CN103217651B

CN103217651B - 一种蓄电池荷电状态的估算方法和系统

Info

Publication number: CN103217651B
Application number: CN201310136504.1A
Authority: CN
Inventors: 崔琼; 舒杰; 吴志锋; 姜桂秀; 黄磊
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2033-04-18
Also published as: CN103217651A

Abstract

本发明涉及蓄电池参数估算相关技术领域，特别是涉及一种蓄电池荷电状态的估算方法和系统，方法包括：获取多个蓄电池在线状态特征量数据；采用牛顿插值法得到多个以端电压为自变量的放电容量的第一函数，以及多个以放电电流为自变量的放电容量的第二函数；根据至少一个第一函数和至少一个第二函数获得在测量端电压和测量放电电流状态下的测量放电容量估算值；根据所述测量放电容量估算值得到对应的荷电状态的估算值。本发明利用牛顿插值法进行蓄电池SOC值估算，能够准确推导出蓄电池的剩余容量变化趋势，从而可以更加直观地分析问题和更为快速地对现象进行预测，能实现在线测量且准确度高。

Description

一种蓄电池荷电状态的估算方法和系统

技术领域

本发明涉及蓄电池参数估算相关技术领域，特别是涉及一种蓄电池荷电状态的估算方法和系统。

背景技术

在太阳能光伏发电系统和光伏/风力混合发电系统中，蓄电池组作为能量源，起着储存和调节电能的作用。通常，系统中的蓄电池组由多个蓄电池串并联而成，且经常处于循环使用状态。运行时，由于电池的个体差异，蓄电池组中会不可避免存在落后电池过度放电且又充电不足的现象。如此反复，落后电池将会提前失效，从而严重影响蓄电池的使用寿命。

按照相关规范要求，每组电池的单体端电压不允许超出电池平均单体电压的±50mV。超出此范围的电池可能由于没有正常充电或电池故障。根据电池端电压的一致性，初步查找出电池组中的故障电池。在此基础上，对蓄电池剩余容量或荷电状态(State of Charge，SOC)进行实时准确地在线检测，避免蓄电池过充电和过放电，对保证系统稳定和延长蓄电池的使用寿命具有十分重要的意义。

铅酸蓄电池的技术比较成熟，相关理论与经验比较丰富，是目前应用最多的蓄电池，广泛应用于太阳能发电、电动车等领域。铅酸蓄电池的充放电是一个复杂的电化学过程，其实际容量也受很多因素影响，因此精确测算蓄电池SOC难度比较大。目前通常的做法是根据电池的外特性参数对蓄电池SOC进行预测。常用的方法主要有内阻法、安时计量法、神经网络法和卡尔曼滤波法，其具体特点如下：

内阻法，主要适用于蓄电池SOC低于40%时的情况，因为当其SOC在40%以上时，其内阻基本没变化，只有SOC低于40%时，蓄电池的内阻才会很快升高。

安时计量法，在应用中需要标定SOC的初始值和精确的充放电效率，以及准确地测量电流。电流测量不准，长期会存在电流积分的累积误差，同时充放电电流波动对电池剩余容量也有影响，都会导致SOC估算不准确。

神经网络法，能够较好地反映蓄电池容量的非线性特性。但该方法的误差受训练数据和训练方法影响很大，满足精度要求通常需要占用较大的计算机资源。

卡尔曼滤波法，在估算中能保持较好的精度。但该方法的估计精度严重依赖于蓄电池等效电路模型的准确性，并且运算数据量较大。

由此可见，上述几种方法并不能够在满足准确估算蓄电池SOC值的同时，提高算法的灵活性和降低运算量。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术并不能够在满足准确估算蓄电池SOC值的同时，提高算法的灵活性和降低运算量的技术问题，提供一种蓄电池荷电状态的估算方法和系统。

一种蓄电池荷电状态的估算方法，包括：

获取多个蓄电池在线状态特征量数据，所述蓄电池在线状态特征量数据包括所述蓄电池的多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值；

根据所述多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值，采用牛顿插值法得到多个以端电压为自变量的放电容量的第一函数，以及多个以放电电流为自变量的放电容量的第二函数；

测量得到所述蓄电池的端电压作为测量端电压，测量得到所述蓄电池的放电电流作为测量放电电流；

根据至少一个第一函数和至少一个第二函数获得在测量端电压和测量放电电流状态下的测量放电容量估算值；

根据所述测量放电容量估算值得到对应的荷电状态的估算值。

进一步的，所述获取多个蓄电池在线状态特征量数据的步骤，具体包括：

根据所述蓄电池的电池类型确定的充电要求充入所述蓄电池额定容量的电量；

将所述蓄电池以至少三种的放电倍率恒流放电，在每种放电倍率下，分阶段使所述蓄电池放电至多个的荷电状态；

测量并保存所述蓄电池在每个荷电状态下的至少三个放电电流离散点数据值和至少三个端电压离散点数据值，以及在所述放电电流离散点数据值和端电压离散点数据值组合状态下所对应的放电容量离散点数据值。

再进一步的，所述根据所述多个端电压、放电电流和放电容量，采用牛顿插值法得到多个以端电压为自变量的放电容量的第一函数，以及多个以放电电流为自变量的放电容量的第二函数的步骤，具体包括：

采用牛顿插值法得到多个以端电压为自变量的放电容量的第一函数，具体包括：

对所有R个放电电流离散点数据值I_i(i=1,2,…,R)，计算以端电压U为自变量的放电容量Q的R个第一函数Q₁=f₁(I_i,U)：

\begin{matrix} f_{1} (I_{i}, U) = f_{1} (U_{1}) + f_{1} [U_{1}, U_{2}] (U - U_{1}) + f_{1} [U_{1}, U_{2}, U_{3}] (U - U_{1}) (U - U_{2}) + . . . \\ + f_{1} [U_{1}, U_{2}, . . ., U_{t}] (U - U_{1}) . . . (U - U_{t - 1}) + f_{1} [U, U_{1}, . . ., U_{t}] (U - U_{1}) . . . (U - U_{t}) \end{matrix}

，其中，t为插值节点个数,t≥3；U_j(j=1,2,…,t)为t个所述端电压离散点数据值；f₁[U₁,U₂,...,U_j]为f₁在U₁,U₂,...,U_j上的j-1阶均差；f₁(U_j)为在放电电流离散点数据值I_i和端电压离散点数据值U_j组合状态下所对应的放电容量离散点数据值Q_ij；

采用牛顿插值法得到多个以放电电流为自变量的放电容量的第二函数，具体包括：

对所有T个端电压离散点数据值U_j(j=1,2,…,T)，计算以放电电流I为自变量的放电容量Q的T个第二函数Q₂=f₂(U_j,I)：

\begin{matrix} f_{2} (U_{j}, I) = f_{2} (I_{1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}] (I - I_{1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}, I_{3}] (I - I_{1}) (I - I_{2}) + . . . \\ + f_{2} [I_{1}, I_{2}, . . ., I_{r}] (I - I_{1}) . . . (I - I_{r - 1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}, . . ., I_{r}] (I - I_{1}) . . . (I - I_{r}) \end{matrix}

，其中，r为插值节点个数,r≥3；I_i(i=1,2,…,r)为r个所述放电电流离散点数据值；f₂[I₁,I₂,...,I_i]为f₂在I₁,I₂,...,I_i上的i-1阶均差；f₂(I_i)为在放电电流离散点数据值I_i和端电压离散点数据值U_j组合状态下所对应的放电容量离散点数据值Q_ij。

更进一步的，所述根据至少一个第一函数和至少一个第二函数获得在测量端电压和测量放电电流状态下的测量放电容量估算值的步骤，具体包括：

如果所述测量端电压U_M等于其中一个端电压离散点数据值U_j(j=1,2,…,T)，则将测量放电电流I_N代入相应的第二函数Q₂=f₂(U_j,I)，得到蓄电池在端电压U_M、放电电流I_N状态下的测量放电容量估算值Q=f₂(U_M,I_N)；

如果所述测量放电电流I_N等于其中一个放电电流离散点数据值I_i(i=1,2,…,R)，则将测量端电压U_M代入相应的第一函数Q₁=f₁(I_i,U)，得到蓄电池在端电压U_M、放电电流I_N状态下的放电容量估算值Q=f₁(I_N,U_M);

如果所述测量端电压U_M不等于任意一个的端电压离散点数据值U_j且测量放电电流I_N不等于任意一个的放电电流离散点数据值I_i时，将U_M代入R个所述的第一函数Q₁=f₁(I_i,U)，求得一组R个离散数据，所述离散数据为放电电流离散点数据值I_i、测量端电压U_M状态下的R个放电容量值估算值。

对所述R个离散数据进行牛顿插值，得出U=U_M时，一个以放电电流I为自变量的放电容量的第二函数Q₂=f₂(U_M,I)。

将I=I_N代入所述的第二函数Q₂=f₂(U_M,I)，得到蓄电池在端电压U_M、放电电流I_N状态下的放电容量估算值Q=f₂(U_M,I_N)。

进一步的，还包括：采用蓄电池状态检测电路，检测电池的端电压压差，查找出所述蓄电池中的故障电池。

一种蓄电池荷电状态的估算系统，包括：

特征量数据获取模块，用于获取多个蓄电池在线状态特征量数据，所述蓄电池在线状态特征量数据包括所述蓄电池的多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值；

函数获取模块，用于根据所述多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值，采用牛顿插值法得到多个以端电压为自变量的放电容量的第一函数，以及多个以放电电流为自变量的放电容量的第二函数；

测量端电压和测量放电电流获取模块，用于测量得到所述蓄电池的端电压作为测量端电压，测量得到所述蓄电池的放电电流作为测量放电电流；

测量放电容量估算值获取模块，用于根据至少一个第一函数和至少一个第二函数获得在测量端电压和测量放电电流状态下的测量放电容量估算值；

荷电状态估算值获取模块，用于根据所述测量放电容量估算值得到对应的荷电状态的估算值。

进一步的，所述特征量数据获取模块，具体用于：

再进一步的，所述函数获取模块，具体用于：

\begin{matrix} f_{1} (I_{i}, U) = f_{1} (U_{1}) + f_{1} [U_{1}, U_{2}] (U - U_{1}) + f_{1} [U_{1}, U_{2}, U_{3}] (U - U_{1}) (U - U_{2}) + . . . \\ + f_{1} [U_{1}, U_{2}, . . ., U_{t}] (U - U_{1}) . . . (U - U_{t - 1}) + f_{1} [U, U_{1}, . . ., U_{t}] (U - U_{1}) . . . (U - U_{t}) \end{matrix}

\begin{matrix} f_{2} (U_{j}, I) = f_{2} (I_{1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}] (I - I_{1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}, I_{3}] (I - I_{1}) (I - I_{2}) + . . . \\ + f_{2} [I_{1}, I_{2}, . . ., I_{r}] (I - I_{1}) . . . (I - I_{r - 1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}, . . ., I_{r}] (I - I_{1}) . . . (I - I_{r}) \end{matrix}

更进一步的，所述测量放电容量估算值获取模块，具体用于：

进一步的，还包括：故障电池查找模块，用于采用蓄电池状态检测电路，检测电池的端电压压差，查找出所述蓄电池中的故障电池。

本发明利用牛顿插值法进行蓄电池SOC值估算，能够准确推导出蓄电池的剩余容量变化趋势，从而可以更加直观地分析问题和更为快速地对现象进行预测，能实现在线测量且准确度高。该方法能够根据工程精度要求选择不同的插值节点个数，具有很强的递推性，其函数组成有规律，因而具有较小的计算量和较好的灵活性，易于计算机编程实现。

同时，在不影响蓄电池供电系统正常运行状态下，通过准确测得蓄电池组和单体电池的端电压值，对整组电池端电压的均一性进行检测。初步查找出电池组中的故障电池，维护整组电池的安全性，提高整组电池的循环使用效率和寿命。

附图说明

图1为本发明一种蓄电池荷电状态的估算方法的工作流程图；

图2为本发明一种蓄电池荷电状态的估算系统的结构模块图；

图3为本发明一个例子的蓄电池状态检测电路图；

图4为本发明一个例子的SOC估算方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所述为本发明一种蓄电池荷电状态的估算方法的工作流程图。

一种蓄电池荷电状态的估算方法，用于对所述蓄电池在预设的测量端电压和测量放电电流状态下的荷电状态进行估算，包括：

步骤S101，获取多个蓄电池在线状态特征量数据，所述蓄电池在线状态特征量数据包括所述蓄电池的多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值；

步骤S102，根据所述多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值，采用牛顿插值法得到多个以端电压为自变量的放电容量的第一函数，以及多个以放电电流为自变量的放电容量的第二函数；

步骤S103，测量得到所述蓄电池的端电压作为测量端电压，测量得到所述蓄电池的放电电流作为测量放电电流；

步骤S104，根据至少一个第一函数和至少一个第二函数获得在测量端电压和测量放电电流状态下的测量放电容量估算值；

步骤S105，根据所述测量放电容量估算值得到对应的荷电状态的估算值。

在其中一个实施例中，所述步骤S101，具体包括：

在其中一个实施例中，所述步骤S102，具体包括：

\begin{matrix} f_{1} (I_{i}, U) = f_{1} (U_{1}) + f_{1} [U_{1}, U_{2}] (U - U_{1}) + f_{1} [U_{1}, U_{2}, U_{3}] (U - U_{1}) (U - U_{2}) + . . . \\ + f_{1} [U_{1}, U_{2}, . . ., U_{t}] (U - U_{1}) . . . (U - U_{t - 1}) + f_{1} [U, U_{1}, . . ., U_{t}] (U - U_{1}) . . . (U - U_{t}) \end{matrix}

\begin{matrix} f_{2} (U_{j}, I) = f_{2} (I_{1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}] (I - I_{1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}, I_{3}] (I - I_{1}) (I - I_{2}) + . . . \\ + f_{2} [I_{1}, I_{2}, . . ., I_{r}] (I - I_{1}) . . . (I - I_{r - 1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}, . . ., I_{r}] (I - I_{1}) . . . (I - I_{r}) \end{matrix}

在其中一个实施例中，所述步骤S104，具体包括：

在其中一个实施例中，本发明还可以包括：采用蓄电池状态检测电路，检测电池的端电压压差，查找出所述蓄电池中的故障电池。本实施例采用蓄电池状态检测电路，能够在不影响蓄电池供电系统正常运行状态下，通过准确测得蓄电池组和单体电池的端电压值，对整组电池端电压的均一性进行检测。初步查找出电池组中的故障电池，维护整组电池的安全性，提高整组电池的循环使用效率和寿命。

如图2所述为本发明一种蓄电池荷电状态的估算系统的结构模块图。

一种蓄电池荷电状态的估算系统，用于对所述蓄电池在预设的测量端电压和测量放电电流状态下的荷电状态进行估算，包括：

特征量数据获取模块210，用于获取多个蓄电池在线状态特征量数据，所述蓄电池在线状态特征量数据包括所述蓄电池的多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值；

函数获取模块220，用于根据所述多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值，采用牛顿插值法得到多个以端电压为自变量的放电容量的第一函数，以及多个以放电电流为自变量的放电容量的第二函数；

测量端电压和测量放电电流获取模块230，用于测量得到所述蓄电池的端电压作为测量端电压，测量得到所述蓄电池的放电电流作为测量放电电流；

测量放电容量估算值获取模块240，用于根据至少一个第一函数和至少一个第二函数获得在测量端电压和测量放电电流状态下的测量放电容量估算值；

荷电状态估算值获取模块250，用于根据所述测量放电容量估算值得到对应的荷电状态的估算值。

在其中一个实施例中，所述特征量数据获取模块210，具体用于：

在其中一个实施例中，所述函数获取模块220，具体用于：

\begin{matrix} f_{1} (I_{i}, U) = f_{1} (U_{1}) + f_{1} [U_{1}, U_{2}] (U - U_{1}) + f_{1} [U_{1}, U_{2}, U_{3}] (U - U_{1}) (U - U_{2}) + . . . \\ + f_{1} [U_{1}, U_{2}, . . ., U_{t}] (U - U_{1}) . . . (U - U_{t - 1}) + f_{1} [U, U_{1}, . . ., U_{t}] (U - U_{1}) . . . (U - U_{t}) \end{matrix}

\begin{matrix} f_{2} (U_{j}, I) = f_{2} (I_{1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}] (I - I_{1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}, I_{3}] (I - I_{1}) (I - I_{2}) + . . . \\ + f_{2} [I_{1}, I_{2}, . . ., I_{r}] (I - I_{1}) . . . (I - I_{r - 1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}, . . ., I_{r}] (I - I_{1}) . . . (I - I_{r}) \end{matrix}

在其中一个实施例中，所述测量放电容量估算值获取模块240，具体用于：

在其中一个实施例中，还包括：故障电池查找模块，用于采用蓄电池状态检测电路，检测电池的端电压压差，查找出所述蓄电池中的故障电池。

作为一个例子，蓄电池状态检测电路图，如图3所示，主要用于获得蓄电池在线状态特征量数据的蓄电池状态检测电路，所述电路能够准确地测得单体及整组蓄电池端电压，检测电池端电压差，从而初步查找出是否存在故障电池。其中R₁是根据系统负载的特点所选取的直流负载箱，具有恒流放电功能，可在线检测放电时间、容量；S₁、S₂、S₃为断路器。

正常运行时，S₂合上，S₁、S₃均断开，蓄电池1处于正常在线运行状态。检测端电压时，先合上S₁，再断开S₂。当充电机2浮充电压略高于蓄电池1的端电压时，二极管3不会反向击穿，此时等同于蓄电池1在离线状态测得的数据。测得的结果能真实反映单体蓄电池1及整组电池端电压的本身特性。

检测时，先合上S₁，断开S₂，短时合上S₃，则蓄电池1开始恒流放电，利用直流负载箱R₁测得的容量作为离散点函数值。蓄电池端电压U和放电电流I及其所对应的放电容量Q的特征量数据表，选取放电电流离散点数据值6个：I_i(i=1,2,…,6)，端电压离散点数据值6个：U_j(j=1,2,…,6)。记录每组放电电流离散点数据值、端电压值离散点数据值状态下所测得的放电容量离散点数据值Q_ij，如表1所示的特征量数据表：

这里需要强调的是：检测过程中，当发生停电事故或者充电机2故障导致无法输出直流电压时，直流母线电压将下降。当直流母线电压低于蓄电池1端电压时，蓄电池1将通过S₁和二极管3向直流母线供电，保证了系统的供电连续性。此时，应合上S₂，断开S₁、S₃，恢复蓄电池的正常接线运行。

该例子的SOC值估算方法流程图如图4所示：

步骤S401，获取端电压离散点数据值U_j、放电电流离散点数据值I_i、放电容量离散点数据值Q_ij，具体数据取自表1所示的特征量数据表。

步骤S402，当I=I_i(i=1,2,…,6)时，利用牛顿插值法构建6个以端电压U为自变量的函数Q′=N(I_i,U)，使其无限逼近对应的原函数Q₁=f₁(I_i,U)。当I=I_i时，如表1所示，自变量U=U_j(j=1,2,…,6)时，其所对应的函数值f₁(U₁)，…，f₁(U₆)分别为Q_i1，…，Q_i6。构建一个5次的插值多项式N(I_i,U)，使其无限逼近原函数Q₁=f₁(I_i,U)。

\begin{matrix} f_{1} (I_{i}, U) = f_{1} (U_{1}) + f_{1} [U_{1}, U_{2}] (U - U_{1}) + f_{1} [U_{1}, U_{2}, U_{3}] (U - U_{1}) (U - U_{2}) + . . . \\ + f_{1} [U_{1}, U_{2}, . . ., U_{6}] (U - U_{1}) . . . (U - U_{5}) + f_{1} [U, U_{1}, . . ., U_{6}] (U - U_{1}) . . . (U - U_{6}) \end{matrix}

，令多项式的前6项记为N(I_i,U)，最后一项记为R(I_i,U)。其中，f₁[U₁,U₂,...,U_j]为f₁在U₁,U₂,...,U_j上的j-1阶均差，f₁(U_j)为在放电电流离散点数据值I_i和端电压离散点数据值U_j组合状态下所对应的放电容量离散点数据值Q_ij；

R(I_i,U)为余项。余项值越小，说明Q′=N(I_i,U)越逼近原函数Q₁=f(I_i,U)。余项值的大小与牛顿插值法的插值节点选取有关。选择距离与欲插入的U值越近的节点作为插值区间，余项值越小。另外，选取的节点数越多，余项值通常也越小，但由差分误差传播的分析—稳定性问题的分析表明，应根据工程精度不同选择不同的节点个数，对实际问题盲目追求高阶差商并不可取。

步骤S403，当U=U_j(j=1,2,…,6)时，同理可构建6个以放电电流I为自变量的函数Q′′=N(U_j,I),使其无限逼近对应的原函数Q₂=f₂(U_j,I)，即：

\begin{matrix} f_{2} (U_{j}, I) = f_{2} (I_{1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}] (I - I_{1}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}, I_{3}] (I - I_{1}) (I - I_{2}) + . . . \\ + f_{2} [I_{1}, I_{2}, . . ., I_{6}] (I - I_{1}) . . . (I - I_{5}) + f_{2} [I_{1}, I_{2}, . . ., I_{6}] (I - I_{1}) . . . (I - I_{6}) \end{matrix}

，其中，f₂[I₁,I₂,...,I_i]为f₂在I₁,I₂,...,I_i上的i-1阶均差，f₂(I_i)为在放电电流离散点数据值I_i和端电压离散点数据值U_j组合状态下所对应的放电容量离散点数据值Q_ij。

步骤S404中，检测到蓄电池端电压为U_M，放电电流为I_N。

步骤S405，判断U_M是否等于U_j，或者I_N是否等于I_i。如果判断结果为真，则进入步骤S406，否则，进入步骤S407。

步骤S406，如果U_M等于U_j，则将I=I_N代入Q₂=f₂(U_j,I)，计算得到相应的放电容量估算值Q=f₂(U_M,I_N)；如果I_N等于I_i，则将U=U_M代入Q₁=f₁(I_i,U)，计算得到相应的放电容量估算值Q=f₁(I_N,U_M)，执行步骤S412。

步骤S407中，输入U=U_M，执行步骤S408。

步骤S408，代入函数表达式Q₁=f₁(I_i,U)，求得I=I_i(i=1,2,…,6)时，对应的放电容量Q_1M，…，Q_6M。

步骤S409，对步骤S408所得的离散数据进行插值，然后执行步骤S410。

步骤S410，得出U=U_M时，以放电电流I为自变量的放电容量的函数Q₂=f₂(U_M,I)，接着进入步骤S411。

步骤S411，将I=I_N代入Q₂=f₂(U_M,I)，计算得到相应的放电容量估算值Q=f₂(U_M,I_N)，执行步骤S412；

步骤S412，输出放电容量估算值Q，最后进入步骤S413；

步骤S413，输出计算得到的SOC值，蓄电池的放电深度(Depth of Discharge，DOD)，为电池放电容量占其额定容量的百分比，荷电状态SOC=1-DOD，得到所述的蓄电池在测量端电压U_M、测量放电电流I_N状态下的SOC值。

电信电源维护规程规定：蓄电池每年应以实际负荷做一次核对性放电试验，每3年进行一次容量实验，到使用6年后每年做一次。根据蓄电池维护时所测量的数据，按照本发明所述的蓄电池SOC估算方法，能够对前次曲线函数进行修正，以克服因蓄电池老化等因素造成的SOC估算函数误差变大的问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种蓄电池荷电状态的估算方法，其特征在于，包括：

获取蓄电池的多个在线状态特征量数据，所述蓄电池的多个在线状态特征量数据包括所述蓄电池的多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值；

根据所述多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值，采用牛顿插值法得到多个以端电压U为自变量的放电容量Q的第一函数，以及多个以放电电流I为自变量的放电容量Q的第二函数；

测量得到所述蓄电池的端电压U作为测量端电压U_M，测量得到所述蓄电池的放电电流I作为测量放电电流I_N；

根据至少一个第一函数和至少一个第二函数获得在测量端电压U_M和测量放电电流I_N状态下的测量放电容量估算值；

2.根据权利要求1所述的蓄电池荷电状态的估算方法，其特征在于，所述获取蓄电池的多个在线状态特征量数据的步骤，具体包括：

3.根据权利要求1所述的蓄电池荷电状态的估算方法，其特征在于，根据所述多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值，采用牛顿插值法得到多个以端电压U为自变量的放电容量Q的第一函数，以及多个以放电电流I为自变量的放电容量Q的第二函数的步骤，具体包括：

采用牛顿插值法得到多个以端电压U为自变量的放电容量Q的第一函数，具体包括：

对所有R个放电电流离散点数据值I_i(i＝1,2,…,R)，计算以端电压U为自变量的放电容量Q的R个第一函数Q₁＝f₁(I_i,U)：

其中，t为插值节点个数,t≥3；U_j(j＝1,2,…,t)为t个所述端电压离散点数据值；f₁[U₁,U₂,...,U_j]为f₁在U₁,U₂,...,U_j上的j-1阶均差；f₁(U_j)为在放电电流离散点数据值I_i和端电压离散点数据值U_j组合状态下所对应的放电容量离散点数据值Q_ij；

采用牛顿插值法得到多个以放电电流I为自变量的放电容量Q的第二函数，具体包括：

对所有T个端电压离散点数据值U_j(j＝1,2,…,T)，计算以放电电流I为自变量的放电容量Q的T个第二函数Q₂＝f₂(U_j,I)：

其中，r为插值节点个数,r≥3；I_i(i＝1,2,…,r)为r个所述放电电流离散点数据值；f₂[I₁,I₂,...,I_i]为f₂在I₁,I₂,...,I_i上的i-1阶均差；f₂(I_i)为在放电电流离散点数据值I_i和端电压离散点数据值U_j组合状态下所对应的放电容量离散点数据值Q_ij。

4.根据权利要求3所述的蓄电池荷电状态的估算方法，其特征在于，所述根据至少一个第一函数和至少一个第二函数获得在测量端电压U_M和测量放电电流I_N状态下的测量放电容量估算值的步骤，具体包括：

如果所述测量端电压U_M等于其中一个端电压离散点数据值U_j(j＝1,2,…,T)，则将测量放电电流I_N代入相应的第二函数Q₂＝f₂(U_j,I)，得到蓄电池在测量端电压U_M、测量放电电流I_N状态下的测量放电容量估算值Q＝f₂(U_M,I_N)；

如果所述测量放电电流I_N等于其中一个放电电流离散点数据值I_i(i＝1,2,…,R)，则将测量端电压U_M代入相应的第一函数Q₁＝f₁(I_i,U)，得到蓄电池在测量端电压U_M、测量放电电流I_N状态下的测量放电容量估算值Q＝f₁(I_N,U_M)；

如果所述测量端电压U_M不等于任意一个的端电压离散点数据值U_j且测量放电电流I_N不等于任意一个的放电电流离散点数据值I_i时，将测量端电压U_M代入R个所述的第一函数Q₁＝f₁(I_i,U)，求得一组R个离散数据，所述离散数据为放电电流离散点数据值I_i、测量端电压U_M状态下的R个放电容量值估算值，对所述R个离散数据进行牛顿插值，得出U＝U_M时，一个以放电电流I为自变量的放电容量的第二函数Q₂＝f₂(U_M,I)，将I＝I_N代入所述的第二函数Q₂＝f₂(U_M,I)，得到蓄电池在测量端电压U_M、测量放电电流I_N状态下的测量放电容量估算值Q＝f₂(U_M,I_N)。

5.根据权利要求1所述的蓄电池荷电状态的估算方法，其特征在于，还包括：采用蓄电池状态检测电路，检测电池的端电压压差，查找出所述蓄电池中的故障电池。

6.一种蓄电池荷电状态的估算系统，其特征在于，包括：

特征量数据获取模块，用于获取蓄电池的多个在线状态特征量数据，所述蓄电池的多个在线状态特征量数据包括所述蓄电池的多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值；

函数获取模块，用于根据所述多个端电压离散点数据值、放电电流离散点数据值和放电容量离散点数据值，采用牛顿插值法得到多个以端电压U为自变量的放电容量Q的第一函数，以及多个以放电电流I为自变量的放电容量Q的第二函数；

测量端电压和测量放电电流获取模块，用于测量得到所述蓄电池的端电压U作为测量端电压U_M，测量得到所述蓄电池的放电电流I作为测量放电电流I_N；

测量放电容量估算值获取模块，用于根据至少一个第一函数和至少一个第二函数获得在测量端电压U_M和测量放电电流I_N状态下的测量放电容量估算值；

7.根据权利要求6所述的蓄电池荷电状态的估算系统，其特征在于，所述特征量数据获取模块，具体用于：

8.根据权利要求6所述的蓄电池荷电状态的估算系统，其特征在于，所述函数获取模块，具体用于：

9.根据权利要求6所述的蓄电池荷电状态的估算系统，其特征在于，所述测量放电容量估算值获取模块，具体用于：

10.根据权利要求6所述的蓄电池荷电状态的估算系统，其特征在于，还包括：故障电池查找模块，用于采用蓄电池状态检测电路，检测电池的端电压压差，查找出所述蓄电池中的故障电池。