电池充放电电流限值的计算方法和装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池充放电电流限值的计算方法以及一种电池充放电电流限值的计算装置。
背景技术
在电动汽车行驶过程中，整车控制器需要获取电池的功率限值，所以需计算电池的充放电电流限值。相关技术大多是为先对电池包进行测试，获得一个充放电电流限值查值表，并存储在电子控制单元中，之后通过查询该充放电电流限值查值表得到电池的充放电电流限值。
但是，相关技术存在的缺点是，查值表中的数据固定，而电池的参数在电池使用过程中会不断发生变化，通过查值表获得的数据将会出现偏差，从而电池的充放电电流限值的精度较低。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电池充放电电流限值的计算方法，能够提高电池充放电电流限值的计算精度。
本发明的另一个目的在于提出一种电池充放电电流限值的计算装置。
根据本发明一方面实施例提出的电池充放电电流限值的计算方法，包括以下步骤：获取电池包中单元电池的当前荷电状态和当前测试温度；根据所述当前荷电状态和所述当前测试温度以及预设交流阻抗关系表和预设补偿电压关系表计算当前交流阻抗和当前补偿电压；根据所述当前荷电状态、所述当前交流阻抗和所述当前补偿电压获取估算电池电压计算公式；确定多个充电电流值和多个放电电流值，并根据所述估算电池电压计算公式分别计算所述多个充电电流值和多个放电电流值对应的估算电池电压值；根据所述多个充电电流值和多个放电电流值以及所述多个充电电流值和多个放电电流值对应的估算电池电压值计算电池充放电电流限值。
根据本发明实施例提出的电池充放电电流限值的计算方法，能够在电池使用过程中实时计算电池充放电电流限值，与相关技术的静态查值法相比，本发明实施例的计算方法可 提高电池充放电电流限值的计算精度。并且，由电池管理系统将实时计算的电池充放电电流限值提供给整车控制器，可提高整车控制系统的性能。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述当前荷电状态、所述当前交流阻抗和所述当前补偿电压获取估算电池电压计算公式具体包括：根据所述当前荷电状态、所述当前交流阻抗和所述当前补偿电压计算估算电压，并计算测试电压与所述估算电压之间的电压差；根据所述电压差对所述当前荷电状态、所述当前交流阻抗和所述当前补偿电压进行修正；根据修正之后的所述当前荷电状态、所述当前交流阻抗和所述当前补偿电压进一步对所述估算电压进行修正以获取最终的所述估算电池电压计算公式。
其中，根据本发明一个具体实施例，所述估算电池电压计算公式为：
Uest＝Uocv_est+IRest+Uoff_est
其中，Uest为所述估算电池电压，I为当前测试电流，Rest为所述修正之后的当前交流阻抗，Uoff_est为所述修正之后的当前补偿电压，Uocv_est为修正之后的开路电压，所述Uocv_est通过所述修正之后的当前荷电状态计算获得。
根据本发明的一个实施例，当测试电池充电电流限值时，所述根据所述多个充电电流值以及所述多个充电电流值对应的估算电池电压值计算电池充电电流限值具体包括：将预设最大电压值依次与所述多个充电电流值对应的估算电池电压值进行比较；如果第1个充电电流值对应的估算电池电压值小于所述预设最大电压值，则将第1个充电电流值作为所述电池充电电流限值；如果第j个充电电流值对应的估算电池电压值大于所述预设最大电压值且第j+1个充电电流值对应的估算电池电压值小于所述预设最大电压值，则根据以下公式计算所述电池充电电流限值：
Ichlim=Ich(j)*f+Ich(j+1)*(1-f)f=Umax-U[Ich(j+1)]U[Ich(j)]-U[Ich(j+1)]]]>
其中，Ichlim为所述电池充电电流限值，Ich(j)为所述第j个充电电流值，Ich(j+1)为所述第j+1个充电电流值，f为增益，Umax为所述预设最大电压值，U[Ich(j+1)]为所述第j+1个充电电流值对应的估算电池电压值，U[Ich(j)]为所述第j个充电电流值对应的估算电池电压值，j为大于等于2的正整数。
根据本发明的另一个实施例，当测试电池放电电流限值时，所述根据所述多个放电电流值以及所述多个放电电流值对应的估算电池电压值计算电池放电电流限值具体包括：将预设最小电压值依次与所述多个放电电流值对应的估算电池电压值进行比较；如果第1个 放电电流值对应的估算电池电压值大于所述预设最小电压值，则将第1个放电电流值作为所述电池放电电流限值；如果第j个放电电流值对应的估算电池电压值小于所述预设最小电压值且第j+1个放电电流值对应的估算电池电压值大于所述预设最小电压值，则根据以下公式计算所述电池放电电流限值：
IDchlim=IDch(j)*f+IDch(j+1)*(1-f)f=Umin-U[IDch(j+1)]U[IDch(j)]-U[IDch(j+1)]]]>
其中，IDchlim为所述电池放电电流限值，IDch(j)为所述第j个放电电流值，IDch(j+1)为所述第j+1个放电电流值，f为增益，Umin为所述预设最小电压值，U[IDch(j+1)]为所述第j+1个放电电流值对应的估算电池电压值，U[IDch(j)]为所述第j个放电电流值对应的估算电池电压值，j为大于等于2的正整数。
根据本发明另一方面实施例提出的电池充放电电流限值的计算装置，包括：获取模块，用于获取电池包中单元电池的当前荷电状态和当前测试温度；估算模块，用于根据所述当前荷电状态和所述当前测试温度以及预设交流阻抗关系表和预设补偿电压关系表计算当前交流阻抗和当前补偿电压，并根据所述当前荷电状态、所述当前交流阻抗和所述当前补偿电压获取估算电池电压计算公式；电流限值计算模块，用于确定多个充电电流值和多个放电电流值，并根据所述估算电池电压计算公式分别计算所述多个充电电流值和多个放电电流值对应的估算电池电压值，并根据所述多个充电电流值和多个放电电流值以及所述多个充电电流值和多个放电电流值对应的估算电池电压值计算电池充放电电流限值。
根据本发明实施例提出的电池充放电电流限值的计算装置，能够在电池使用过程中实时计算电池充放电电流限值，与相关技术的静态查值法相比，本发明实施例的计算方法可提高电池充放电电流限值的计算精度。并且，由电池管理系统将实时计算的电池充放电电流限值提供给整车控制器，可提高整车控制系统的性能。
根据本发明的一个实施例，所述估算模块具体用于：根据所述当前荷电状态、所述当前交流阻抗和所述当前补偿电压计算估算电压，并计算测试电压与所述估算电压之间的电压差，以及根据所述电压差对所述当前荷电状态、所述当前交流阻抗和所述当前补偿电压进行修正，并根据修正之后的所述当前荷电状态、所述当前交流阻抗和所述当前补偿电压进一步对所述估算电压进行修正以获取最终的所述估算电池电压计算公式。
其中，根据本发明的一个具体实施例，其特征在于，所述估算电池电压计算公式为：
Uest＝Uocv_est+IRest+Uoff_est
其中，Uest为所述估算电池电压，I为当前测试电流，Rest为所述修正之后的当前交流 阻抗，Uoff_est为所述修正之后的当前补偿电压，Uocv_est为修正之后的开路电压，所述Uocv_est通过所述修正之后的当前荷电状态计算获得。
根据本发明的一个实施例，当测试电池充电电流限值时，所述电流限值计算模块具体用于：将预设最大电压值依次与所述多个充电电流值对应的估算电池电压值进行比较，如果第1个充电电流值对应的估算电池电压值小于所述预设最大电压值，则将第1个充电电流值作为所述电池充电电流限值，以及如果第j个充电电流值对应的估算电池电压值大于所述预设最大电压值且第j+1个充电电流值对应的估算电池电压值小于所述预设最大电压值，则根据以下公式计算所述电池充电电流限值：
Ichlim=Ich(j)*f+Ich(j+1)*(1-f)f=Umax-U[Ich(j+1)]U[Ich(j)]-U[Ich(j+1)]]]>
其中，Ichlim为所述电池充电电流限值，Ich(j)为所述第j个充电电流值，Ich(j+1)为所述第j+1个充电电流值，f为增益，Umax为所述预设最大电压值，U[Ich(j+1)]为所述第j+1个充电电流值对应的估算电池电压值，U[Ich(j)]为所述第j个充电电流值对应的估算电池电压值，j为大于等于2的正整数。
根据本发明的另一个实施例，当测试电池放电电流限值时，所述电流限值计算模块具体用于：将预设最小电压值依次与所述多个放电电流值对应的估算电池电压值进行比较，如果第1个放电电流值对应的估算电池电压值大于所述预设最小电压值，则将第1个放电电流值作为所述电池放电电流限值，以及如果第j个放电电流值对应的估算电池电压值小于所述预设最小电压值且第j+1个放电电流值对应的估算电池电压值大于所述预设最小电压值，则根据以下公式计算所述电池放电电流限值：
IDchlim=IDch(j)*f+IDch(j+1)*(1-f)f=Umin-U[IDch(j+1)]U[IDch(j)]-U[IDch(j+1)]]]>
其中，IDchlim为所述电池放电电流限值，IDch(j)为所述第j个放电电流值，IDch(j+1)为所述第j+1个放电电流值，f为增益，Umin为所述预设最小电压值，U[IDch(j+1)]为所述第j+1个放电电流值对应的估算电池电压值，U[IDch(j)]为所述第j个放电电流值对应的估算电池电压值，j为大于等于2的正整数。
附图说明
图1是根据本发明实施例的电池充放电电流限值的计算方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的电池充放电电流限值的计算方法中获取估算电池电压计算公式的流程图；
图3是根据本发明一个具体实施例的电池充放电电流限值的计算方法的流程图；以及
图4是根据本发明实施例的电池充放电电流限值的计算装置的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的电池充放电电流限值的计算方法及装置。
图1是根据本发明实施例的电池充放电电流限值的计算方法的流程图。如图1所示，电池充放电电流限值的计算方法包括以下步骤：
S1：获取电池包中单元电池的当前荷电状态和当前测试温度。
其中，需要说明的是，电池包中单元电池可指电池包中最小串联单元电池。
还需进行说明的是，可根据前一时刻t的测试电流和测试温度计算当前时刻t+1的当前荷电状态。具体而言，可由前一时刻t的测试电流和测试温度作为输入，利用开路电压和安时积分法配合计算电池当前时刻t+1的当前荷电状态，当前荷电状态可记为SOC1。
S2：根据当前荷电状态和当前测试温度以及预设交流阻抗关系表和预设补偿电压关系表计算当前交流阻抗和当前补偿电压。
其中，通过对电池单元进行测试可获取预设交流阻抗关系表和预设补偿电压关系表。具体地，可对电池包中电池单元进行HPPC(Hybrid Pulse Power Characteristic，混合脉冲功率测试)，并计算电池在不同荷电状态SOC和不同温度T下的交流阻抗R和补偿电压Uoff，从而得到预设交流阻抗关系表R＝f(SOC，T)和预设补偿电压关系表Uoff＝f(SOC，T)。
由此，根据当前荷电状态SOC1和当前测试温度T1以及关系表R＝f(SOC，T)和Uoff＝f(SOC，T)，利用插值法计算当前交流阻抗和当前补偿电压，可分别记为R1和Uoff_1。
另外，需要说明的是，补偿电压是由电池的极化和电化学反应引起。
S3：根据当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压获取估算电池电压计算公式。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，根据当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压获取估算电池电压计算公式即步骤S3具体包括：
S31：根据当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压计算估算电压，并计算测试电压与估算电压之间的电压差。
具体而言，可根据当前荷电状态、当前测试电流、当前交流阻抗和当前补偿电压计算估算电压，公式如下：
Uest_1＝Uocv_1+I1R1+Uoff_1
其中，Uest_1为当前估算电压，I1为当前测试电流，R1为当前交流阻抗，Uoff_1为当前补偿电压，Uocv_1为当前开路电压。
需要说明的是，可通过预设开路电压关系表计算当前开路电压。具体地，通过对电池单元进行测试可获取预设开路电压关系表。例如，在不同温度T下，测试电池包中电池单元不同荷电状态SOC与开路电压Uocv的关系，得到预设开路电压关系表Uocv＝f(SOC，T)。由此，根据当前荷电状态SOC1和当前测试温度T1以及关系表Uocv＝f(SOC，T)，利用插值法计算当前开路电压，可记为Uocv_1。
S32：根据电压差对当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压进行修正。
其中，测试电压可标记为Utest，则测试电压与估算电压之间的电压差ΔU可为：ΔU＝Utest-Uest_1。
假设利用安时积分法计算电池的荷电状态与实际的荷电状态之间的差值为ΔSOC，利用预设交流阻抗关系表计算的交流阻抗与实际交流阻抗之间的差值为ΔR，利用预设补偿电压关系表计算的补偿电压与实际补偿电压之间的差值为ΔUoff，则有以下公式成立：
(∂U∂SOC,∂U∂R,∂U∂Uoff)×(ΔSOC,ΔR,ΔUoff)T=ΔU]]>
其中：![]()
是电池单元的电压对荷电状态SOC的偏微分，![]()
是电池单元的电压对交流阻抗R的偏微分，![]()
是电池单元的电压对补偿电压Uoff的偏微分。
进一步地，可将![]()
标记为A，下面详细描述A的计算过程。
首先，在当前荷电状态SOC1附近取两点(SOC1+δSOC)和(SOC1-δSOC)，根据预设开路电压关系表Uocv＝f(SOC，T)可分别计算该两点对应的开路电压U1和U2，其中，δSOC 是一个较小的值，建议取(00.01]中某一个值，则![]()
由此，可获取![]()
的值。
然后，计算![]()
的值。由于，I×ΔR＝ΔU，故![]()
最后，计算![]()
的值。由于ΔUoff＝ΔU；故，![]()
由此，在获取![]()
和![]()
的值之后，可根据以下公式计算ΔSOC、ΔR和ΔUoff：
(ΔSOC,ΔR,ΔUoff)T=1(AT×A)AT×ΔU]]>
其中，上式(ΔSOC,ΔR,ΔUoff)T=1(AT×A)AT×ΔU]]>可由公式(∂U∂SOC,∂U∂R,∂U∂Uoff)×(ΔSOC,ΔR,ΔUoff)T=ΔU]]>推导出。
如上所述，可获取ΔSOC、ΔR和ΔUoff，之后，根据ΔSOC、ΔR和ΔUoff可分别对当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压进行修正，具体公式如下：
SOCest=SOC1+ΔSOCRest=R1+ΔRUoff_est=Uoff_1+ΔUoff]]>
S33：根据修正之后的当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压进一步对估算电压进行修正以获取最终的估算电池电压计算公式。
其中，最终的估算电池电压计算公式可为：
Uest＝Uocv_est+IRest+Uoff_est
其中，Uest为估算电池电压，I为当前测试电流，Rest为修正之后的当前交流阻抗，Uoff_est为修正之后的当前补偿电压，Uocv_est为修正之后的开路电压。
其中，Uocv_est通过修正之后的当前荷电状态SOCest计算获得，即言，可根据修正之后的当前荷电状态SOCest和当前测试温度T1以及关系表Uocv＝f(SOC，T)，利用插值法计算修正之后的开路电压Uocv_est。
S4：确定多个充电电流值和多个放电电流值，并根据估算电池电压计算公式分别计算 多个充电电流值和多个放电电流值对应的估算电池电压值。
具体而言，可预设多个充电电流值，并计算多个充电电流值对应的估算电池电压值。
假设电池单元的最大充电电流值为Ich,则可预设多个充电电流值为Ich*[1,0.875,0.75,0.625,0.5,0.375,0.25,0.125,0],可将多个充电电流值记作[Ich(1)，Ich(2)，Ich(3)，…，Ich(9)]，并以多个充电电流值分别对电池进行充电，充电时间可为预设时间例如10s。
电池充电10s后，计算电池的荷电状态为[SOC(1)，SOC(2)，SOC(3)，…，SOC(9)]，利用这些SOC值，通过预设开路电压关系表Uocv＝f(SOC，T)和预设补偿电压关系表Uoff＝f(SOC，T)获得对应的开路电压和补偿电压，然后利用估算电池电压计算公式计算多个充电电流值对应的估算电池电压值，充电电流值[Ich(1)，Ich(2)，Ich(3)，…，Ich(9)]对应的估算电池电压值可记作[U[Ich(1)]，U[Ich(2)]，U[Ich(3)]，…，U[Ich(9)]]。
并且，可预设多个放电电流值，并计算多个放电电流值对应的估算电池电压值。
假设电池的最大放电电流值IDch，则可预设多个放电电流值为IDch*[1,0.875,0.75,0.625,0.5,0.375,0.25,0.125,0],记作[IDch(1)，IDch(2)，IDch(3)，…，IDch(9)]，并以多个放电电流值分别对电池进行放电，放电时间可为预设时间例如10s。
电池放电10s后，计算电池的荷电状态为[SOC(10)，SOC(11)，SOC(12)，…，SOC(18)]，利用这些SOC值，通过预设开路电压关系表Uocv＝f(SOC，T)和预设补偿电压关系表Uoff＝f(SOC，T)获得对应的开路电压和补偿电压，然后利用估算电池电压计算公式计算多个放电电流值对应的估算电池电压值。放电电流[IDch(1)，IDch(2)，IDch(3)，…，IDch(9)]对应的电压值记作[U[IDch(1)]，U[IDch(2)]，U[IDch(3)]，…，U[IDch(9)]]。
S5：根据多个充电电流值和多个放电电流值以及多个充电电流值和多个放电电流值对应的估算电池电压值计算电池充放电电流限值。
根据本发明的一个实施例，当测试电池充电电流限值时，根据多个充电电流值以及多个充电电流值对应的估算电池电压值计算电池充电电流限值具体包括：将预设最大电压值依次与多个充电电流值对应的估算电池电压值进行比较；如果第1个充电电流值对应的估算电池电压值小于预设最大电压值，则将第1个充电电流值作为电池充电电流限值；如果第j个充电电流值对应的估算电池电压值大于预设最大电压值且第j+1个充电电流值对应的估算电池电压值小于预设最大电压值，则根据以下公式计算电池充电电流限值：
Ichlim=Ich(j)*f+Ich(j+1)*(1-f)f=Umax-U[Ich(j+1)]U[Ich(j)]-U[Ich(j+1)]]]>
其中，Ichlim为电池充电电流限值，Ich(j)为第j个充电电流值，Ich(j+1)为第j+1个 充电电流值，f为增益，Umax为预设最大电压值，U[Ich(j+1)]为第j+1个充电电流值对应的估算电池电压值，U[Ich(j)]为第j个充电电流值对应的估算电池电压值，j为大于等于2的正整数。
也就是说，预设多个充电电流值的目的为利用这些电流值计算对应的估算电池电压值，将多个估算电池电压值与电池最大电压值进行比较可获得电池充电电流限值。
具体而言，可将电池单元的预设最大电压值记作Umax，利用电池单元的最大电压值Umax作为初始电压值，计算电池充电电流限值，其中，电池充电电流限值可记作Ichlim。
将[Ich(1)，Ich(2)，Ich(3)，…，Ich(9)]对应的估算电池电压值与预设最大电压值Umax进行比较。
如果U[Ich(1)]<Umax，则电池充电电流限值为Ichlim＝Ich(1)，计算停止。
否则，即U[Ich(1)]≥Umax，将U[Ich(j)](j＝2，3，…，9)依次与最大电压值Umax比较。
如果U[Ich(j)]＞Umax且U[Ich(j+1)]＜Umax，则根据以下公式计算增益f：
f=Umax-U[Ich(j+1)]U[Ich(j)]-U[Ich(j+1)].]]>
进一步根据以下公式计算电池充电电流限值Ichlim：
Ichlim＝Ich(j)*f+Ich(j+1)*(1-f)。
根据本发明的另一个实施例，当测试电池放电电流限值时，根据多个放电电流值以及多个放电电流值对应的估算电池电压值计算电池放电电流限值具体包括：将预设最小电压值依次与多个放电电流值对应的估算电池电压值进行比较；如果第1个放电电流值对应的估算电池电压值大于预设最小电压值，则将第1个放电电流值作为电池放电电流限值；如果第j个放电电流值对应的估算电池电压值小于预设最小电压值且第j+1个放电电流值对应的估算电池电压值大于预设最小电压值，则根据以下公式计算电池放电电流限值：
IDchlim=IDch(j)*f+IDch(j+1)*(1-f)f=Umin-U[IDch(j+1)]U[IDch(j)]-U[IDch(j+1)]]]>
其中，IDchlim为电池放电电流限值，IDch(j)为第j个放电电流值，IDch(j+1)为第j+1个放电电流值，f为增益，Umin为预设最小电压值，U[IDch(j+1)]为第j+1个放电电流值对应的估算电池电压值，U[IDch(j)]为第j个放电电流值对应的估算电池电压值，j为大 于等于2的正整数。
也就是说，预设多个放电电流值的目的为利用这些电流值计算对应的估算电池电压值，将多个估算电池电压值与电池最小电压值进行比较可获得电池放电电流限值。
具体而言，可将电池单元的预设最小电压值记作Umin，利用电池单元的最小电压值Umin作为初始电压值，计算电池放电电流限值，其中，电池放电电流限值可记作IDchlim。
将[IDch(1)，IDch(2)，IDch(3)，…，IDch(9)]对应的估算电池电压值与预设最小电压值Umin进行比较。
如果U[IDch(1)]>Umin，则电池放电电流限值取为IDchlim＝IDch(1)，计算停止。
否则，即U[IDch(1)]≤Umin，将U[IDch(j)](j＝2，3，…，9)依次与最小电压值Umin进行比较。
如果U[IDch(j)]＜Umin且U[IDch(j+1)]＞Umin，则根据以下公式计算增益f：
f=Umin-U[IDch(j+1)]U[IDch(j)]-U[IDch(j+1)].]]>
进一步根据以下公式计算电池充电电流限值Ichlim：
IDchlim＝IDch(j)*f+IDch(j+1)*(1-f)。
综上所述，如图3所示，本发明实施例电池充放电电流限值的计算方法具体包括以下步骤：
S101：对电池单元进行测试，以获得预设开路电压关系表、预设交流阻抗关系表和预设补偿电压关系表。
S102：计算当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压。
S103：对当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压进行修正，以获取估算电池电压计算公式。
S104：以多个充/放电电流值对电池充/放电预设时间，计算对应的估算电池电压值。
S105：计算电池充/放电电流限值。
综上，根据本发明实施例提出的电池充放电电流限值的计算方法，能够在电池使用过程中实时计算电池充放电电流限值，与相关技术的静态查值法相比，本发明实施例的计算方法可提高电池充放电电流限值的计算精度。并且，由电池管理系统将实时计算的电池充放电电流限值提供给整车控制器，可提高整车控制系统的性能。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种电池充放电电流限值的计算装置。
图4是根据本发明实施例的电池充放电电流限值的计算装置的方框示意图。如图4 所示，电池充放电电流限值的计算装置包括：获取模块1、估算模块2和电流限值计算模块3。
其中，获取模块1用于获取电池包中单元电池的当前荷电状态和当前测试温度。需要说明的是，电池包中单元电池可指电池包中最小串联单元电池。还需进行说明的是，获取模块1可根据前一时刻t的测试电流和测试温度计算当前时刻t+1的当前荷电状态。具体而言，可由前一时刻t的测试电流和测试温度作为输入，利用开路电压和安时积分法配合计算电池当前时刻t+1的当前荷电状态，当前荷电状态可记为SOC1。
如图4所示，估算模块2与获取模块1相连，用于根据当前荷电状态和当前测试温度以及预设交流阻抗关系表和预设补偿电压关系表计算当前交流阻抗和当前补偿电压，并根据当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压获取估算电池电压计算公式。
其中，通过对电池单元进行测试可获取预设交流阻抗关系表和预设补偿电压关系表。具体地，可对电池包中电池单元进行HPPC(Hybrid Pulse Power Characteristic，混合脉冲功率测试)，并计算电池在不同荷电状态SOC和不同温度T下的交流阻抗R和补偿电压Uoff，从而得到预设交流阻抗关系表R＝f(SOC，T)和预设补偿电压关系表Uoff＝f(SOC，T)。
由此，估算模块2可根据当前荷电状态SOC1和当前测试温度T1以及关系表R＝f(SOC，T)和Uoff＝f(SOC，T)，利用插值法计算当前交流阻抗和当前补偿电压，可分别记为R1和Uoff_1。
另外，需要说明的是，补偿电压是由电池的极化和电化学反应引起。
如图4所示，电流限值计算模块3与估算模块2相连，用于确定多个充电电流值和多个放电电流值，并根据估算电池电压计算公式分别计算多个充电电流值和多个放电电流值对应的估算电池电压值，并根据多个充电电流值和多个放电电流值以及多个充电电流值和多个放电电流值对应的估算电池电压值计算电池充放电电流限值。
具体而言，电流限值计算模块3可预设多个充电电流值，并计算多个充电电流值对应的估算电池电压值。
假设电池单元的最大充电电流值为Ich,则可预设多个充电电流值为Ich*[1,0.875,0.75,0.625,0.5,0.375,0.25,0.125,0],可将多个充电电流值记作[Ich(1)，Ich(2)，Ich(3)，…，Ich(9)]，并以多个充电电流值分别对电池进行充电，充电时间可为预设时间例如10s。
电池充电10s后，获取模块1可计算电池的荷电状态为[SOC(1)，SOC(2)，SOC(3)，…，SOC(9)]，估算模块2利用这些SOC值，通过预设开路电压关系表Uocv＝f(SOC，T)和预 设补偿电压关系表Uoff＝f(SOC，T)获得对应的开路电压和补偿电压，然后电流限值计算模块3利用估算电池电压计算公式计算多个充电电流值对应的估算电池电压值，充电电流值[Ich(1)，Ich(2)，Ich(3)，…，Ich(9)]对应的估算电池电压值可记作[U[Ich(1)]，U[Ich(2)]，U[Ich(3)]，…，U[Ich(9)]]。
并且，电流限值计算模块3可预设多个放电电流值，并计算多个放电电流值对应的估算电池电压值。
假设电池的最大放电电流值IDch，则可预设多个放电电流值为IDch*[1,0.875,0.75,0.625,0.5,0.375,0.25,0.125,0],记作[IDch(1)，IDch(2)，IDch(3)，…，IDch(9)]，并以多个放电电流值分别对电池进行放电，放电时间可为预设时间例如10s。
电池放电10s后，获取模块1计算电池的荷电状态为[SOC(10)，SOC(11)，SOC(12)，…，SOC(18)]，估算模块2利用这些SOC值，通过预设开路电压关系表Uocv＝f(SOC，T)和预设补偿电压关系表Uoff＝f(SOC，T)获得对应的开路电压和补偿电压，然后电流限值计算模块3利用估算电池电压计算公式计算多个放电电流值对应的估算电池电压值。放电电流[IDch(1)，IDch(2)，IDch(3)，…，IDch(9)]对应的电压值记作[U[IDch(1)]，U[IDch(2)]，U[IDch(3)]，…，U[IDch(9)]]。
其中需要说明的是，可通过对电池单元进行测试可获取预设开路电压关系表。例如，在不同温度T下，测试电池包中电池单元不同荷电状态SOC与开路电压Uocv的关系，得到预设开路电压关系表Uocv＝f(SOC，T)。由此，根据当前荷电状态SOC1和当前测试温度T1以及关系表Uocv＝f(SOC，T)，利用插值法计算当前开路电压，可记为Uocv_1。
由此，本发明实施例提出的电池充放电电流限值的计算装置，能够在电池使用过程中实时计算电池充放电电流限值，与相关技术的静态查值法相比，本发明实施例的计算方法可提高电池充放电电流限值的计算精度。并且，由电池管理系统将实时计算的电池充放电电流限值提供给整车控制器，可提高整车控制系统的性能。
根据本发明的一个实施例，估算模块2具体用于：根据当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压计算估算电压，并计算测试电压与估算电压之间的电压差，以及根据电压差对当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压进行修正，并根据修正之后的当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压进一步对估算电压进行修正以获取最终的估算电池电压计算公式。其中，根据本发明的一个具体实施例，估算电池电压计算公式可为：
Uest＝Uocv_est+IRest+Uoff_est
其中，Uest为估算电池电压，I为当前测试电流，Rest为修正之后的当前交流阻抗，Uoff_est为修正之后的当前补偿电压，Uocv_est为修正之后的开路电压，Uocv_est通过修正之后的当前荷电状态计算获得。
具体而言，估算模块2可根据当前荷电状态、当前测试电流、当前交流阻抗和当前补偿电压计算估算电压，公式如下：
Uest_1＝Uocv_1+I1R1+Uoff_1
其中，Uest_1为当前估算电压，I1为当前测试电流，R1为当前交流阻抗，Uoff_1为当前补偿电压，Uocv_1为当前开路电压，当前开路电压Uocv_1可通过预设开路电压关系表计算得到。
具体地，测试电压可标记为Utest，则测试电压与估算电压之间的电压差ΔU可为：ΔU＝Utest-Uest_1。
假设利用安时积分法计算电池的荷电状态与实际的荷电状态之间的差值为ΔSOC，利用预设交流阻抗关系表计算的交流阻抗与实际交流阻抗之间的差值为ΔR，利用预设补偿电压关系表计算的补偿电压与实际补偿电压之间的差值为ΔUoff，则有以下公式成立：
(∂U∂SOC,∂U∂R,∂U∂Uoff)×(ΔSOC,ΔR,ΔUoff)T=ΔU]]>
其中：![]()
是电池单元的电压对荷电状态SOC的偏微分，![]()
是电池单元的电压对交流阻抗R的偏微分，![]()
是电池单元的电压对补偿电压Uoff的偏微分。
进一步地，可将![]()
标记为A，下面详细描述A的计算过程。
首先，在当前荷电状态SOC1附近取两点(SOC1+δSOC)和(SOC1-δSOC)，根据预设开路电压关系表Uocv＝f(SOC，T)可分别计算该两点对应的开路电压U1和U2，其中，δSOC是一个较小的值，建议取(00.01]中某一个值，则![]()
由此，可获取![]()
的值。
然后，计算![]()
的值。由于，I×ΔR＝ΔU，故![]()
最后，计算![]()
的值。由于ΔUoff＝ΔU；故，![]()
由此，在获取![]()
和![]()
的值之后，可根据以下公式计算ΔSOC、ΔR和ΔUoff：
(ΔSOC,ΔR,ΔUoff)T=1(AT×A)AT×ΔU]]>
其中，上式(ΔSOC,ΔR,ΔUoff)T=1(AT×A)AT×ΔU]]>可由公式(∂U∂SOC,∂U∂R,∂U∂Uoff)×(ΔSOC,ΔR,ΔUoff)T=ΔU]]>推导出。
如上所述，可获取ΔSOC、ΔR和ΔUoff，之后，根据ΔSOC、ΔR和ΔUoff可分别对当前荷电状态、当前交流阻抗和当前补偿电压进行修正，具体公式如下：
SOCest=SOC1+ΔSOCRest=R1+ΔRUoff_est=Uoff_1+ΔUoff]]>
由此，最终的估算电池电压计算公式可为Uest＝Uocv_est+IRest+Uoff_est。
其中，Uocv_est通过修正之后的当前荷电状态SOCest计算获得，即言，可根据修正之后的当前荷电状态SOCest和当前测试温度T1以及关系表Uocv＝f(SOC，T)，利用插值法计算修正之后的开路电压Uocv_est。
根据本发明的一个实施例，当测试电池充电电流限值时，电流限值计算模块3具体用于：将预设最大电压值依次与多个充电电流值对应的估算电池电压值进行比较，如果第1个充电电流值对应的估算电池电压值小于预设最大电压值，则将第1个充电电流值作为电池充电电流限值，以及如果第j个充电电流值对应的估算电池电压值大于预设最大电压值且第j+1个充电电流值对应的估算电池电压值小于预设最大电压值，则根据以下公式计算电池充电电流限值：
Ichlim=Ich(j)*f+Ich(j+1)*(1-f)f=Umax-U[Ich(j+1)]U[Ich(j)]-U[Ich(j+1)]]]>
其中，Ichlim为电池充电电流限值，Ich(j)为第j个充电电流值，Ich(j+1)为第j+1个充电电流值，f为增益，Umax为预设最大电压值，U[Ich(j+1)]为第j+1个充电电流值对应的估算电池电压值，U[Ich(j)]为第j个充电电流值对应的估算电池电压值，j为大于等于2 的正整数。
也就是说，预设多个充电电流值的目的为利用这些电流值计算对应的估算电池电压值，将多个估算电池电压值与电池最大电压值进行比较可获得电池充电电流限值。
具体而言，可将电池单元的预设最大电压值记作Umax，电流限值计算模块3可利用电池单元的最大电压值Umax作为初始电压值，计算电池充电电流限值，其中，电池充电电流限值可记作Ichlim。
将[Ich(1)，Ich(2)，Ich(3)，…，Ich(9)]对应的估算电池电压值与预设最大电压值Umax进行比较。
如果U[Ich(1)]<Umax，则电池充电电流限值为Ichlim＝Ich(1)，计算停止。
否则，即U[Ich(1)]≥Umax，将U[Ich(j)](j＝2，3，…，9)依次与最大电压值Umax比较。
如果U[Ich(j)]＞Umax且U[Ich(j+1)]＜Umax，则根据以下公式计算增益f：
f=Umax-U[Ich(j+1)]U[Ich(j)]-U[Ich(j+1)].]]>
进一步根据以下公式计算电池充电电流限值Ichlim：
Ichlim＝Ich(j)*f+Ich(j+1)*(1-f)。
根据本发明的另一个实施例，当测试电池放电电流限值时，电流限值计算模块3具体用于：将预设最小电压值依次与多个放电电流值对应的估算电池电压值进行比较，如果第1个放电电流值对应的估算电池电压值大于预设最小电压值，则将第1个放电电流值作为电池放电电流限值，以及如果第j个放电电流值对应的估算电池电压值小于预设最小电压值且第j+1个放电电流值对应的估算电池电压值大于预设最小电压值，则根据以下公式计算电池放电电流限值：
IDchlim=Ich(j)*f+IDch(j+1)*(1-f)f=Umin-U[IDch(j+1)]U[IDch(j)]-U[IDch(j+1)]]]>
其中，IDchlim为电池放电电流限值，IDch(j)为第j个放电电流值，IDch(j+1)为第j+1个放电电流值，f为增益，Umin为预设最小电压值，U[IDch(j+1)]为第j+1个放电电流值对应的估算电池电压值，U[IDch(j)]为第j个放电电流值对应的估算电池电压值，j为大于等于2的正整数。
也就是说，预设多个放电电流值的目的为利用这些电流值计算对应的估算电池电压值，将多个估算电池电压值与电池最小电压值进行比较可获得电池放电电流限值。
具体而言，将电池单元的预设最小电压值记作Umin，电流限值计算模块3可利用电池单元的最小电压值Umin作为初始电压值，计算电池放电电流限值，其中，电池放电电流限值可记作IDchlim。
将[IDch(1)，IDch(2)，IDch(3)，…，IDch(9)]对应的估算电池电压值与预设最小电压值Umin进行比较。
如果U[IDch(1)]>Umin，则电池放电电流限值取为IDchlim＝IDch(1)，计算停止。
否则，即U[IDch(1)]≤Umin，将U[IDch(j)](j＝2，3，…，9)依次与最小电压值Umin进行比较。
如果U[IDch(j)]＜Umin且U[IDch(j+1)]＞Umin，则根据以下公式计算增益f：
f=Umin-U[IDch(j+1)]U[IDch(j)]-U[IDch(j+1)].]]>
进一步根据以下公式计算电池充电电流限值Ichlim：
IDchlim＝IDch(j)*f+IDch(j+1)*(1-f)。
综上，根据本发明实施例提出的电池充放电电流限值的计算装置，能够在电池使用过程中实时计算电池充放电电流限值，与相关技术的静态查值法相比，本发明实施例的计算方法可提高电池充放电电流限值的计算精度。并且，由电池管理系统将实时计算的电池充放电电流限值提供给整车控制器，可提高整车控制系统的性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三 个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读 取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。