电池容量估算方法及装置、校准模块和存储介质与流程

1.本发明实施例涉及电池技术领域，特别涉及电池容量估算方法及装置、校准模块和存储介质。


背景技术：

2.电池剩余容量又被称为电池荷电状态(state of charge，soc)，具体等于电池的剩余容量与电池的额定容量的百分比，是表示电池当前可供用电设备使用电量多少的参数之一，准确估算电池soc对于电池管理系统(battery management system，bms)等系统的运行都是十分重要的，因为系统中的许多功能都是依赖于电池soc的估算结果的。
3.但目前的技术估算得到的电池soc的准确性往往较低，这不但会影响到系统的正常运行，也会导致电池长期处于非正常工作状态，电池寿命短，维护成本高。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供一种电池容量估算方法及装置、校准模块和存储介质，可以校准电池的当前容量，以提高电池容量估算准确性，进而延长了电池寿命，有效降低了维护成本。
5.为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种电池容量估算方法，包括以下步骤：获取电池在处于校准容量时对应的校准电压；其中，各校准容量分布在校准范围内，校准范围小于或等于电池的总容量；检测电池的当前电压是否到达校准电压；在当前电压到达校准电压时，将电池的当前容量校准为校准容量。
6.本发明的实施例还提供了一种电池容量估算装置，包括：获取模块、检测模块和校准模块；获取模块连接于检测模块，检测模块连接于校准模块；获取模块用于获取电池在处于校准容量时对应的校准电压，其中，各校准容量分布在校准范围内，校准范围小于或等于电池的总容量；检测模块用于检测电池的当前电压是否到达校准电压；校准模块用于在当前电压到达校准电压时，将电池的当前容量校准为校准容量。
7.本发明的实施例还提供了一种校准器，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述电池容量估算方法。
8.本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述电池容量估算方法。
9.相较于相关技术中，电池容量的估算结果往往会随着时间的变化以及充放电状态的变化等不断产生误差，本发明的实施例会获取电池在处于校准容量时对应的校准电压，并在电池的当前电压到达校准电压时，对电池的当前容量进行校准，有效提高了电池容量估算的准确性。并且，电池容量估算的准确性越高，对于相同容量的电池，可以有更高的续航里程，进而可以有效地降低所需要的电池成本，在一定程度上也能延长电池寿命。
10.另外，校准容量均匀分布在校准范围内，且各校准容量的间隔大于预设值，校准范
围小于电池的总容量。本实施例中，各校准容量均匀分布在校准范围内，以稳定地对电池的当前容量进行校准，并且，增大对应关系中各校准容量的间隔，可以降低校准间隔，以减小系统需要处理的数据量，进而有效提升整个系统的稳定性。另外，校准范围小于电池的总容量，相较于全程实时进行容量校准，可以进一步减小系统需要处理的数据量，进而有效提升整个系统的稳定性。
11.另外，电池处于充电状态时，校准范围为总容量的90％
‑
100％；电池处于放电状态时，校准范围为总容量的0
‑
10％。本实施例中，会在电池还未处于被完全充满电(从总容量的90％开始)或被完全放完电(从总容量的10％开始)的状态下，就对电池的当前容量进行实时校准，有效避免某些电池无法被完全充满电或被完全放完电，却利用电池在处于被完全充满电或被完全放完电的状态时的校准数据进行校准，有效提高了电池容量估算的准确性。
12.另外，电池包括至少两个电芯单体；检测电池的当前电压是否到达校准电压之前，还包括：检测各电芯单体的电压；在电池处于充电状态时，将各电芯单体的电压中的最高电压作为当前电压；在电池处于放电状态时，将各电芯单体的电压中的最低电压作为当前电压。本实施例中，电池具体是由至少两个电芯单体组成的，在电池处于充电状态时，获取各电芯单体的电压中的最高电压作为当前电压进行比较，在电池处于放电状态时，获取最低电压作为当前电压进行比较，避免出现在电池的大多数电芯的电压已大于/小于某一校准电压时，才开始校准电池的当前容量为该校准电压对应的校准容量的情况，进一步提高了电池容量估算的准确性。
13.另外，获取电池在处于校准容量时对应的校准电压之前，还包括：根据预设的电池的当前电流、当前温度和电池的可利用容量比的对应关系，获取可利用容量比；根据可利用容量比和电池的标称容量，获取总容量；其中，可利用容量比具体为总容量与标称容量的比值。本实施例中，由于电池的总容量不是一成不变的，会随着电池的电流和温度的变化而变化，若仅以一个固定的值作为电池的总容量，例如始终以电池的标称容量作为电池的总容量，则会严重影响电池容量估算的准确性，本技术可以根据预设的电池的当前电流和当前温度与可利用容量比的对应关系，先获取可利用容量比，再用电池的标称容量乘以可利用容量比，实时获取电池的总容量，进而可以提高电池容量估算的准确性。
14.另外，获取电池在处于校准容量时对应的校准电压，包括：根据预设的电池的当前电流、当前温度、校准容量和校准电压的对应关系，获取校准电压。本实施例中，具体会根据电池的当前电流、当前温度和校准容量这些信息，获取电池的校准电压，从多个维度获取的校准电压会更准确，有利于更准确地估算电池的当前容量。
附图说明
15.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
16.图1是根据本技术一个实施例的电池容量估算方法的流程图一；
17.图2是根据本技术一个实施例的电池容量估算方法的流程图二；
18.图3是根据本技术一个实施例的电池容量估算方法的流程图三；
19.图4是根据本技术一个实施例的电池容量估算方法的流程图四；
20.图5是根据本技术一个实施例的电池容量估算方法的流程图五；
21.图6是根据本技术一个实施例的电池容量估算装置的方框示意图；
22.图7是根据本技术一个实施例的校准器的方框示意图。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
24.由于海洋储能供给需要把电池包放到海底进行供给，不能频繁的打捞电池包，维护成本高，因此通常需要大容量的电池包进行存储，并且，对电池包的可靠性要求和寿命要求较高。而用来管理电池包工作运行的bms系统，通常需要对电池包中电池的容量进行估算，以根据电池的当前容量控制电池包和bms系统正常运行，如果估算的结果不够准确，那么增加再多的保护功能也无法使bms系统正常工作，且电池的寿命也会变短，电池的维护成本高。
25.本发明的一个实施例涉及一种电池容量估算方法。应用于bms等系统中，用于通过校准使用安时积分估算的电池容量，以更准确地估算电池的当前容量。下面对本实施例的电池容量估算方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
26.本实施例的电池容量估算方法的具体流程如图1所示。
27.步骤101，获取电池在处于校准容量时对应的校准电压。
28.步骤102，检测电池的当前电压是否到达校准电压，在当前电压到达校准电压时，将电池的当前容量校准为校准容量。
29.相较于相关技术中，电池容量的估算结果往往会随着时间的变化以及充放电状态的变化等不断产生误差，本实施例会获取电池在处于校准容量时对应的校准电压，并在电池的当前电压到达校准电压时，对电池的当前容量进行校准，有效提高了电池容量估算的准确性。并且，电池容量估算的准确性越高，对于相同容量的电池，可以有更高的续航里程，进而可以有效地降低所需要的电池成本，在一定程度上也能延长电池寿命。
30.具体地，存在至少一个校准容量，用于校准电池的当前容量，当存在多个校准容量时，各校准容量均分布在校准范围内，校准范围可以小于或等于电池的总容量。
31.在一个实施例中，校准容量均匀地分布在校准范围内，且各校准容量的间隔大于预设值，校准范围小于电池的总容量。
32.本实施例中，各校准容量均匀分布在校准范围内，以稳定地对电池的当前容量进行校准，并且，增大对应关系中各校准容量的间隔，可以降低校准间隔，以减小系统需要处理的数据量，进而有效提升整个系统的稳定性。另外，校准范围小于电池的总容量，相较于全程实时进行容量校准，可以进一步减小系统需要处理的数据量，进而有效提升整个系统
的稳定性。
33.在一个实施例中，电池处于充电状态时，校准范围为总容量的90％
‑
100％；电池处于放电状态时，校准范围为总容量的0
‑
10％。
34.具体地，校准器会先确定电池是属于充电状态还是放电状态，在电池处于充电状态时，在电池总容量的0
‑
90％时，可以采用安时积分法估算电池的当前容量，仅在电池总容量的90％
‑
100％时进行实时电压校准，在电池处于放电状态时，在电池总容量的10％
‑
100％时，可以采用安时积分法估算电池的当前容量，仅在电池总容量的0
‑
10％时进行实时电压校准。
35.安时积分法估算电池容量具体如下：
36.采用1s周期定时器，结合当前电池的充/放电电流，对得到的结果进行累加或累减，具体地，在电池处于充电状态时，以1s为周期，对电池的充电电流求时间积分，将电池的当前容量与得到的结果相加，作为更新后的当前容量，同理，在电池处于放电状态时，对电池的放电电流求时间积分，用电池的当前容量减去得到的结果，作为更新后的当前容量。但积分本身也会将误差不断进行累加，进而会降低电池容量估计的准确性，因此本实施例会在电池充/放电快要结束时，对电池的容量进行实时校准，以提高电池容量估计的准确性。
37.需要说明的是，技术人员也可以通过调整校准范围，来满足在需要采集电池的当前容量进行后续计算的容量周围，对电池的当前容量进行实施电压校准，以更准确地采集所需要电池的当前容量。
38.本实施例中，在电池还未处于被完全充满电(从总容量的90％开始)或被完全放完电(从总容量的10％开始)的状态下，就对电池的当前容量进行实时校准，有效避免某些电池无法被完全充满电或被完全放完电，却利用电池在处于被完全充满电或被完全放完电的状态时的校准数据进行校准，有效提高了电池容量估算的准确性，通常情况下电池是可以被充电至电池总容量的90％的，故在充电过程中，从电池总容量的90％开始进行实时校准，可以有效保证电池容量估算的准确性。同理，电池通常也是可以被放电至电池总容量的10％的，故在放电过程中，从电池总容量的10％开始进行实时校准，可以有效保证电池容量估算的准确性。
39.在一个实施例中，提供了电池当前电压的一种获取方法。
40.本实施例的电池容量估算方法的具体流程如图2所示，其中，步骤201和步骤206与步骤101和步骤102大致相同，区别在于，还包括步骤202至步骤205。
41.步骤202，检测各电芯单体的电压。
42.具体地，电池包括至少两个电芯单体，分别检测各电芯单体的电压。
43.步骤203，判断电池是否处于充电状态，若处于充电状态，则进入步骤204；若不处于充电状态，则进入步骤205。
44.步骤204，将各电芯单体的电压中的最高电压作为当前电压。
45.步骤205，将各电芯单体的电压中的最低电压作为当前电压。
46.具体地，判断电池是否处于充电状态，若处于充电状态，则将各电芯单体的最高电压作为当前电压，若不处于充电状态，则认为电池此时处于放电状态，则将各电芯单体的最低电压作为当前电压。
47.在一个实施例中，请参考图3，步骤301、步骤302、步骤303、步骤304和步骤308，与
步骤201、步骤202、步骤203、步骤204和步骤206大致相同，在此不再赘述。
48.步骤305，判断电池是否处于放电状态，若处于放电状态，则进入步骤306；若不处于放电状态，则进入步骤307。
49.步骤306，将各电芯单体的电压中的最低电压作为当前电压。
50.步骤307，保持电池的当前容量不变。
51.具体地，在此实施例中，在判断电池不处于充电状态时，还会判断电池此时是否处于放电状态，若处于放电状态，则将各电芯单体的电压中的最低电压作为当前电压，若不处于放电状态，则认为电池此时处于搁置状态，也可以在具体判断下电池此时是否处于搁置状态，例如检测电池的输入端/输出端的电压/电流是否为0，若判定电池此时的确处于搁置状态，则保持电池的当前容量不做改变。
52.本实施例中，电池具体是由至少两个电芯单体组成的，在电池处于充电状态时，获取各电芯单体的电压中的最高电压作为当前电压进行比较，在电池处于放电状态时，获取最低电压作为当前电压进行比较，避免出现在电池的大多数电芯的电压已大于/小于某一校准电压时，才开始校准电池的当前容量为该校准电压对应的校准容量的情况，进一步提高了电池容量估算的准确性。
53.在一个实施例中，提供了获取电池总容量的一种具体实现形式。
54.本实施例的电池容量估算方法的具体流程如图4所示，步骤402至步骤409与步骤301至步骤308大致相同，在此不再赘述，区别在于，还包括步骤401。
55.步骤401，根据电池的当前电流、当前温度和标称容量，获取电池的总容量。
56.具体地，本技术会先根据预设的电池的当前电流、当前温度和可利用容量比的对应关系，获取电池的可利用容量比，其中，可利用容量比具体为电池的总容量与电池的标称容量的比值，电池的当前电流、当前温度和可利用容量比的对应关系例如下表1，其中，0.3c和0.6c等，会对应电池的当前电流，若电池的标称输入/输出电流等于5a，则0.3c对应的电池的当前电流就是5a*0.3＝1.5a，0.6c对应的电池的当前电流就是5a*0.6＝3a，1c对应的电池的当前电流就是5a*1＝5a，2c对应的电池的当前电流就是5a*2＝10a。例如电池的当前电流等于3a(对应0.6c)，当前温度为10℃，则对应表1可以发现，此时电池的可利用容量比为89.94％。
57.表1电池的当前电流、当前温度和可利用容量比的对应关系表
[0058] 0.3c0.6c1c2c0℃85.92％86.18％85.51％84.87％10℃92.30％89.94％88.73％88.42％25℃97.11％95.47％94.53％93.63％35℃98.94％98.07％96.94％96.83％45℃98.85％99.37％96.94％98.13％
[0059]
获取到可利用容量比后，再根据可利用容量比和标称容量，获取电池的总容量，例如可利用容量比为89.94％，电池的标称容量为5ah，则当前状态下电池的总容量等于电池的标称容量乘以可利用容量比，即，此时电池的总容量＝5ah*89.94％＝4.497ah。
[0060]
本实施例中，由于电池的总容量不是一成不变的，会随着电池的电流和温度的变化而变化，若仅以一个固定的值作为电池的总容量，例如始终以电池的标称容量作为电池
的总容量，则会严重影响电池容量估算的准确性，本技术可以根据预设的电池的当前电流和当前温度与可利用容量比的对应关系，先获取可利用容量比，再用电池的标称容量乘以可利用容量比，实时获取电池的总容量，进而可以提高电池容量估算的准确性。
[0061]
在一个实施例中，提供了获取校准电压的一种具体实现形式。
[0062]
本实施例的电池容量估算方法的具体流程如图5所示，步骤501、步骤503至步骤509与步骤401、步骤403至步骤409大致相同，在此不再赘述，区别在于步骤502。
[0063]
步骤502，根据预设的电池的当前电流、当前温度、校准容量和校准电压之间的对应关系，获取校准电压。
[0064]
具体地，电池的当前电流、当前温度和校准容量与校准电压之间是存在对应关系的，具体是通过轮询的方式获取到对应的校准电压。以电池的当前温度为5℃，且电池处于充电状态为例，电池的当前电流、校准容量和校准电压之间的对应关系具体见下表2。
[0065]
表2电池的当前电流、当前温度和校准容量与校准电压之间的对应关系
[0066][0067]
举例来说，以电池处于充电状态、当前温度为5℃、标称输入/输出电流等于120a为例，0.1c对应的电池的当前电流就是120a*0.1＝12a，即当电池的当前电流为12a，且校准容量为50mah时，对应的校准电压为2.95v，当电池的输入/输出电压达到校准电压2.95v时，校准模块会将电池的当前容量校准为2.95v对应的校准容量50mah，以提高电池容量估算的准确性。
[0068]
本实施例中，具体会根据电池的当前电流、当前温度和校准容量这些信息，获取电池的校准电压，从多个维度获取的校准电压会更准确，有利于更准确地估算电池的当前容量。
[0069]
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
[0070]
本发明的一个实施例涉及一种电池容量估算装置，连接于电池，用于校准电池容量的估算结果，请参考图6，装置包括：获取模块1、检测模块2和校准模块3，获取模块1连接于检测模块2，检测模块2连接于校准模块3。
[0071]
获取模块1会先获取电池在处于校准容量时对应的校准电压，其中，各校准容量分布在校准范围内，校准范围会小于或等于电池的总容量，检测模块2会检测电池的当前电压是否已经到达校准电压，校准模块3会在确定电池的当前电压到达校准电压时，将电池的当前容量校准为校准容量。
[0072]
由于图1对应的实施例与本实施例相互对应，因此本实施例可与图1对应的实施例
互相配合实施。图1对应的实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，在图1对应的实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在图1对应的实施例中。
[0073]
在一个实施例中，校准容量均匀分布在校准范围内，且各校准容量的间隔大于预设值，校准范围小于电池的总容量，并且，电池处于充电状态时，校准范围为电池的总容量的90％
‑
100％；电池处于放电状态时，校准范围为电池的总容量的0
‑
10％。
[0074]
本实施例中，各校准容量均匀分布在校准范围内，以稳定地对电池的当前容量进行校准，并且，增大对应关系中各校准容量的间隔，可以降低校准间隔，以减小系统需要处理的数据量，进而有效提升整个系统的稳定性。另外，校准范围小于电池的总容量，相较于全程实时进行容量校准，可以进一步减小系统需要处理的数据量，进而有效提升整个系统的稳定性。并且，本技术会在电池还未处于被完全充满电(从总容量的90％开始)或被完全放完电(从总容量的10％开始)的状态下，就对电池的当前容量进行实时校准，有效避免某些电池无法被完全充满电或被完全放完电，却利用电池在处于被完全充满电或被完全放完电的状态时的校准数据进行校准，有效提高了电池容量估算的准确性。
[0075]
值得一提的是，本实施例中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。
[0076]
本发明的一个实施例涉及一种校准器，如图7所示，包括至少一个处理器701；以及，与至少一个处理器701通信连接的存储器702；其中，存储器702存储有可被至少一个处理器701执行的指令，指令被至少一个处理器701执行，以使至少一个处理器701能够执行上述任一实施例中的电池容量估算方法。
[0077]
其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
[0078]
处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
[0079]
本发明的一个实施例涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
[0080]
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程
序代码的介质。
[0081]
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。