电池剩余电量的计算方法、装置、计算机设备和存储介质与流程

本发明涉及数据处理的，特别涉及一种电池剩余电量的计算方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术：

1、在电池管理系统中，电池的状态监测是至关重要的一环，其中，电池的剩余电量（state of charge，soc）作为评估电池状态的关键参数，直接影响电池的使用效率和安全性。目前，常用的soc估算方法主要包括开路电压法、安时积分法、阻抗跟踪算法和基于卡尔曼滤波的算法。这些方法各有优缺点，但在实际应用中均存在一些问题，导致soc估算的精度和可靠性难以满足实际需求。

2、开路电压法通过测量电池在无负载时的静态电压，并利用预先标定的ocv-soc曲线来估算电池的soc。这种方法理论基础简单清晰，广泛应用于各类电池管理系统中。然而，开路电压法在实际使用中存在显著缺陷。电池电压受充放电电流影响较大，在动态使用过程中，电压波动严重，难以准确反映电池的真实soc。此外，ocv-soc曲线受温度和电池老化程度影响较大，不同环境和使用条件下的soc估算结果差异较大，精度难以保证。

3、安时积分法通过对电池充放电电流进行积分计算来估算soc。这种方法可以在一定程度上弥补开路电压法的不足，但也存在自身的缺陷。首先，安时积分法需要准确的初始soc值作为起点，否则累计误差会随着时间逐渐增大。其次，电池在不同温度和放电倍率下的实际容量不同，安时积分法难以动态调整，导致soc估算精度不足。

4、针对现有的soc估算方法无法有效协调和平衡好精度、可靠性和实际应用中的开发成本等方面的技术问题，目前尚未得到解决方案。

技术实现思路

1、本发明的主要目的为提供一种电池剩余电量的计算方法、装置、计算机设备和存储介质，以解决现有的soc估算方法无法有效协调和平衡好精度、可靠性和实际应用中的开发成本等方面的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种电池剩余电量的计算方法，包括以下步骤：获取目标电池在不同温度下的电池开路电压与电池剩余容量之间的soc-ocv曲线关系；

3、获取所述目标电池在不同放电速率下的放电容量比率k值表，其中，所述放电容量比率为放电容量与基准放电容量之间的比率值；

4、判断所述目标电池是否处于静置状态，其中，所述静置状态为所述目标电池在未经充放电操作且未受到外部电流或负载影响的情况下的状态；

5、在所述目标电池处于静置状态的情况下，获取所述目标电池的电池实时化学容量，以及所述目标电池在充满截止且静置第一预设时长后的修正放电深度信息，并根据所述soc-ocv曲线关系，确定所述目标电池在当前时刻的基础放电深度信息，基于上述确定的数据，结合第一公式，计算所述目标电池当前时刻的已使用化学容量,

6、其中，所述第一公式为：；

7、获取所述目标电池距离当前时刻第二预设时长的历史时段内的平均放电速率，基于所述平均放电速率，结合所述放电容量比率k值表确定所述目标电池在当前时刻的放电容量比率k，以及获取所述目标电池对应的预设保留容量参数a，基于上述确定的数据，结合第二公式计算所述目标电池当前时刻的剩余化学容量，其中，所述第二公式为：；

8、基于上述确定的数据，结合第三公式计算所述目标电池当前时刻的soc值，其中，所述第三公式为：。

9、进一步的，在判断所述目标电池是否处于静置状态之后，所述计算方法还包括：在所述目标电池并未处于静置状态的情况下，确定所述目标电池处于充放电状态，并采用安时积分对所述目标电池的充放电状态进行容量追踪，得到所述目标电池在所述充放电状态下的安时积分量，获取所述目标电池的电池实时化学容量，以及所述目标电池在充满截止且静置第一预设时长后的修正放电深度信息，并根据所述soc-ocv曲线关系，确定所述目标电池在当前时刻的基础放电深度信息，基于上述确定的数据，结合第一公式，计算所述目标电池当前时刻的已使用化学容量；获取所述目标电池距离当前时刻第二预设时长的历史时段内的平均放电速率，基于所述平均放电速率，结合所述放电容量比率k值表确定所述目标电池在当前时刻的放电容量比率k，以及获取所述目标电池对应的预设保留容量参数a，基于上述确定的数据，结合第四公式计算所述目标电池当前时刻的剩余化学容量，所述第四公式为：；基于上述确定的数据，结合第三公式计算所述目标电池当前时刻的soc值。

10、进一步的，在获取所述目标电池在不同放电速率下的放电容量比率k值表之前，所述计算方法还包括：将所述目标电池充满，并常温静置第一预设时长后，以0.1c的倍率对所述目标电池进行放电处理，直至所述目标电池放电到预设的截止电压电，累计获取所述目标电池的基础放电容量，检测多个预设工况倍率是否均已采用；若否，则从未采用的预设工况倍率中选择一个预设工况倍率，将所述目标电池充满，并常温静置第一预设时长，并以被选择的预设工况倍率对所述目标电池进行放电处理，直至所述目标电池放电到预设的截止电压电，累计获取所述目标电池在所述预设工况倍率下的标定放电容量，并继续执行“检测多个预设工况倍率是否均已采用”步骤；若是，则以基础放电容量为基准1，对各个所述预设工况倍率下的标定放电容量进行计算处理，得到各个所述预设工况倍率对应的放电容量比率k值。

11、进一步的，在获取所述目标电池的电池实时化学容量之前，所述计算方法还包括：检测所述目标电池是否完成一次完整的充放电周期，其中，所述充放电周期是指：所述目标电池从完全充电到完全放电的过程，或，所述目标电池从完全放电到完全充电的过程；若是，则基于所述soc-ocv曲线关系，确定所述目标电池最近一次的完整的充放电周期开始时的第一放电深度信息，以及所述目标电池最近一次的完整的充放电周期结束时的第二放电深度信息；并获取所述目标电池最近一次的完整的充放电周期的整个过程中的电池累计化学容量总和，其中，所述电池累计化学容量总和大于80%；采用第五公式，结合所述第一放电深度信息，第二放电深度信息和电池累计化学容量，实时更新所述电池实时化学容量，其中，所述第五公式为：。若否，则继续执行所述“检测所述目标电池是否完成一次完整的充放电周期”步骤。

12、进一步的，基于所述soc-ocv曲线关系，确定所述目标电池最近一次的完整的充放电周期开始时的第一放电深度信息，以及所述目标电池最近一次的完整的充放电周期结束时的第二放电深度信息，包括：获取以所述充放电周期开始时刻为中心，向前和/向后延伸第三预设时长的目标时间范围内，所述目标电池的开路电压曲线；判断所述目标电池的开路电压曲线是否存在方差接近于零的区域；若存在，则调整所述目标时间范围的延伸方向或延伸时间长度，并重新获取调整后的目标时间范围内的开路电压曲线，以执行“判断所述目标电池的开路电压曲线是否存在方差接近于零的区域”步骤；若不存在，则基于所述目标电池的开路电压曲线，获取所述目标电池在所述目标时间范围内的开路电压均值，并根据所述开路电压均值，结合所述soc-ocv曲线关系，确定所述目标电池最近一次的完整的充放电周期开始时的第一放电深度信息；获取以所述充放电周期结束时刻为中心，向前和/向后延伸第三预设时长的目标时间范围内，所述目标电池的开路电压曲线；判断所述目标电池的开路电压曲线是否存在方差接近于零的区域；若存在，则调整所述目标时间范围的延伸方向或延伸时间长度，并重新获取调整后的目标时间范围内的开路电压曲线，以执行“判断所述目标电池的开路电压曲线是否存在方差接近于零的区域”步骤；若不存在，则基于所述目标电池的开路电压曲线，获取所述目标电池在所述目标时间范围内的开路电压均值，并根据所述开路电压均值，结合所述soc-ocv曲线关系，确定所述目标电池最近一次的完整的充放电周期结束时的第二放电深度信息。

13、进一步的，确定所述目标电池处于充放电状态，并采用安时积分对所述目标电池的充放电状态进行容量追踪，得到所述目标电池在所述充放电状态下的安时积分量，包括：判断所述目标电池是否处于放电状态；若所述目标电池处于放电状态，则采用安时积分对所述目标电池的充放电状态进行容量追踪，得到所述目标电池在所述充放电状态下的安时积分量；判断所述安时积分量是否大于第一阈值，若大于第一阈值，则执行“获取所述目标电池的电池实时化学容量”步骤，若未大于第一阈值，则执行“采用安时积分对所述目标电池的充放电状态进行容量追踪，得到所述目标电池在所述充放电状态下的安时积分量，并判断所述安时积分量是否大于第一阈值”的步骤；若所述目标电池未处于放电状态，则确定所述目标电池处于充电状态，并判断所述目标电池是否处于充满截止状态，若所述目标电池处于充满截止状态，则执行“获取所述目标电池的电池实时化学容量”步骤，若所述目标电池未处于充满截止状态，则执行“采用安时积分对所述目标电池的充放电状态进行容量追踪，得到所述目标电池在所述充放电状态下的安时积分量，并判断所述安时积分量是否大于第一阈值”的步骤。

14、进一步的，在确定所述目标电池处于充放电状态之后，所述计算方法还包括：对所述目标电池应用预设限制策略，其中，所述预设限制策略包括：控制所述目标电池在放电过程中不允许soc升高，在充电过程中不允许soc降低，且soc不允许出现跳变情况。

15、本发明还提供了一种电池剩余电量的计算装置，包括：第一获取单元，用于获取目标电池在不同温度下的电池开路电压与电池剩余容量之间的soc-ocv曲线关系；第二获取单元，用于获取所述目标电池在不同放电速率下的放电容量比率k值表，其中，所述放电容量比率为放电容量与基准放电容量之间的比率值；判断单元，用于判断所述目标电池是否处于静置状态，其中，所述静置状态为所述目标电池在未经充放电操作且未受到外部电流或负载影响的情况下的状态；第一计算单元，用于在所述目标电池处于静置状态的情况下，获取所述目标电池的电池实时化学容量，以及所述目标电池在充满截止且静置第一预设时长后的修正放电深度信息，并根据所述soc-ocv曲线关系，确定所述目标电池在当前时刻的基础放电深度信息，基于上述确定的数据，结合第一公式，计算所述目标电池当前时刻的已使用化学容量,其中，所述第一公式为：；第二计算单元，用于获取所述目标电池距离当前时刻第二预设时长的历史时段内的平均放电速率，基于所述平均放电速率，结合所述放电容量比率k值表确定所述目标电池在当前时刻的放电容量比率k，以及获取所述目标电池对应的预设保留容量参数a，基于上述确定的数据，结合第二公式计算所述目标电池当前时刻的剩余化学容量，其中，所述第二公式为：;

16、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

17、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法的步骤。

18、本发明提供的一种电池剩余电量的计算方法、装置、计算机设备和存储介质，结合了开路电压法和安时积分法，并引入了电芯最大化学容量更新和放电标定。在放电过程中，根据标定值、电芯最大化学容量和当前放电工况来预估可用容量，从而计算soc。该算法主要依赖于soc - ocv曲线和不同倍率下的放电容量标定值。在提高soc算法准确度和可靠性的同时，并未显著增加测试量。