一种电池SOF计算方法、电池管理系统及用电装置与流程

一种电池sof计算方法、电池管理系统及用电装置
技术领域
1.本技术涉及新能源电动汽车技术领域，具体涉及一种电池sof计算方法、电池管理系统及用电装置。


背景技术：

2.电池sof(state of function)是基于电池当前状态，在一段时间内，预测电池充放电任意复合时的最大功率能力，而不超出电池给定的电池极限条件，极限条件包括极限电压、极限soc，极限功率和极限电流。电池sof为整车提供功率信息，以满足整车的加速和爬坡，再生制动，并将以上信息反馈至整车控制器，故电池sof是电池管理系统状态估计的重要参数。作为电池状态估计的核心模块，sof估计精度不高会对电动车产生两种不良影响：sof估计过高，电池容易过充或者过放，影响电池寿命；sof估计过低，整车动力性能会受到影响，达不到整车设定动力性目标。
3.目前新能源电动汽车主流的sof估计方法为查表方法，即经过大量的试验得到试验数据，考虑温度和当前soc状态，查二维功率电流表得到当前电池的最大充放电能力。这种方法过分依赖试验测试数据，如果数据不充分将会影响sof的精度，同时，该sof估计方法也无法满足电池保护、安全、故障及上下电模态等的综合需求。
4.现有技术提供了一种基于模型的电池sof估算方法，该方法得到的极限最大充放电功率不是恒定的，非恒定功率在整车的具体使用上会出现功率过大或功率不足的波动现象；再者，在车辆的实际使用过程中，由于工况极其复杂，在线参数辨识也能会存在辨识参数不稳定的情况，如果简单使用ecm估计电池sof，得到的结果往往可能发散且缺乏必要的防止措施。
5.现有技术还提出了一种二阶等效电路模型，通过递推最小二乘法估计电池的模型参数θ值。虽然在模型精度上有所提高，但依然无法实现一段时间内电池的恒功率估计。此外，二阶等效电路模型有5个待辨识参数，在参数拟合的过程中容易出现过拟合问题，使整个sof估计模块稳定性更差，并且增加了bms算力的需求。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种电池sof计算方法、电池管理系统及用电装置。本技术的sof的计算方法优化了sof电池管理系统。
7.本技术实施例提供一种电池sof计算方法，包括：将单体电芯的第一极限功率，和/或单体电芯的第二极限功率与离线功率map进行仲裁计算，得到单体电芯的第三极限功率，基于所述第三极限功率，计算电池系统的极限功率，其中，所述第一极限功率为单体电芯一个采样周期内的极限功率，所述第二极限功率为单体电芯在一段时间内的第二极限功率，所述一段时间包括至少一个采样周期。
8.本技术通过计算单体电芯在一个采样周期内的第一极限功率和/或单体电芯的一段时间内第二极限功率与离线功率map进行仲裁计算，对电池系统的功率进行了离线约束，
增加了电池系统的安全性。
9.在一些实施例中，将单体电芯的第一极限功率与离线功率map进行仲裁计算，两者取功率绝对值最小，得到单体电芯的第三极限功率。
10.在一些实施例中，将单体电芯的第二极限功率与离线功率map进行仲裁计算，两者取功率绝对值最小，得到单体电芯的第三极限功率。
11.在一些实施例中，单体电芯在一个采样周期内的第一极限功率、单体电芯的一段时间内第二极限功率与离线功率map进行仲裁计算，三者取功率绝对值最小，得到单体电芯的第三极限功率。
12.在一些实施例中，一种电池sof计算方法，包括：获取单体电芯端电压和电池系统的内部参量，基于单体电芯端电压的变化值以及基于电池系统的内部参量得到的单体电芯的内部参量，计算单体电芯的极限功率，根据计算的单体电芯的极限功率计算电池系统的极限功率。
13.本技术考虑单体电芯的一致性和差异性，通过测试电池系统的内部参数，计算单体电芯的平均参数，并且通过单体电芯在不同状态下的端电压的变化值，计算单体电芯的极限功率，对电池系统中的每个单体电芯的极限功率绝对值比小，得到单体电芯的极限功率，基于最小的单体电芯的极限功率与电池系统内单体电芯的数量，得到电池系统的sof。本技术的sof计算方法降低了芯片的算力。
14.在一些实施例中，基于双卡尔曼滤波器获取电池系统的内部参数，计算等效电阻z0。
15.在一些实施例中，一种电池sof计算方法，包括：
16.获取单体电芯的端电压，计算单体电芯在不同状态下端电压的变化值；
17.基于双卡尔曼滤波器获取电池系统的内部参数；
18.基于单体电芯端电压的变化值以及获取的电池系统的内部参数，计算单体电芯的极限功率；
19.将得到的单体电芯的第一极限功率，和/或单体电芯的第二极限功率与离线功率map进行仲裁计算，得到单体电芯的第三极限功率；
20.根据单体电芯的第三极限功率计算电池系统的极限功率。
21.在一些实施例中，所述第一极限功率包括第一极限放电功率以及第一极限充电功率，通过以下方式计算：
22.设定采样周期为δt，在一个采样周期内：
23.所述单体电芯的第一极限放电电流为：
[0024][0025]
所述单体电芯的第一极限充电电流为：
[0026]
[0027]
所述第一极限放电功率为：
[0028]
p
max，k+1
＝u
min
*i
max，k+1
[0029]
其中，p
max，k+1
表示k+1时刻单体电芯的第一极限放电功率；
[0030]
所述第一极限充电功率为：
[0031]
p
min，k+1
＝u
max
*i
min，k+1
[0032]
其中，i
max，k+1
表示k+1时刻单体电芯的第一极限放电电流；i
min，k+1
表示k+1时刻单体电芯的第一极限充电电流，p
max，k+1
表示k+1时刻单体电芯的第一极限放电功率，p
min，k+1
表示k+1时刻单体电芯的第一极限充电功率，u
oc
(sk)表示k时刻单体电芯的开路电压，u
th
是一阶rc环路电压，τ为单体电芯的时间常数，u
min
表示单体电芯下限截止电压，u
max
表示单体电芯上限截止电压，s表示拉普拉斯算子，r0表示单体电芯的内阻，r
th
表示一阶rc环路电阻，cap表示电池额定容量。
[0033]
在一些实施例中，所述第二极限功率包括第二极限放电功率以及第二极限充电功率，通过以下方式计算：
[0034]
采样次数为m，采样周期为δt，在mδt时间内：
[0035]
所述第二极限放电电流为：
[0036][0037]
所述第二极限充电电流为：
[0038][0039]
所述第二极限放电功率为：
[0040][0041]
所述第二极限充电功率为：
[0042][0043]
其中，i
max，k+1
表示k+m时间段单体电芯的第二极限放电电流；i
min，k+1
表示k+m时间段单体电芯的第二极限充电电流，p
max，k+1
表示k+m时间段单体电芯的第二极限放电功率，p
min，k+1
表示k+m时间段单体电芯的第二极限充电功率，u
oc
(sk)表示k时刻单体电芯的开路电压，u
th
是一阶rc环路电压，τ为单体电芯的时间常数，u
min
表示单体电芯下限截止电压，u
max
表示单体电芯上限截止电压，s表示拉普拉斯算子，r0表示单体电芯的内阻，r
th
表示一阶rc环路电阻，cap表示电池额定容量。
[0044]
在一些实施例中，将所述第二极限功率进行修正：
[0045]
p
max，cal，mδt
＝z
mδt
*[u
oc
(sk)-u
min
]*i
max，mδt
+u
min
*i
max，mδt
[0046]
p
min，cal，mδt
＝z
mδt
*[u
oc
(sk)-u
max
]*i
min，mδt
+u
max
*i
min，mδt
[0047]
其中，p
max，cal，mδt
表示mδt这段时间内经修正因子修正后的第二极限放电功率，p
min，cal，mδt
表示mδt这段时间内经修正因子修正后的第二极限充电功率，i
max，mδt
表示mδt这段时间内单体电芯的极限放电电流，i
min，mδt
表示mδt这段时间内单体电芯的极限充电电流，u
min
表示单体电芯下限截止电压，u
max
表示单体电芯上限截止电压，z
mδ
表示修正因子。
[0048]
在一些实施例中所述修正因子z
mδt
通过以下方法计算：通过以下方法计算：其中，m表示采样次数，δt表示采样周期。
[0049]
在一些实施例中，所述离线功率map通过以下方法得到：通过试功率法找到mδt时间段适用的恒定功率值，并且在mδt两侧各设置有至少两个放电时刻，计算每个放电时刻的功率，拟合每个时刻对应的功率曲线，得到单体电芯在mδt时刻的恒定放电功率。
[0050]
在一些实施例中，所述电池系统的极限充放电功率通过以下方法计算：所述电池系统包括n个单体电芯，计算电池系统中n个单体电芯的第三极限充放电功率，取功率绝对值的最小的第三极限充放电功率，记为单体电芯的第三极限充电功率p
min，cell_n
和单体电芯的第三极限放电功率p
max，cell_n
，则电池系统的极限充放电功率表示为：
[0051][0052][0053]
其中，p
sys，min
表示电池系统极限充电功率，p
sys，max
表示电池系统极限放电功率。
[0054]
在一些实施例中所述电池系统的平均参数为：
[0055]
θ
avg
＝(r
0，avg
，r
th，avg
，c
th，avg
)
[0056]
其中，θ
avg
为电池系统的平均参数，r
0，avg
为电池系统的平均电池内阻，r
th，avg
为电池系统的平均极化电阻，c
th，avg
为电池系统的平均极化电容。
[0057]
本技术进一步提供了一种电池管理系统，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的计算方法。
[0058]
本技术进一步提供了一种用电装置，包括上述的电池管理系统。
[0059]
本技术的有益效果在于：本技术提供了一种电池sof计算方法、电池管理系统及用电装置。本技术通过计算得到的单体电芯的极限功率不直接使用，与离线功率map仲裁取小值，通过仲裁既建立了电池sof估计与电池老化状态的对应关系，避免了计算的极限功率过大或过小造成的不良影响。本技术考虑单体电芯之间的差异，通过电池系统的参数以及单体电芯的参数获得单体电芯的极限功率，通过极限功率绝对值比小得到的极限功率，进一步计算电池系统的极限功率，这种方法算力要求较小，使用常规硬件芯片即可完成电池系统的sof状态估计。
附图说明
[0060]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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他的附图。
[0061]
图1为本技术中sof的计算流程；
[0062]
图2为本技术中soc-ocv映射曲线；
[0063]
图3为本技术中试功率法流程。
具体实施方式
[0064]
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，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有作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。另外，在本技术的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。用语第一、第二、第三等仅仅作为标示使用，并没有强加数字要求或建立顺序。
[0065]
电池sof也称为sop，在一定时间内最大功率需要保持功率值恒定，以利于电机和电控系统监测和控制，但这与传统电池以恒电流最为评估体系的方式是冲突的，以恒功率计算电池sof与恒电流计算电池sof存在显著差异。此外，电池sof虽然可以通过等效电路模型进行估计，但在极端低温条件下，电池模型误差将会很大，电池sof的精度较低；在温度较高时，尽管模型计算出的功率值较大，但功率充放电容易导致电池温升过高，引起安全隐患。为了解决以上问题，本技术的实施例提供了电池sof计算方法，将单体电芯的第一极限功率，和/或单体电芯的第二极限功率与离线功率map进行仲裁计算，得到单体电芯的第三极限功率，基于第三极限功率，计算电池系统的极限功率，其中，第一极限功率为单体电芯一个采样周期内的极限功率，第二极限功率为单体电芯在一段时间内的第二极限功率，一段时间包括至少一个采样周期。
[0066]
本技术通过计算一个采样周期内单体电芯的第一极限功率(瞬时极限功率)和/或一段时间内(包括m个采样周期)单体电芯的第二极限功率(阶段极限功率)与离线功率map仲裁计算，建立了电池sof估计与电池老化状态的对应关系，通过对电池功率进行离线约束，避免了一旦计算功率过大或过小造成的不良影响。
[0067]
在不同的系统中，可以选择将第一极限功率与离线功率map仲裁计算，或者是第二极限功率与离线功率map仲裁计算，或者是第一极限功率以及第二极限功率分别与离线功率map仲裁计算，得到极限功率绝对值最小(第三极限功率)，作为单体电芯的极限功率，进一步根据得到的第三极限功率计算电池系统的极限功率。
[0068]
在一些实施例中，如图1所示，本技术的sof方法包括以下步骤：
[0069]
获取电池系统的内部参量，计算电池系统中的单体电芯的内部参量；
[0070]
获取单体电芯在不同状态下的端电压u
l
的变化值；
[0071]
基于单体电芯端电压u
l
的变化值与每个单体电芯的内部参量，计算单体电芯的极限功率：
[0072]
将得到的单体电芯的极限功率(第一极限功率和/或第二极限功率)与离线功率map进行仲裁计算，取绝对值最小的极限功率(第三极限功率)，并根据电池系统的电池数量，得到最终电池系统的极限功率。
[0073]
在一些实施例中，单体电芯的内部参量为电池系统的内部参量的平均值，即电池系统的内部参量与电池系统内单体电芯数量的均值。
[0074]
在一个实施方式中，通过bms的afe采样芯片，实时获得单体电芯的端电压u
l
，由于
单体电芯的一致性差异，每个单体电芯的端电压u
l
是不同的。
[0075]
在一个实施方式中，根据双卡尔曼滤波器获取电池系统的内部参量，计算等效电阻z0，具体包括以下步骤：
[0076]
双卡尔曼滤波器是通过一步估计和一步校正的方式估计电池的基本状态，电池soc状态与电池特性参数交替进行。利用离线测试数据进行初始化，后进行双卡尔曼滤波计算，在线估计电池soc和电池模型参数，得到电池系统的内部参量，建立描述电池等效电路模型的状态方程：
[0077]
xk＝f(x
k-1
，uk，θk)+w
k-1
[0078]
yk＝g(xk，uk，θk)+v
k-1
[0079]
构造参数状态空间方程：
[0080]
θ
k+1
＝θk+rk；yk＝g(xk，uk)+ek[0081]
其中，x表示电池状态向量，t表示转置，xk表示k时刻状态向量，θ表示电池参数向量，θk表示k时刻参数向量，w
k-1
表示模型误差，v
k-1
表示观测误差，f(x
k-1
，uk，θk)表示状态空间方程，为非线性函数，g(xk，uk，θk)表示观测方程部分。θ＝(r0，r1，c1，r2，c2)，r0表示单体电芯的欧姆内阻，r1表示第一rc回路极化电阻，c1表示极化电容，r2表示第二rc回路极化电阻，c2表示极化电容，rk为建模误差，ek表示测量误差；两个模型共用观测方程yk＝g(xk，uk)。
[0082]
根据双卡尔曼滤波器(dekf)估计过程，可精确获取电池soc、θ，为简化推导过程后续相关公式表达均采用一阶等效电路模型参数，二阶参数同理可得。
[0083]
等效电阻z0的递推计算过程如下：
[0084]
基尔霍夫定律：u
l，k+1
＝u
oc
(soc
k+1
)-u
th，k+1-i
l，k+1
r0[0085]
由零输入零状态响应得：
[0086]
代入，
[0087][0088]
安时积分：
[0089][0090]
后式高次项忽略，代入：后式高次项忽略，代入：
[0091]
等效电阻定义：z
0，k+1
＝[u
oc
(sk)-u
l，k+1
]/i
l，k+1
[0092][0093]
其中，i
l
是回路电流值，可测量；u
th
表示一阶rc环路电压，可以根据ocv电压、端电压和欧姆压降计算获得，u
l，k+1
表示k+1时刻单体电芯的端电压，i
l，k+1
表示k+1时刻单体电芯的测量电流，r0表示单体电芯的欧姆内阻，z
0，k+1
表示k+1时刻单体电芯的等效电阻，u
th，k+1
表示k+1时刻一阶rc环路电压，r
th
表示一阶rc环路电阻，u
oc
(soc
k+1
)表示soc为k+1时刻的单体
电芯的开路电压，u
oc
(sk)表示k时刻单体电芯的开路电压，u
th，k
表示k时刻一阶rc环路电压，cap表示电池额定容量，τ为单体电芯的时间常数，τ＝rc，r是单体电芯的极化内阻，c是单体电芯的极化电容。
[0094]
在一个实施方式中，采用以下方式获取单体电芯当前开路电压u
oc
：如图2所示，根据电池soc算法模块中内嵌的电池soc与ocv的映射关系，根据此对应关系获取单体电芯当前开路电压u
oc
。
[0095]
在线获取电池模型参数，无论是双卡尔曼滤波算法还是递推最小二乘拟合算法，都会涉及到模型计算量和硬件芯片算力的问题，假设电池系统由100个单体电芯串联组成，在单位采样周期内，算法需要辨识模型参数100次，市场上常规bms芯片是无法满足的。本技术考虑将整个电池系统等效为一个大的电池，电池系统的内部参量是电池系统参数的平均结果：
[0096]
θ
avg
＝(r
0，avg，rth，avg
，c
th，avg
)
[0097]
其中，θ
avg
为电池系统的平均参数，r
0，avg
为电池系统的平均电池内阻，r
th，avg
为电池系统的平均极化电阻，c
th，avg
为电池系统的平均极化电容。
[0098]
本技术通过辨识整个电池系统中所有单体电芯模型参数的思路，分析了单体电芯一致差异性对电池系统的极限充放电功率的影响。
[0099]
假定电池系统由2节单体电芯串联组成(分别为第一单体电芯和第二单体电芯)，在极短时间电流激励下(可以认为电流值近似不变)，单体电芯输出端电压变化值是可以直接测量的，根据所有单体电芯u
l
差异，以及整个电池系统的内部参量，我们可以推导所有单体电芯的内部参量，单体电芯的变化值分别记为δu1和δu2，由于瞬态的电压变化主要受到电池欧姆内阻的影响，可以得到r
0，1
/r
0，2
＝δu1/δu2，已知电池系统的平均电池内阻r
0，avg
，通过δu1、δu2和r
0，avg
3个参量，可以求得2个单体电芯各自的欧姆内阻r
0，1
、r
0，2
。
[0100][0101][0102]
其中，r
0，1
表示第一单体电芯的欧姆内阻，δu1表示第一单体电芯输出端电压变化值，δu2表示第二单体电芯输出端电压变化值，r
0，avg
表示平均电池内阻，r
0，2
表示第二单体电芯的欧姆内阻。
[0103]
令u
th1
、u
th2
为电池的极化电压，根据基尔霍夫定律：
[0104]uth，k+1
＝u
oc
(s
k+1
)-u
l，k+1-i
l，k+1
r0[0105]
其中，u
th，k+1
表示k+1时刻一阶rc环路电压，u
oc
(s
k+1
)表示soc为k+1时刻的单体电芯开路电压，u
l，k+1
表示k+1时刻单体电芯的端电压，i
l，k+1
表示k+1时刻单体电芯的测量电流，r0表示单体电芯的内阻，在rc回路的零输入和零状态响应，相邻两个离散点的极化电压可表示为(极短时间内后式近似为零)：
[0106][0107]
[0108][0109][0110]
其中，u
th
表示一阶rc环路电压，r
th
表示一阶rc环路电阻，u
thn
表示电池系统平均极化电压，τn表示电池系统平均时间常数，τ＝rc，u
th1，k+1
表示第一单体电芯在k+1时刻的rc环路电压，u
th2，k+1
表示第二单体电芯在k+1时刻的rc环路电压，u
thn，k+1
表示整个电池系统在k+1时刻的rc环路电压，u
th1，k
表示第一单体电芯在k时刻的rc环路电压，u
th2，k
表示第二单体电芯在k时刻的rc环路电压，u
th
表示一阶rc环路电压，n表示电池系统内单体电芯的数量。可以看到第一单体电芯的时间常数τ1、第二单体电芯的时间常数τ2与相邻两个离散点的极化电压存在函数关系。
[0111][0112][0113][0114]
已知系统τn，通过式(1)与式(3)，式(2)与式(3)比例关系，可以计算τ1和τ2。
[0115][0116][0117]
根据零输入和零状态响应，极化内阻可以表示为：
[0118][0119][0120][0121]
已知系统r
thn
，通过式(4)与式(6)，式(5)与式(6)比例关系，可以计算r
th1
和r
th2
。再根据τ1、τ2和r
th1
、r
th2
，求得c
th1
、c
th2
。
[0122][0123][0124]
[0125][0126][0127]
其中，r
thn
表示系统的极化电阻，c
th1
表示第一单体电芯的极化电容，c
th2
表示第二单体电芯的极化电容，r
th1
表示第一单体电芯的极化内阻，r
th2
表示第二单体电芯的极化内阻。
[0128]
计算电池系统中，n个单体电芯的极限充放电功率，取功率绝对值的最小，记为p
min，cell_n
，p
max，cell_n
，则电池系统的极限充放电功率表示为：
[0129][0130]
系统极限充电功率表示为：
[0131][0132]
其中，p
sys，min
表示系统极限充电功率，p
sys，max
表示系统极限放电功率，i取值范围为1～n，n表示电池系统中单体电芯的数量。
[0133]
在一个实施方式中，一个采样周期内单体电芯的第一极限功率通过以下方法计算：
[0134]
设定电池sof的采样周期为δt，单个周期内可近似认为充放电功率、电流是恒定的。以放电为例，当单体电芯使用极限放电功率时，电池输出端电压为单体电芯的下限截止电压u
min
。
[0135]
单体电芯的第一极限放电电流如下：
[0136][0137]
第一极限放电功率为：
[0138]
p
max，k+1
＝u
min
*i
max，k+1
[0139]
同样地，单体电芯的第一极限充电电流如下：
[0140][0141]
单体电芯的第一极限充电功率为：
[0142]
p
min，k+1
＝u
max
*i
min，k+1
[0143]
其中，p
min，k+1
表示k+1时刻单体电芯的第一极限充电功率，i
max，k+1
表示k+1时刻单体电芯的第一极限放电电流；i
min，k+1
表示k+1时刻单体电芯的第一极限充电电流，p
max，k+1
表示k+1时刻单体电芯的第一极限放电功率，p
min，k+1
表示k+1时刻单体电芯的第一极限充电功率，u
oc
(sk)表示k时刻单体电芯的开路电压，u
th
是一阶rc环路电压，τ为单体电芯的时间常数，τ＝rc，u
min
表示单体电芯下限截止电压，u
max
表示单体电芯上限截止电压，s表示拉普拉斯算子，r0表示单体电芯的内阻，r
th
表示一阶rc环路电阻。
[0144]
在一个具体实施方式中，δt可设定为10ms。
[0145]
在一个实施方式中，单体电芯的第二极限功率通过以下方式计算：
[0146]
正如电池sof的定义，预测电池功率需要在一段时间内，如2s功率、10s功率、30s功率等。设m为采样次数，一段时间为mδt，在此区间段内假定电流为恒定值，则单体电芯的第二极限放电电流表达式如下(采用递推算法)：
[0147][0148]
单体电芯的第二极限放电功率为：
[0149][0150]
同样地，单体电芯的第二极限充电电流表达式如下：
[0151][0152]
单体电芯的第二极限充电功率为：
[0153][0154]
其中，i
max，k+1
表示k+m时间段单体电芯的第二极限放电电流；i
min，k+1
表示k+m时间段单体电芯的第二极限充电电流，p
max，k+1
表示k+m时间段单体电芯的第二极限放电功率，p
min，k+1
表示k+m时间段单体电芯的第二极限充电功率，u
oc
(sk)表示k时刻单体电芯的开路电压，u
th
是一阶rc环路电压，τ为单体电芯的时间常数，u
min
表示单体电芯下限截止电压，u
max
表示单体电芯上限截止电压，s表示拉普拉斯算子，r0表示单体电芯的内阻，r
th
表示一阶rc环路电阻。
[0155]
但是本技术需要计算的不是电流的恒定值，而是功率的恒定值，使用计算得到的极限恒定电流放电，会造成电池放电功率随着电池端电压的下降持续减小，整车输出功率无法稳定；若使用计算得到的极限恒定功率放电，则此值明显偏小，造成电池动力性能的浪费。
[0156]
为了解决以上问题，本技术设计一种综合考虑时间段mδt的估计方法，依据m的取值范围和电池时间常数τ(τ＝rc)，创建电池极限功率修正因子z
mδ
，可以通过在方程中添加修正因子预测电池由充放电任意复合时的极限功率能力。
[0157]
p
max，cal，mδt
＝z
mδt
*[u
oc
(sk)-u
min
]*i
max，mδt
+u
min
*i
max，mδt
[0158]
p
min，cal，mδt
＝z
mδt
*[u
oc
(sk)-u
max
]*i
min，mδt
+u
max
*i
min，mδt
[0159]
其中，p
max，cal，mδt
表示mδt这段时间内经修正因子修正后的第二极限放电功率，p
min，cal，mδt
表示mδt这段时间内经修正因子修正后的第二极限充电功率，i
max，mδt
表示mδt这段时间内单体电芯的极限放电电流，i
min，mδt
表示mδt这段时间内单体电芯的极限充电电
流，u
min
表示单体电芯下限截止电压，u
max
表示单体电芯上限截止电压，z
mδ
表示修正因子。
[0160]zmδt
通过以下方法计算：其中，m表示采样次数，δt表示采样周期。
[0161]
在一个具体实施方式中一种恒功率计算电池sof估计方法，解决功率估计的问题，当m＝200个采样周期，δt为10ms，即2s恒定功率时，0ms，即2s恒定功率时，则p
max，cal，2s
表达式：p
max，cal，2s
＝z
2s
*[u
oc
(sk)-u
min
]*i
max，2s
+u
min
*i
max，2s
[0162]
当m＝1000采样周期，即10s恒定功率，则p
max，cal，10s
表达式：p
max，cal，10s
＝z
10s
*[u
oc
(sk)-u
min
]*i
max，10s
+u
min
*i
max，10s
[0163]
当m＝3000采样周期，即30s恒定功率，则p
max，cal，30s
表达式：p
max，cal，30s
＝z
30s
*[u
oc
(sk)-u
min
]*i
max，30s
+u
min
*i
max，30s
[0164]
本技术电池sof计算方法计算一段时间内单体电芯的极限功率时，不使用极限电流i
max
计算电池的极限充放电功率，而是采用基于电池当前时间常数的，带有修正因子的估算方法，可以保证在这段时间内极限功率是近似恒定的，更好的去贴合整车需求。
[0165]
在一个实施方式中，通过以下方式计算离线功率map：
[0166]
为获取单体电芯的离线功率map，单体电芯需要进行特定电流测试和功率测试，本技术通过一种电流、功率综合测试方法，一方面从基本原理计算极限功率，另一方面通过迭代测试获取恒定功率值，本技术建立的离线查表的约束方法，包含电池soc、电池温度、电池健康状态soh三个维度，离线表格建立在hppc测试和恒定功率测试的基础上进行评定，最终形成如同2s功率、10s功率、持续功率等各个时间段map功率表。一般的，从电池soc状态和温度状态两个维度进行hppc测试，并建表。hppc是一种常见的恒电流脉冲测试方法，最早出现于freedom car手册中。由电压变化和恒定电流值可以计算该soc下和温度下的电池直流内阻dcr，如r
dcr，50，25
。根据直流内阻dcr，可以计算这段时间内的极限充电电流i
min
和极限放电电流i
max
。
[0167]imin
＝(u
oc-u
max
)/r
dcr
[0168]imax
＝(u
oc-u
min
)/r
dcr
[0169]
其中，u
oc
表示单体电芯的开路电压，u
min
表示单体电芯下限截止电压，u
max
表示单体电芯上限截止电压，r
dcr
表示单体电芯的直流内阻dcr。
[0170]
进而得到极限充电功率p
min
以及极限放电功率p
max
：
[0171]
p
min
＝(u
oc-u
max
)/r
dcr
*u
max
[0172]
p
max
＝(u
oc-u
min
)/r
dcr
*u
min
[0173]
该过程电流恒定功率不恒定，需要通过试功率法找寻适用的恒定功率值，方法如图3所示：通过试功率法找到mδt时间段适用的恒定功率值，并且在mδt两侧各设置有至少两个放电时刻，计算每个放电时刻的功率，拟合每个时刻对应的功率曲线，得到单体电芯在mδt时刻的恒定放电功率。
[0174]
以10s放电功率为例，令p1＝p
max
，按照p1功率进行恒功率放电到该温度下的电池截止电压，放电时间为t1；令p2＝0.9*p
max
，同样恒功率放电到该温度下的电池截止电压，放电时间为t2；令p3＝0.8*p
max
，p4＝0.7*p
max
，p5＝0.6*p
max
，得到放电时间t3、t4、t5。试验要求5
次时间当中至少有分别2次分布在10s功率线的两侧，通过5组数据的曲线拟合结果可以评估得到单体电芯实际过程中的10s恒定放电功率值，记为p
max，test，10s
。
[0175]
最终，在一段时间内，单体电芯的极限充放电功率需要根据ecm模型计算结果和离线map测试结果综合取小得出单体电芯的第三极限充放电功率，单体电芯极限充电功率p
min，cell
和单体电芯极限放电功率p
max，cell
。以修正后的第二极限功率与离线map测试结果为例：
[0176]
p
min，cell
＝min{p
min，cal
，p
min，test
}
[0177]
p
max，cell
＝min{p
max，cal
，p
max，test
}
[0178]
在一个实施方式中，电池系统的极限充放电功率通过以下方法得到：本技术通过考虑单体电芯一致性以及差异性对电池系统的极限充放电功率的影响，通过选取对电池系统的极限充放电功率影响最大的因素，计算电池系统中n个单体电芯的第三极限充放电功率，取功率绝对值的最小，记为单体电芯的第三极限充电功率p
min，cell_n
和单体电芯的第三极限放电功率p
max，cell_n
，从而计算得到电池系统的极限充放电功率。
[0179]
本技术电池系统的参数计算得到单体电芯的参数，以及根据单体电芯的电压，计算电池系统中单体电芯的的极限充放电功率，这种方法算力要求较小，使用常规硬件芯片即可完成电池系统的sof状态估计。
[0180]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0181]
以上对本技术实施例所提供的一种电池sof计算方法、电池管理系统及用电装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。