辨识soc的方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电池的仿真技术领域，特别涉及一种辨识荷电状态（SOC)的方法与系 统。
【背景技术】
[0002] 电池管理系统（BMS)对电池的特性参数SOC(荷电状态）的辨识一直难以达到一 定的精度。其中，荷电状态的辨识方法主要有如下两种：
[0003] 1.电流积分方法。由于在对电池的电流进行采样的过程中存在一定的误差，在对 电流进行积分时，长时间的累加会将误差慢慢放大，如图1、图2所示，从而导致对SOC的辨 识的偏差。
[0004] 2.开路电压估计方法。将电池静置较长时间，电池会产生一个静置电压，根据这个 电压来辨识当前的S0C。但是，由于静置电压在SOC很长的范围内变化较小，趋于一个值，如 图3所示，因此，根据静置电压辨识SOC也会造成较大的误差。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的问题在于提供一种辨识SOC的方法与系统，可以减小辨识荷电状态 时的误差，提高对荷电状态的辨识精度。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种辨识荷电状态（SOC)的方 法，包含以下步骤：
[0007] 在仿真机中建立电池模拟器，并在所述电池模拟器中内置电池管理模拟系统；
[0008] 所述电池管理模拟系统获取所述电池模拟器的数据，并根据获取的数据辨识出第 一 SOC ;
[0009] 所述电池模拟器将所述第一 SOC与来自电池管理系统的第二SOC进行对比，并根 据对比结果对所述第二SOC进行修正。
[0010] 本发明的实施方式还提供了一种辨识荷电状态（SOC)的系统，包含：仿真机与电 池管理系统；
[0011] 所述仿真机与所述电池管理系统通信连接和模拟量采集连接；
[0012] 其中，所述仿真机中包含电池模拟器，所述电池模拟器中内置电池管理模拟系 统；
[0013] 所述电池管理模拟系统，用于获取所述电池模拟器的数据，并根据获取的数据辨 识出第一 SOC ;
[0014] 所述电池管理系统，用于辨识第二SOC并输出至所述电池模拟器；
[0015] 所述电池模拟器，用于将所述第一 SOC与所述第二SOC进行对比，并根据对比结果 对所述第二SOC进行修正。
[0016] 本发明实施方式相对于现有技术而言，是在仿真机中建立电池模拟器，并在电池 模拟器中内置电池管理模拟系统，在仿真机运行电池模拟器时，由电池管理模拟系统直接 在电池模拟器内部获取数据，而非对电池实体进行数据采样，避免了采样误差的存在，根据 获取的数据进行计算，可以得到准确的第一 SOC ;将仿真计算得到的第一 SOC与电池管理系 统对电池实体辨识的第二SOC进行比较，并根据比较结果对第二SOC进行修正，可以减少第 二SOC的误差。所以，本发明的实施方式可以减小辨识荷电状态时的误差，提高对荷电状态 的辨识精度。
[0017] 另外，在仿真机中建立电池模拟器的步骤中，包含以下子步骤：根据满荷电状态下 脉冲放电的电压、电流数据，估计电池参数，并根据估计的电池参数建立至少二阶电阻电容 (RC)的电池仿真模型；根据所述电池仿真模型，建立所述电池模拟器。建立至少二阶的RC 电池仿真模型，可以使电池模拟器模拟的结果更精确，仿真计算出精确的第一 S0C，对电池 实体辨识的第二SOC进行精确修正，减小辨识荷电状态时的误差，提高对荷电状态的辨识 精度。
【附图说明】
[0018] 图1是根据现有技术中的电流与时间的关系示意图；
[0019] 图2是根据现有技术中的SOC偏差与时间的关系示意图；
[0020] 图3是根据现有技术中的SOC与开路电压的关系示意图；
[0021] 图4是本发明第一实施方式中的辨识SOC的方法流程图；
[0022] 图5是本发明第二实施方式中的辨识SOC的方法流程图；
[0023] 图6是本发明第三实施方式中的辨识SOC的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的目的、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 施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中， 为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基 于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方 案。
[0025] 本发明的第一实施方式涉及一种辨识SOC的方法，具体流程如图4所示，包含以下 步骤：
[0026] 步骤401，根据满荷电状态下脉冲放电的电压、电流数据，估计电池参数，并根据估 计的参数建立二阶RC的电池仿真模型。在本步骤中，仿真机根据满荷电状态下电池脉冲放 电的电压、电流数据，使用最小二乘法，估计出电池电动势（Em)、电池内阻（R0)、二阶RC的 第一电阻（Rl)、第二电阻（R2)、第一电容（Cl)与第二电容（C2)等电池参数，并根据估计的 参数建立二阶RC的电池仿真模型。
[0027] 步骤402,根据电池仿真模型，建立电池模拟器。其中，电池模拟器可以模拟电池运 行。采用二阶RC电池仿真模型，仿真机建立电池模拟器的计算量较少，而且建立的电池模 拟器的模拟结果也较为精确。
[0028] 步骤403,在电池模拟器中内置电池管理模拟系统。本实施方式中，这个电池管理 模拟系统与真实的电池管理系统具有对电池相同的电流积分计算策略。
[0029] 步骤404,电池管理模拟系统获取电池模拟器的电流，并通过对获取的电流进行积 分辨识出第一 SOC。在本实施方式中，由于电池管理模拟系统内置于电池模拟器中，所以， 可以直接从内部获取电池模拟器的电流，这样，避免了采集电池的电流过程中的采样误差， 可以获取准确的电池电流。通过对获取的电流进行积分辨识仿真电池的第一 SOC也比较精 确。
[0030] 步骤405,电池管理系统将辨识的第二SOC输出至电池模拟器。本步骤中，电池管 理系统采样电池实体的电流，并通过对采样电流进行积分，辨识出真实电池的第二S0C。由 于对电流进行采样的过程中存在采样误差，所以，本步骤中，辨识出的第二SOC与电池真实 的SOC存在一定的误差。
[0031] 在本步骤中，电池管理系统通过CAN(控制器局域网络）总线将辨识的第二SOC输 出至电池模拟器。特别是在汽车领域，广泛使用CAN线进行通信，为了方便真实的电池管理 系统（BMS)与电池模拟器对接，电池管理系统将辨识出的第二SOC通过CAN总线传递给电 池模拟器。
[0032] 步骤406,电池模拟器将第一 SOC与第二SOC进行对比，并根据对比数据计算出电 流积分误差修正系数（α)。
[0033] 步骤407,利用误差修正系数，对用于辨识第二SOC的电流进行标定。
[0034] 步骤408,通过对标定后的电流进行积分，对第二SOC进行修正。在本步骤中，通过 如下公式，重新计算第二SOC :
[0035]
[0036] 其中，Gbatt为表征第二SOC的值，t为时间，Vtje(O)表示电池静止的开路电压，C batt为电池的能量容量，Ibatt为电池管理系统的采样电流，α为误差修正系数，a Ibatt即为标定 后的电流。
[0037] 这样，仿真机通过模拟仿真计算出较为精确的第一 S0C，电池模拟器将第一 SOC与 来自电池管理系统的第二SOC进行对比，并根据对比结果对第二SOC进行修正，得到修正后 的第二S0C，该修正后的SOC与真实的SOC之间的误差得以减小，精确度得以提高。
[0038] 与现有技术相比，是在仿真机中建立电池模拟器，并在电池模拟器中内置电池管 理模拟系统，在仿真机运行电池模拟器时，由电池管理模拟系统直接在电池模拟器内部获 取数据，而非对电池实体进行数据采样，避免了采样误差的存在，根据获取的数据进行计 算，可以得到较为准确的第一 SOC ;将仿真计算得到的第一 SOC与电池管理系统对电池实体 辨识的第二SOC进行比较，并根据比较结果对第二SOC进行修正，可以减少第二SOC的误 差。所以，本发明可以减小辨识荷电状态时的误差，提高对荷电状态的辨识精度。
[0039] 本发明的第二实施方式涉及一种辨识SOC的方法。第二实施方式与第一实施方式 大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，建立的是二阶电池仿真模型，使得对第 二SOC进行了较为精确的修正。而在本发明第二实施方式中，建立的是三阶电池仿真模型， 使得对第二SOC进行了更为精确的修正。
[0040] 具体第说，本实施方式中的辨识SOC的方法，具体如图5所示，包含以下步骤：
[0041] 步骤501，根据满荷电状态下脉冲放电的电压、电流数据，估计电池参数，并根据估 计的参数建立三阶RC的电池仿真模型。在本步骤中，仿真机根据满荷电状态下电池脉冲放 电的电压、电流数据，使用最小二乘法，估计出电池电动势（Em)、电池内阻（R0)、二阶RC的 第一电阻（Rl)、第二电阻（R2)、第三电阻（R3)、第一电容（Cl)、第二电容（C2)与第三电容 (C3)等电池参数，并根据估计的参数建立三阶RC的电池仿真模型。
[0042] 步骤502,根据电池仿真模型，建立电池模拟器。由于建立三阶RC电池仿真模型采 用的参数更多，根据三阶RC的电池仿真模型建立的电池模拟器更接近真实的电池，模拟结 果更为精确，从而，可以对真实电池的SOC进行更为精确的修正。
[0043] 步骤503，在电池模拟器中内置电池管理模拟系统。本步骤与第一实施方式中的步 骤403相似，在此不再赘述。
[0044] 步骤504,电池管理模拟系统获取电池模拟器的开路电压，并根据获取的开路电压 辨识出第一 S0C。具体地说，开路电压与SOC具有固定的函数关系，通过所述函数关系便可 获知第一 S0C。其中，开路电压与SOC的函数关系具体如下式所示
[0045] SOC = f (Voc)
[0046] 其中，Voc为电池停止工作静止一段时间后的开路电压，f表示开路电压到SOC的 映射关系。
[0047] 在本实施方式中，一方面，由于电池管理模拟系统内置于电池模拟器中，可以直接 从内部获取电池模拟器的开路电压，这样，避免了采集电池的开路电压过程中的采样误差， 可以获取准确的开路电压；另一方面，由于三阶电池仿真模型模拟结果更接近真实的电池 数据，所以电池管理模拟系统获取的开路电压更接近真实的开路电压。这样，通过获取的开 路电压辨识仿真电池的第一 SOC也更精确。
[0048] 步骤505,电池管理系统将辨识的第二SOC输出至电池模拟器。本步骤与第一实施 方式中的步骤40