[0093]
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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0094]
图1是本发明实施例一提供的一种基于优化安时积分法的soc计算方法的流程示意图；
[0095]
图2是本发明实施例一提供的不同倍率静置2h的ocv-soc曲线趋势图；
[0096]
图3是本发明实施例一提供的静态ocv-soc曲线拟合图；
[0097]
图4是本发明实施例一提供的不同倍率充电容量曲线拟合图；
[0098]
图5是本发明实施例一提供的不同倍率放电容量曲线拟合图；
[0099]
图6是本发明实施例一提供的不同温度放电容量曲线拟合图；
[0100]
图7是本发明实施例一提供的不同循环次数放电容量线性拟合图；
[0101]
图8是本发明实施例二提供的一种基于优化安时积分法的soc计算系统的功能模块示意图；
[0102]
图9是本发明实施例三提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
[0103]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。此外，本领域普通技术人员可知，随着技术发展和新场景的出现，本技术实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
[0104]
在本技术的描述中，需要理解的是，除非另有定义，本技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。此外，使用的任何术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
[0105]
另外，为了更好的说明本技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本技术的主旨。
[0106]
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0107]
实施例一
[0108]
有鉴于上述现有的电池soc计算技术存在的缺陷，本技术人基于从事此领域设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以希望创设能够解决现有技术中缺陷的技术，使得电池soc计算技术更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
[0109]
请参考图1，为本发明实施例一提供的一种优化安时积分法的soc计算方法的流程示意图，该方法适用于对电池的soc进行计算的场景，该方法由优化安时积分法的soc计算系统来执行，该系统可以由软件和/或硬件实现。该方法具体包括如下步骤：
[0110]
s11、采集电池当前时刻的ocv；
[0111]
需要说明的是，ocv是指open circuit voltage，即开路电压。
[0112]
s12、根据预设策略，确定与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)；
[0113]
在本实施例中，步骤s12可进一步细化为包括如下步骤：
[0114]
s121、判断电池的静置时间是否大于时间阈值；若是，则执行步骤s122，若否，则执行步骤s123；
[0115]
需要说明的是，时间阈值的具体取值可以由技术人员根据经验值和实际应用场景进行决定，比如取值为2h，本实施例在此不做具体限定。
[0116]
s122、根据以下ocv-soc函数关系式，确定与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)：
[0117]
ocv＝-14soc6+54.01soc
5-81.83soc4+61.64soc
3-24.03soc2+4.637soc+2.923，(0≤soc≤1)；
[0118]
s123、将上一次循环时计算得到的soc确定为与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)。
[0119]
在本实施例中，在步骤s122之前，所述方法还包括如下步骤，即ocv-soc函数关系式的求得过程：
[0120]
s21、在恒温25℃下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲充电，直至到达截止电压(即soc为100％)，停止充电，静置4h，并记录各倍率对应的静置电压；
[0121]
s22、待充分静置后，将电池分别以0.75c、0.5c、0.25c、1c的倍率进行恒流放电，每放电10％soc(即2ah)对电池进行2h静置，重复此步骤直至到达截止电压(即soc为0％)，停止放电，并记录从100％soc到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值；
[0122]
需要说明的是，本实施例选用3.2v、22ah磷酸铁锂电池进行实验，实验用到恒温箱和星云电子的充放电能量回馈系统。记录的从100％soc到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值如下表1所示：
[0123]
表1：
[0124][0125]
请参考图2，图2为不同倍率静置2h的ocv-soc曲线趋势图，从图2可以看到不同倍率下ocv-soc曲线关系差距不大。
[0126]
在本实施例中，在步骤s22之后，所述方法还包括：
[0127]
求取从100％soc到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值的平均值，得到静态开路电压。
[0128]
需要说明的是，为了进一步减小电压浮动误差，本实施例还求取从100％soc到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值的平均值，即：
[0129]
avgu
oc
(ocv)＝(v1+v2+v3+v4)/4；
[0130]
得到的静态开路电压如下表2所示：
[0131]
表2：
[0132][0133]
s23、对记录的数据进行基于六次多项式函数的曲线拟合，得到ocv-soc函数关系式。
[0134]
需要说明的是，本步骤是利用matlab对记录的数据进行基于六次多项式函数的曲线拟合，拟合图如图3所示。
[0135]
s13、根据以下库伦效率修正系数方程，确定库伦效率η：
[0136]
η＝cf/cc；
[0137]
其中，cf＝-0.36b
2-0.78b+23.11，cc＝-0.36b
2-0.85b+23.2，b＝i/22，cf为电池放电容量，cc为电池充电容量，b为电池充放电倍率，i为电池充放电电流；
[0138]
在本实施例中，在步骤s13之前，所述方法还包括如下步骤：
[0139]
s31、在恒温25℃下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲充电，直至到达截止电压(即u≥3.65v)，停止充电，静置1h，并记录各倍率对应的电池充电容量；
[0140]
s32、在恒温25℃下，将电池分别以1c、0.9c、0.8c、0.7c、0.6c、0.5c、0.4c、0.3c、0.2c、0.1c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压(即u≤2.5v)，停止放电，并记录各倍率对应的电池放电容量；
[0141]
需要说明的是，记录的各倍率对应的电池放电容量如下表3所示：
[0142]
表3：
[0143][0144]
由表3可以看出，随着充放电倍率不断提升，电池充放电容量逐渐衰减。
[0145]
s33、对记录的数据进行曲线拟合，得到库伦效率修正系数方程。
[0146]
需要说明的是，本步骤是利用matlab对记录的数据进行曲线拟合，拟合图如图4和5所示。
[0147]
s14、根据温度-放电容量效率修正系数方程，确定第一放电容量效率δ1：
[0148][0149]
其中，t为电池当前时刻的温度；
[0150]
在本实施例中，在步骤s14之前，所述方法还包括如下步骤：
[0151]
s41、在室温下，将电池以0.5c的倍率进行恒流充电，直至到达截止电压(即u≥3.65v)，停止充电，静置1h；
[0152]
s42、分别在-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的恒温箱中，将电池以0.5c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压(即u≤2.5v)，停止放电，并记录各温度对应的电池放电容量；
[0153]
需要说明的是，记录的各温度对应的电池放电容量如下表4所示：
[0154]
表4：
[0155][0156]
由表4可以看出，随着环境温度不断升高，电池放电效率逐渐提升。
[0157]
s43、对记录的数据进行曲线拟合，得到温度-放电容量效率修正系数方程。
[0158]
需要说明的是，本步骤是利用matlab对记录的数据进行曲线拟合，拟合图如图6所示。
[0159]
s15、根据循环次数-放电容量效率修正系数方程，确定第二放电容量效率δ2：
[0160][0161]
其中，c为电池当前循环次数；
[0162]
在本实施例中，在步骤s15之前，所述方法还包括如下步骤：
[0163]
s51、在室温下，将电池以0.5c的倍率进行恒流充电，直至到达截止电压(即u≥3.65v)，停止充电，静置0.5h；
[0164]
s52、在室温下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压(即u≤2.5v)，停止放电；
[0165]
s53、重复步骤s51和步骤s52，每20次循坏记录一次电池放电容量；
[0166]
需要说明的是，记录的不同循环次数对应的电池放电容量如下表5所示：
[0167]
表5：
[0168][0169]
由表5可以看出，随着电池循环次数增加，电池容量开始衰减。
[0170]
s54、对记录的数据进行曲线拟合，得到循环次数-放电容量效率修正系数方程。
[0171]
需要说明的是，本步骤是利用matlab对记录的数据进行曲线拟合，拟合图如图7所示。
[0172]
s16、根据所述初始soc(t0)、库伦效率η、第一放电容量效率δ1和第二放电容量效率δ2，优化安时积分法，优化后的安时积分法的计算公式为：
[0173][0174]
其中，soc(t)为当前时刻t的soc，cs为电池额定容量，为电流i在[t0,t]上的积分；
[0175]
需要说明的是，安时积分法在bms计算电池soc中广泛应用，其原本的计算公式如下，本实施例是对其进行优化：
[0176][0177]
其中，soc(t)为当前时刻t的soc，soc(t0)为初始时刻t0的soc，cs为电池额定容量；η为库伦效率其定义为电芯放电容量(cf)与充电容量(cc)比值。常数为电流i在[t0,t]上的积分，定义电流充放电方向，即电芯放电过程电流积分为正值，充电过程电流积分为负值。
[0178]
s17、采用优化后的安时积分法计算电池当前时刻的soc。
[0179]
验证实验：
[0180]
依旧选用的是3.2v、22ah的磷酸铁锂，在20℃的恒温箱中，将电芯以0.75c进行恒流脉冲放电，分别记录10min、20min、30min的电池soc，如下表6所示：
[0181]
表6：
[0182][0183]
通过该实验可以看出，改进后的安时积分法引进ocv-soc函数关系式，算法中添加温度、充放电倍率、循环次数修正系数方程，从实验数据可以看出优化后的安时积分法误差进一步缩小，效果良好，可有效弥补传统安时积分法算法精度不足的问题。
[0184]
尽管本技术中较多的使用了ocv、soc、倍率、恒流、库伦、安时积分法等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
[0185]
本发明提供的一种基于优化安时积分法的soc计算方法，通过根据ocv-soc函数关系式确定初始soc(t0)，以及根据不同的修正系数方程分别确定库伦效率η、第一放电容量效率δ1和第二放电容量效率δ2，并对传统安时积分法的计算公式进行优化，可减小电池soc的计算误差，满足当前对电池soc的计算精度的要求，有利于大范围推广和应用。
[0186]
实施例二
[0187]
请参考图8，为本发明实施例二提供的一种基于优化安时积分法的soc计算系统的功能模块示意图，该系统适用于执行本发明实施例提供的基于优化安时积分法的soc计算方法。该系统具体包含如下模块：
[0188]
电池电压采集模块201，用于采集电池当前时刻的ocv；
[0189]
初始soc确定模块202，用于根据预设策略，确定与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)；
[0190]
库伦效率确定模块203，用于根据以下库伦效率修正系数方程，确定库伦效率η：
[0191]
η＝cf/cc；
[0192]
其中，cf＝-0.36b
2-0.78b+23.11，cc＝-0.36b
2-0.85b+23.2，b＝i/22，cf为电池放电容量，cc为电池充电容量，b为电池充放电倍率，i为电池充放电电流；
[0193]
第一放电容量效率确定模块204，用于根据温度-放电容量效率修正系数方程，确定第一放电容量效率δ1：
[0194][0195]
其中，t为电池当前时刻的温度；
[0196]
第二放电容量确定模块205，用于根据循环次数-放电容量效率修正系数方程，确定第二放电容量效率δ2：
[0197][0198]
其中，c为电池当前循环次数；
[0199]
计算公式优化模块206，用于根据所述初始soc(t0)、库伦效率η、第一放电容量效率δ1和第二放电容量效率δ2，优化安时积分法，优化后的安时积分法的计算公式为：
[0200][0201]
其中，soc(t)为当前时刻t的soc，cs为电池额定容量，为电流i在[t0,t]上的积分；
[0202]
电池soc计算模块207，用于采用优化后的安时积分法计算电池当前时刻的soc。
[0203]
优选地，所述初始soc确定模块执行的步骤s12包括：
[0204]
s121、判断电池的静置时间是否大于时间阈值；若是，则执行步骤s122，若否，则执行步骤s123；
[0205]
s122、根据以下ocv-soc函数关系式，确定与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)：
[0206]
ocv＝-14soc6+54.01soc
5-81.83soc4+61.64soc
3-24.03soc2+4.637soc+2.923，(0≤soc≤1)；
[0207]
s123、将上一次循环时计算得到的soc确定为与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)。
[0208]
优选地，所述系统还包括关系式求得模块，用于在步骤s122之前，执行如下步骤：
[0209]
s21、在恒温25℃下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲充电，直至到达截止电压，停止充电，静置4h，并记录各倍率对应的静置电压；
[0210]
s22、待充分静置后，将电池分别以0.75c、0.5c、0.25c、1c的倍率进行恒流放电，每放电10％soc对电池进行2h静置，重复此步骤直至到达截止电压，停止放电，并记录从100％soc到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值；
[0211]
s23、对记录的数据进行基于六次多项式函数的曲线拟合，得到ocv-soc函数关系式。
[0212]
优选地，所述关系式求得模块还用于在步骤s22之后，执行如下步骤：
[0213]
求取从100％soc到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值的平均值，得到静态开路电压。
[0214]
优选地，所述系统还包括第一方程求得模块，用于在步骤s13之前，执行如下步骤：
[0215]
s31、在恒温25℃下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲充电，直至到达截止电压，停止充电，静置1h，并记录各倍率对应的电池充电容量；
[0216]
s32、在恒温25℃下，将电池分别以1c、0.9c、0.8c、0.7c、0.6c、0.5c、0.4c、0.3c、0.2c、0.1c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电，并记录各倍率对应的电池放电容量；
[0217]
s33、对记录的数据进行曲线拟合，得到库伦效率修正系数方程。
[0218]
优选地，所述系统还包括第二方程求得模块，用于在步骤s14之前，执行如下步骤：
[0219]
s41、在室温下，将电池以0.5c的倍率进行恒流充电，直至到达截止电压，停止充电，静置1h；
[0220]
s42、分别在-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的恒温箱中，将电池以0.5c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电，并记录各温度对应的电池放电容量；
[0221]
s43、对记录的数据进行曲线拟合，得到温度-放电容量效率修正系数方程。
[0222]
优选地，所述系统还包括第三方程求得模块，用于在步骤s15之前，执行如下步骤：
[0223]
s51、在室温下，将电池以0.5c的倍率进行恒流充电，直至到达截止电压，停止充电，静置0.5h；
[0224]
s52、在室温下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电；
[0225]
s53、重复步骤s51和步骤s52，每20次循坏记录一次电池放电容量；
[0226]
s54、对记录的数据进行曲线拟合，得到循环次数-放电容量效率修正系数方程。
[0227]
本发明提供的一种基于优化安时积分法的soc计算系统，通过根据ocv-soc函数关系式确定初始soc(t0)，以及根据不同的修正系数方程分别确定库伦效率η、第一放电容量效率δ1和第二放电容量效率δ2，并对传统安时积分法的计算公式进行优化，可减小电池soc的计算误差，满足当前对电池soc的计算精度的要求，有利于大范围推广和应用。
[0228]
上述系统可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0229]
实施例三
[0230]
图9为本发明实施例三提供的一种计算机设备的结构示意图。图9示出了适于用来
实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图9显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0231]
如图9所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
[0232]
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。
[0233]
计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
[0234]
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图9未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图9中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom，dvd-rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
[0235]
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
[0236]
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备15(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图9中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0237]
处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的优化安时积分法的soc计算方法。
[0238]
实施例四
[0239]
本发明实施例四提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，该指令被处理器执行时实现如本技术所有发明实施例提供的优化安时积分法的soc计算方法。
[0240]
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0241]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0242]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0243]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0244]
综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本技术意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本技术提出，并且在本技术的示例性实施例的精神和范围内。
[0245]
此外，本技术中的某些术语已被用于描述本技术的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本技术的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本技术的一个或多个实施例中适当地组合。
[0246]
应当理解，在本技术的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本技术的目的，本技术将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本技术的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本技术中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。
[0247]
本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，
说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。
[0248]
最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本技术的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本技术的范围内。因此，本技术披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本技术中的实施例采取替代配置来实现本技术中的申请。因此，本技术的实施例不限于申请中被精确地描述过的实施例。

技术特征：
1.一种基于优化安时积分法的soc计算方法，其特征在于，所述方法包括：s11、采集电池当前时刻的ocv；s12、根据预设策略，确定与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)；s13、根据以下库伦效率修正系数方程，确定库伦效率η：η＝c
f
/c
c
；其中，c
f
＝-0.36b
2-0.78b+23.11，c
c
＝-0.36b
2-0.85b+23.2，b＝i/22，c
f
为电池放电容量，c
c
为电池充电容量，b为电池充放电倍率，i为电池充放电电流；s14、根据温度-放电容量效率修正系数方程，确定第一放电容量效率δ1：其中，t为电池当前时刻的温度；s15、根据循环次数-放电容量效率修正系数方程，确定第二放电容量效率δ2：其中，c为电池当前循环次数；s16、根据所述初始soc(t0)、库伦效率η、第一放电容量效率δ1和第二放电容量效率δ2，优化安时积分法，优化后的安时积分法的计算公式为：其中，soc(t)为当前时刻t的soc，c
s
为电池额定容量，为电流i在[t0,t]上的积分；s17、采用优化后的安时积分法计算电池当前时刻的soc。2.根据权利要求1所述的基于优化安时积分法的soc计算方法，其特征在于，步骤s12包括：s121、判断电池的静置时间是否大于时间阈值；若是，则执行步骤s122，若否，则执行步骤s123；s122、根据以下ocv-soc函数关系式，确定与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)：ocv＝-14soc6+54.01soc
5-81.83soc4+61.64soc
3-24.03soc2+4.637soc+2.923，(0≤soc≤1)；s123、将上一次循环时计算得到的soc确定为与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)。3.根据权利要求2所述的基于优化安时积分法的soc计算方法，其特征在于，在步骤s122之前，所述方法还包括：s21、在恒温25℃下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲充电，直至到达截止电压，停止充电，静置4h，并记录各倍率对应的静置电压；s22、待充分静置后，将电池分别以0.75c、0.5c、0.25c、1c的倍率进行恒流放电，每放电10％soc对电池进行2h静置，重复此步骤直至到达截止电压，停止放电，并记录从100％soc
到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值；s23、对记录的数据进行基于六次多项式函数的曲线拟合，得到ocv-soc函数关系式。4.根据权利要求3所述的基于优化安时积分法的soc计算方法，其特征在于，在步骤s22之后，所述方法还包括：求取从100％soc到0％soc的过程中各倍率对应的开路电压值的平均值，得到静态开路电压。5.根据权利要求1所述的基于优化安时积分法的soc计算方法，其特征在于，在步骤s13之前，所述方法还包括：s31、在恒温25℃下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲充电，直至到达截止电压，停止充电，静置1h，并记录各倍率对应的电池充电容量；s32、在恒温25℃下，将电池分别以1c、0.9c、0.8c、0.7c、0.6c、0.5c、0.4c、0.3c、0.2c、0.1c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电，并记录各倍率对应的电池放电容量；s33、对记录的数据进行曲线拟合，得到库伦效率修正系数方程。6.根据权利要求1所述的基于优化安时积分法的soc计算方法，其特征在于，在步骤s14之前，所述方法还包括：s41、在室温下，将电池以0.5c的倍率进行恒流充电，直至到达截止电压，停止充电，静置1h；s42、分别在-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的恒温箱中，将电池以0.5c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电，并记录各温度对应的电池放电容量；s43、对记录的数据进行曲线拟合，得到温度-放电容量效率修正系数方程。7.根据权利要求1所述的基于优化安时积分法的soc计算方法，其特征在于，在步骤s15之前，所述方法还包括：s51、在室温下，将电池以0.5c的倍率进行恒流充电，直至到达截止电压，停止充电，静置0.5h；s52、在室温下，将电池以1c的倍率进行恒流脉冲放电，直至到达截止电压，停止放电；s53、重复步骤s51和步骤s52，每20次循坏记录一次电池放电容量；s54、对记录的数据进行曲线拟合，得到循环次数-放电容量效率修正系数方程。8.一种基于优化安时积分法的soc计算系统，其特征在于，所述系统包括：电池电压采集模块，用于采集电池当前时刻的ocv；初始soc确定模块，用于根据预设策略，确定与所述ocv对应的soc，并作为初始soc(t0)；库伦效率确定模块，用于根据以下库伦效率修正系数方程，确定库伦效率η：η＝c
f
/c
c
；其中，c
f
＝-0.36b
2-0.78b+23.11，c
c
＝-0.36b
2-0.85b+23.2，b＝i/22，c
f
为电池放电容量，c
c
为电池充电容量，b为电池充放电倍率，i为电池充放电电流；第一放电容量效率确定模块，用于根据温度-放电容量效率修正系数方程，确定第一放电容量效率δ1：
其中，t为电池当前时刻的温度；第二放电容量确定模块，用于根据循环次数-放电容量效率修正系数方程，确定第二放电容量效率δ2：其中，c为电池当前循环次数；计算公式优化模块，用于根据所述初始soc(t0)、库伦效率η、第一放电容量效率δ1和第二放电容量效率δ2，优化安时积分法，优化后的安时积分法的计算公式为：其中，soc(t)为当前时刻t的soc，c
s
为电池额定容量，为电流i在[t0,t]上的积分；电池soc计算模块，用于采用优化后的安时积分法计算电池当前时刻的soc。9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的优化安时积分法的soc计算方法。10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令由计算机处理器执行，以实现如权利要求1-7中任一项所述的优化安时积分法的soc计算方法。

技术总结
本发明涉及电池技术领域，公开了一种基于优化安时积分法的SOC计算方法及系统，通过根据OCV-SOC函数关系式确定初始SOC(t0)，以及根据不同的修正系数方程分别确定库伦效率η、第一放电容量效率δ1和第二放电容量效率δ2，并对传统安时积分法的计算公式进行优化，可减小电池SOC的计算误差，满足当前对电池SOC的计算精度的要求，有利于大范围推广和应用。有利于大范围推广和应用。有利于大范围推广和应用。


技术研发人员：张喜龙 苻其登 何耀建 林佳丽 黄金明
受保护的技术使用者：易事特集团股份有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/6