估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置

《估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置》是寧德時代新能源科技股份有限公司於2016年10月13日申請的專利，該專利的公布號為CN106329021A，授權公布日為2017年1月11日，發明人是雲強、時玉帥、盧艷華。

《估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置》提供了一種估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置，其中該方法包括：估算在當前狀態下動力電池中的荷電狀態值最小的第一電芯的最大可用能量和最大可用容量最小的第二電芯的最大可用能量；基於第一電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算第一電芯的剩餘可用能量，並基於第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算第二電芯的剩餘可用能量；以及基於第一電芯的剩餘可用能量和第二電芯的剩餘可用能量中較小的一個和動力電池中包括的電芯的數目，估算動力電池的剩餘可用能量。該發明考慮了動力電池中的單體電芯的最大可用容量的不一致性、以及荷電狀態的不均衡性對動力電池的剩餘可用能量的影響，因此可以較為準確地估算出動力電池的剩餘可用能量。

2020年7月14日，《估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置
• 申請人：寧德時代新能源科技股份有限公司
• 申請日：2016年10月13日
• 申請號：2016108925866
• 公布日：2017年1月11日
• 公布號：CN106329021A
• 發明人：雲強、時玉帥、盧艷華
• 地址：福建省寧德市蕉城區漳灣鎮新港路1號
• Int. Cl.：H01M10/48(2006.01)I、H01M10/42(2006.01)I、G01R31/36(2006.01)I
• 代理機構：北京東方億思智慧財產權代理有限責任公司
• 代理人：田琳婧
• 類別：發明專利

專利背景

面對日趨嚴重的能源短缺與環境惡化問題，諸如電動汽車、電動機車之類的電動交通工具因具有低能耗、零排放、低噪聲、高能源利用率、結構簡單、以及易於維修等優點，而受到廣泛關注。然而，由於電動交通工具的動力電池容量有限，它們的續駛里程普遍較短，在日常使用中較不方便。為了避免電動交通工具因其動力電池的電量不足而無法行駛，電動交通工具的駕駛者需要知道電動交通工具的剩餘行駛里程，即，電動交通工具還能行駛的距離，以及時給電動交通工具的動力電池充電、或選擇合理的駕駛方式及行駛路徑。

電動交通工具的剩餘行駛里程的估算包括其動力電池的剩餘可用能量的估算和電動交通工具的平均公里能耗的估算兩部分。因此，動力電池的剩餘可用能量逐漸成為電池管理系統（Battery Management System，簡稱BMS）必須上報於整車控制器（Vehicle Control Unit，簡稱VCU）的動力電池狀態參數。

發明內容

專利目的

《估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置》提供了一種新穎的估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置。

技術方案

根據《估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置》實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法包括：估算在當前狀態下動力電池中的荷電狀態值最小的第一電芯的最大可用能量和最大可用容量最小的第二電芯的最大可用能量；基於第一電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算第一電芯的剩餘可用能量，並基於第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算第二電芯的剩餘可用能量；以及基於第一電芯的剩餘可用能量和第二電芯的剩餘可用能量中較小的一個和動力電池中包括的電芯的數目，估算動力電池的剩餘可用能量。

根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置包括：最大可用能量估算單元，被配置為估算在當前狀態下動力電池中的荷電狀態值最小的第一電芯的最大可用能量和最大可用容量最小的第二電芯的最大可用能量；電芯剩餘能量估算單元，被配置為基於第一電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算第一電芯的剩餘可用能量，並基於第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算第二電芯的剩餘可用能量；以及電池剩餘能量估算單元，被配置為基於第一電芯的剩餘可用能量和第二電芯的剩餘可用能量中較小的一個和動力電池中包括的電芯的數目，估算動力電池的剩餘可用能量。

根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置考慮了動力電池中的單體電芯的最大可用容量的不一致性、以及荷電狀態的不均衡性對動力電池的剩餘可用能量的影響，因此可以較為準確地估算出動力電池的剩餘可用能量。

附圖說明

圖1示出了根據《估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置》實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法的流程圖；

圖2示出了估算第一或第二電芯的剩餘可用能量的處理的第一示例流程圖；

圖3示出了估算第一或第二電芯的剩餘可用能量的處理的第二示例流程圖；

圖4示出了估算第一或第二電芯的剩餘可用能量的處理的第三示例流程圖；

圖5示出了根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置的框圖；

圖6示出了能夠實現根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置的計算設備的示例性硬體架構的結構圖。

技術領域

《估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置》涉及電子電氣領域，更具體地涉及一種估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置。

權利要求

1.一種估算動力電池的剩餘可用能量的方法，包括：估算在當前狀態下所述動力電池中的荷電狀態值最小的第一電芯的最大可用能量和最大可用容量最小的第二電芯的最大可用能量；基於所述第一電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算所述第一電芯的剩餘可用能量，並基於所述第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算所述第二電芯的剩餘可用能量；以及基於所述第一電芯的剩餘可用能量和所述第二電芯的剩餘可用能量中較小的一個和所述動力電池中包括的電芯的數目，估算所述動力電池的剩餘可用能量。

2.根據權利要求1所述的估算動力電池的剩餘可用能量的方法，其中，基於所述第一或第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算所述第一或第二電芯的剩餘可用能量的處理包括：基於所述動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的能量狀態值；基於所述第一或第二電芯的最大可用能量和能量狀態值，估算所述第一或第二電芯的剩餘可用能量。

3.根據權利要求1所述的估算動力電池的剩餘可用能量的方法，其中，基於所述第一或第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算所述第一或第二電芯的剩餘可用能量的處理包括：基於所述動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的能量狀態值；基於所述第一或第二電芯的最大可用能量、能量狀態值、以及放電截止能量狀態值，估算所述第一或第二電芯的剩餘可用能量。

4.根據權利要求1所述的估算動力電池的剩餘可用能量的方法，其中，基於所述第一或第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算所述第一或第二電芯的剩餘可用能量的處理包括：基於所述動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的能量狀態值；基於所述第一或第二電芯的最大可用能量、能量狀態值、放電截止能量狀態值、以及放電工況修正因子，估算所述第一或第二電芯的剩餘可用能量。

5.根據權利要求3或4所述的估算動力電池的剩餘可用能量的方法，還包括：基於所述第一或第二電芯的放電截止電壓、預測未來放電電流、以及放電末端直流電阻，估算所述第一或第二電芯的放電截止開路電壓；基於所述動力電池的開路電壓與荷電狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的放電截止開路電壓所對應的放電截止荷電狀態值；以及基於所述動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的放電截止荷電狀態值所對應的放電截止能量狀態值。

6.根據權利要求5所述的估算動力電池的剩餘可用能量的方法，還包括：基於所述動力電池的開路電壓與荷電狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的開路電壓；基於所述第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的開路電壓、放電截止開路電壓、預測未來放電電流、平均充電電流、以及放電中間直流電阻，估算所述第一或第二電芯的放電工況修正因子，其中，所述第一或第二電芯的放電中間直流電阻是所述第一或第二電芯在其荷電狀態值為50％時的內阻值。

7.根據權利要求6所述的估算動力電池的剩餘可用能量的方法，其中，所述第一或第二電芯的放電末端直流電阻是基於所述第一或第二電芯的當前溫度和預測未來放電電流，從所述動力電池的電池溫度、預測未來放電電流、以及放電末端直流電阻之間的對應關係表中獲取的。

8.根據權利要求6所述的估算動力電池的剩餘可用能量的方法，其中，所述第一或第二電芯的放電中間直流電阻是基於所述第一或第二電芯的荷電狀態值、當前溫度、和預測未來放電電流，從所述動力電池的荷電狀態值、電池溫度、預測未來放電電流、以及放電中間直流電阻之間的對應關係表中獲取的。

9.根據權利要求6至8中任一項所述的估算動力電池的剩餘可用能量的方法，其中，所述第一或第二電芯的預測未來放電電流是所述動力電池在當前時刻之前的預定時段內的平均放電電流除以所述動力電池中包括的並聯支路的數目得出的。

10.根據權利要求1所述的估算動力電池的剩餘可用能量的方法，其中，通過將所述第一或第二電芯的最大可用容量與所述動力電池的預先標定的容量能量轉化係數K相乘，估算所述第一或第二電芯的最大可用能量。

11.一種估算動力電池的剩餘可用能量的裝置，包括：最大可用能量估算單元，被配置為估算在當前狀態下所述動力電池中的荷電狀態值最小的第一電芯的最大可用能量和最大可用容量最小的第二電芯的最大可用能量；電芯剩餘能量估算單元，被配置為基於所述第一電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算所述第一電芯的剩餘可用能量，並基於所述第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算所述第二電芯的剩餘可用能量；以及電池剩餘能量估算單元，被配置為基於所述第一電芯的剩餘可用能量和所述第二電芯的剩餘可用能量中較小的一個和所述動力電池中包括的電芯的數目，估算所述動力電池的剩餘可用能量。

12.根據權利要求11所述的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置，其中，所述電芯剩餘能量估算單元包括：能量狀態值獲取單元，被配置為基於所述動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的能量狀態值；剩餘可用能量估算單元，被配置為基於所述第一或第二電芯的最大可用能量和能量狀態值，估算所述第一或第二電芯的剩餘可用能量。

13.根據權利要求11所述的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置，其中，所述電芯剩餘能量估算單元包括：能量狀態值獲取單元，被配置為基於所述動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的能量狀態值；剩餘可用能量估算單元，被配置為基於所述第一或第二電芯的最大可用能量、能量狀態值、以及放電截止能量狀態值，估算所述第一或第二電芯的剩餘可用能量。

14.根據權利要求11所述的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置，其中，所述電芯剩餘能量估算單元包括：能量狀態值獲取單元，被配置為基於所述動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的能量狀態值；剩餘可用能量估算單元，被配置為基於所述第一或第二電芯的最大可用能量、能量狀態值、放電截止能量狀態值、以及放電工況修正因子，估算所述第一或第二電芯的剩餘可用能量。

15.根據權利要求13或14所述的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置，還包括：放電截止開路電壓估算單元，被配置為基於所述第一或第二電芯的放電截止電壓、預測未來放電電流、以及放電末端直流電阻，估算所述第一或第二電芯的放電截止開路電壓；放電截止荷電狀態值獲取單元，被配置為基於所述動力電池的開路電壓與荷電狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的放電截止開路電壓所對應的放電截止荷電狀態值；以及放電截止能量狀態值獲取單元，被配置為基於所述動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的放電截止荷電狀態值所對應的放電截止能量狀態值。

16.根據權利要求15所述的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置，還包括：開路電壓獲取單元，被配置為基於所述動力電池的開路電壓與荷電狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取所述第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的開路電壓；修正因子估算單元，被配置為基於所述第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的開路電壓、放電截止開路電壓、預測未來放電電流、平均充電電流、以及放電中間直流電阻，估算所述第一或第二電芯的放電工況修正因子，其中，所述第一或第二電芯的放電中間直流電阻是所述第一或第二電芯在其荷電狀態值為50％時的內阻值。

17.根據權利要求16所述的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置，其中，所述第一或第二電芯的放電末端直流電阻是所述放電截止開路電壓估算單元基於所述第一或第二電芯的當前溫度和預測未來放電電流，從所述動力電池的電池溫度、預測未來放電電流、以及放電末端直流電阻之間的對應關係表中獲取的。

18.根據權利要求16所述的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置，其中，所述第一或第二電芯的放電中間直流電阻是所述修正因子估算單元基於所述第一或第二電芯的荷電狀態值、當前溫度、和預測未來放電電流，從所述動力電池的荷電狀態值、電池溫度、預測未來放電電流、以及放電中間直流電阻之間的對應關係表中獲取的。

19.根據權利要求16至18中任一項所述的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置，其中，所述第一或第二電芯的預測未來放電電流是所述動力電池在當前時刻之前的預定時段內的平均放電電流除以所述動力電池中包括的並聯支路的數目得出的。

20.根據權利要求1所述的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置，其中，所述最大可用能量估算單元通過將所述第一或第二電芯的最大可用容量與所述動力電池的預先標定的容量能量轉化係數K相乘，來估算所述第一或第二電芯的最大可用能量。

實施方式

動力電池的剩餘可用能量受到其使用工況和使用環境的影響，在不同使用情況下的變化較大。動力電池在某一時刻的剩餘可用能量是指該動力電池在某一使用工況下從當前時刻到放電截止時刻能夠累積釋放的能量。影響動力電池的剩餘可用能量的因素很多，如荷電狀態（State Of Charge，簡稱SOC）、充放電工況、電池溫度、電池老化程度、電池中的單體電芯的最大可用容量的不一致性、電池中的單體電芯的荷電狀態的不均衡性等都會影響動力電池的剩餘可用能量。

2016年前，存在以下三種估算動力電池的剩餘可用能量的方法：1）利用公式來估算動力電池的充電能量和放電能量，並且將動力電池的充電能量與放電能量相減來估算動力電池的剩餘可用能量，其中，E表示動力電池的充電/放電能量，U和1分別表示動力電池的充電/放電電壓和充電/放電電流；2）利用公式E＝（SOC_real-SOC_end）·C_batt·U_avg來估算動力電池的剩餘可用能量，其中，E表示動力電池的剩餘可用能量，C_batt表示動力電池的最大容量，U_avg表示動力電池的未來預設時間段內的平均電壓，SOC_real表示動力電池的實際SOC，SOC_end表示動力電池的截止使用SOC（與動力電池的電池溫度有關）；3）利用動力電池的當前SOC估算動力電池的剩餘可用容量，作為動力電池的剩餘可用能量。

然而，上述三種方法存在各種各樣的不足，例如：在方法1）中，電流採樣誤差和電壓採樣誤差會對動力電池的剩餘可用能量的估算結果產生影響，而且未考慮動力電池的未來放電工況和電池溫度對動力電池的剩餘可用能量的影響；在方法2）中，雖然考慮了動力電池的未來放電工況和電池溫度對動力電池的剩餘可用能量的影響，但未考慮動力電池中的單體電芯的最大可用容量的不一致性、以及荷電狀態的不均衡性對動力電池的剩餘可用能量的影響；在方法3）中，動力電池的剩餘可用容量與剩餘可用能量是兩個不同的物理量，它們在很多情況下並不相等，例如，增加動力電池中串聯的單體電芯的數量可提高動力電池的剩餘可用能量，但這種情況下動力電池的剩餘可用容量保持不變。

鑒於以上存在的一個或多個問題，該發明提供了一種新穎的估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置。下面，結合附圖詳細描述根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置。

圖1示出了根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法的流程圖。如圖1所示，該估算動力電池的剩餘可用能量的方法包括：S102，估算在當前狀態下動力電池中的荷電狀態值最小的第一電芯的最大可用能量和最大可用容量最小的第二電芯的最大可用能量；S104，基於第一電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算第一電芯的剩餘可用能量，並基於第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算第二電芯的剩餘可用能量；以及S106，基於第一電芯的剩餘可用能量和第二電芯的剩餘可用能量中較小的一個和動力電池中包括的電芯的數目，估算動力電池的剩餘可用能量。這裡，動力電池的電芯的荷電狀態值和最大可用容量通常是由電池管理系統實時估算的，因此可以直接從電池管理系統獲取。

在一些實施例中，對於第一電芯和第二電芯中的任意一個電芯，可以通過根據等式（1）對該電芯在恆流充電過程中的充電電壓U和充電電流I的乘積在時間t上進行積分來估算該電芯的最大可用能量E。

（1）

其中，動力電池的充電電壓和充電電流可以直接從電池管理系統獲取；第一電芯和第二電芯中的任意一個電芯的充電電流I可以通過將動力電池的充電電流與動力電池中包括的並聯支路的數目相除計算得出；第一電芯和第二電芯中的任意一個電芯的充電電壓U可以直接從電池管理系統獲取。

在一些實施例中，可以通過將第一電芯的最大可用能量E_SOCMin與荷電狀態值SOC_SOCMin相乘，來估算第一電芯的剩餘可用能量；可以通過將第二電芯的最大可用能量E_CapMin與荷電狀態值SOC_CapMin相乘，來估算第二電芯的剩餘可用能量。此時，可以通過根據等式（2）將第一電芯的剩餘可用能量和第二電芯的剩餘可用能量中較小的一個與動力電池中包括的電芯的數目n相乘，來估算動力電池的剩餘可用能量E（t）。

E（t）＝n·Min[E_SOCMin·SOC_SOCMin；E_CapMin·SOC_CapMin] （2）

這裡，由於動力電池中的電芯的最大可用容量是由電池管理系統實時估算的，可以反映電芯的容量老化衰減情況，因此根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法考慮了動力電池中的單體電芯的老化狀態的不一致性（即，電芯的最大可用容量的不一致性）。

根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法考慮了動力電池中的單體電芯的最大可用容量的不一致性、以及荷電狀態的不均衡性對動力電池的剩餘可用能量的影響，以動力電池中的荷電狀態值最小的第一電芯和最大可用容量最小的第二電芯中剩餘可用能量較小的一個電芯為基準來估算整個動力電池的剩餘可用能量，可以得出較為準確的估算結果。

在一些實施例中，對於第一電芯和第二電芯中的任意一個電芯，也可以通過將該電芯的最大可用容量與動力電池的容量能量轉化係數K相乘來估算該電芯的最大可用能量。其中，容量能量轉化係數K可以通過線下測試標定。

雖然電芯的荷電狀態值在一定程度上能夠反映其能量狀態值（State of Energy，簡稱SOE），但是電芯的荷電狀態值和能量狀態值並不是完全相等的關係，它們之間的變換關係與諸如，動力電池的使用工況、電池溫度、電池老化狀態等多種因素有關。因此，在一些實施例中，如圖2所示，估算第一或第二電芯的剩餘可用能量的處理可以進一步包括：S1042-1，基於動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的能量狀態值；S1044-1，基於第一或第二電芯的最大可用能量和能量狀態值，估算第一或第二電芯的剩餘可用能量。

這裡，可以通過將第一電芯的最大可用能量E_SOCMin與能量狀態值SOE_SOCMin相乘，來估算第一電芯的剩餘可用能量；可以通過將第二電芯的最大可用能量E_CapMin與荷電狀態值SOE_CapMin相乘，來估算第二電芯的剩餘可用能量。此時，可以根據等式（3）通過將第一電芯的剩餘可用能量和第二電芯的剩餘可用能量中較小的一個與動力電池中包括的電芯的數目n相乘，來估算動力電池的剩餘可用能量E（t）。

E（t）＝n·Min[E_SOCMin·SOE_SOCMin；E_CapMin·SOE_CapMin] （3）

相比以上所述的基於第一電芯和第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算第一電芯和第二電芯的剩餘可用能量從而估算動力電池的剩餘可用能量的實施例，基於第一電芯和第二電芯的荷電狀態值估算第一電芯和第二電芯的能量狀態值、然後基於第一電芯和第二電芯的最大可用能量和能量狀態值估算第一電芯和第二電芯的剩餘可用能量從而估算動力電池的剩餘可用能量的實施例可以得到更為準確的估算結果。

動力電池中的每個電芯都有自己的放點截止點，然而在上述實施例中均沒有考慮第一電芯和第二電芯的放電截止問題，而僅是基於第一電芯和第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值、或者最大可用能量和能量狀態值來估算第一電芯和第二電芯的剩餘可用能量，因此上述實施例得到的估算結果仍不準確。鑒於此，在一些實施例中，如圖3所示，估算第一或第二電芯的剩餘可用能量的處理可以進一步包括：S1042-2，基於動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的能量狀態值；S1044-2，基於第一或第二電芯的最大可用能量、能量狀態值、以及放電截止能量狀態值，估算第一或第二電芯的剩餘可用能量。

這裡，可以通過將第一電芯的能量狀態值SOE_SOCMin與放電截止能量狀態值SOE_SOCLimit相減得出第一電芯的剩餘可用能量狀態值（SOE_SOCMin-SOE_SOCLimit），並將第一電芯的最大可用能量E_SOCMin與剩餘可用能量狀態值（SOE_SOCMin-SOE_SOCLimit）相乘，來估算第一電芯的剩餘可用能量；可以通過將第二電芯的能量狀態值SOE_CapMin與放電截止能量狀態值SOE_CapLimit相減得出第二電芯的剩餘可用能量狀態值（SOE_CapMin-SOE_CapLimit），並將第二電芯的最大可用能量E_CapMin與剩餘可用能量狀態值（SOE_CapMin-SOE_CapLimit）相乘，來估算第二電芯的剩餘可用能量。此時，可以通過根據等式（4）將第一電芯的剩餘可用能量和第二電芯的剩餘可用能量中較小的一個與動力電池中包括的電芯的數目n相乘，來估算動力電池的剩餘可用能量E（t）。

E（t）＝n·Min[E_SOcMin·（SOE_SOCMin-SOE_SOCLimit）；E_CapMin·（SOE_CapMin-SOE_Captimit）]（4）

其中，第一電芯和第二電芯的放電截止能量狀態值可以是線下測試標定的，也可以是基於第一電芯和第二電芯的線下測試標定的其他電氣特性值估算得出的。

在一些實施例中，可以通過以下處理估算得出第一電芯和第二電芯中的任意一個電芯的放電截止能量狀態值：基於該電芯的放電截止電壓、預測未來放電電流、以及放電末端直流電阻，估算該電芯的放電截止開路電壓；基於動力電池的開路電壓與荷電狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取該電芯的放電截止開路電壓所對應的放電截止荷電狀態值；以及基於動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取該電芯的放電截止荷電狀態值所對應的放電截止能量狀態值。例如，可以根據以下等式（5）基於該電芯的放電截止電壓U_Limit、預測未來放電電流I_pre、以及放電末端直流電阻R_Low（T，I_pre），估算該電芯的放電截止開路電壓OCV_Limit：OCV_Limit＝U_Limit+I_pre·R_Low（T，I_pre） （5）

在一些實施例中，可以通過線下測試和線性擬合，估算出動力電池的SOC與SOE之間的以下變換關係：SOE＝a·SOC+b·SOC+c （6）

在一些實施例中，第一電芯和第二電芯中任意一個電芯的放電截止電壓可以是線下測試標定的；第一電芯和第二電芯中任意一個電芯的預測未來放電電流可以是動力電池在當前時刻之前的預定時段內的平均放電電流除以動力電池中包括的並聯支路的數目得出的；第一電芯和第二電芯中任意一個電芯的放電末端直流電阻可以是基於該電芯的當前溫度和預測未來放電電流，從線下測試標定的動力電池的電池溫度、預測未來放電電流、以及放電末端直流電阻之間的對應關係表中獲取的。

在一些實施例中，可以通過以下處理來獲取第一電芯和第二電芯中任意一個電芯的預測未來放電電流：從電池管理系統中獲取動力電池在當前時刻之前的預定時段內的歷史放電電流；計算動力電池在該預定時段內的平均放電電流；將動力電池在該預定時段內的平均放電電流與動力電池中包括的並聯支路的數目相除，得出該電芯的預測未來放電電流。

在上述實施例中，進一步考慮了動力電池的電池溫度、放電電流的變化對動力電池的剩餘可用能量的影響，因此得出的估算結果更為準確。

如上所述，動力電池的剩餘可用能量不僅與動力電池的荷電狀態值、電池溫度、電池老化程度、電池中的單體電芯的最大可用容量的不一致性、電池中的單體電芯的荷電狀態的不均衡性有關，還與動力電池的充放電工況有關。在一些實施例中，如圖4所示，估算第一或第二電芯的剩餘可用能量的處理可以進一步包括：S1042-3，基於動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的能量狀態值；S1044-3，基於第一或第二電芯的最大可用能量、能量狀態值、放電截止能量狀態值、以及放電工況修正因子，估算第一或第二電芯的剩餘可用能量。

這裡，可以通過將第一電芯的能量狀態值SOE_SOCMin與放電截止能量狀態值SOE_SOCLimit相減得出第一電芯的剩餘可用能量狀態值（SOE_SOCMin-SOE_SOCLimit），並將第一電芯的最大可用能量E_SOCMin與剩餘可用能量狀態值（SOE_SOCMin-SOE_SOCLimit）和放電工況修正因子η_SOCMin相乘，來估算第一電芯的剩餘可用能量；可以通過將第二電芯的能量狀態值SOE_CapMin與放電截止能量狀態值SOE_CapLimit相減得出第二電芯的剩餘可用能量狀態值（SOE_CapMin-SOE_CapLimi），並將第二電芯的最大可用能量E_CapMin與剩餘可用能量狀態值（SOE_CapMin-SOE_CapLimit）和放電工況修正因子η_CapMin相乘，來估算第二電芯的剩餘可用能量。此時，可以根據等式（7）通過將第一電芯的剩餘可用能量和第二電芯的剩餘可用能量中較小的一個與動力電池中包括的電芯的數目n相乘，來估算動力電池的剩餘可用能量E（t）。

E（t）＝n·Min[E_SOCMin·（SOE_SOCMin-SOE_SOCLimit）·η_SOCMin；E_CapMin·（SOE_CapMin-SOE_CapLimit）-η_CapMin] （7）

此時，由於考慮了動力電池的荷電狀態值、電池溫度、電池老化程度、電池中的單體電芯的最大可用容量的不一致性、電池中的單體電芯的荷電狀態的不均衡性、以及放電工況等因素，因此得出的估算結果相比上述實施例更為準確。

這裡，第一電芯和第二電芯中任意一個電芯的放電工況修正因子可以是基於該電芯的荷電狀態值所對應的開路電壓、放電截止電壓、預測未來放電電流、平均充電電流、以及放電中間直流電阻估算出來的，其中該電芯的放電中間直流電阻是該電芯在其荷電狀態值為50％時的內阻值。例如，對於第一電芯和第二電芯中的任意一個電芯，可以根據以下等式（8）基於該電芯的荷電狀態值SOC所對應的開路電壓OCV_Min、放電截止電壓OCV_Limit、預測未來放電電流I_pre、平均充電電流I_Chrg、以及放電中間直流電阻R_Mid（SOC，T，I）計算該電芯的放電工況修正因子：

（8）

這裡，第一電芯和第二電芯中任意一個電芯的放電中間直流電阻可以是基於該電芯的荷電狀態值、當前溫度、和預測未來放電電流，從線下測試標定的動力電池的荷電狀態值、電池溫度、預測未來放電電流、以及放電中間直流電阻之間的對應關係表中獲取的。

以上描述了根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法，下面結合附圖詳細描述根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置的實施例。

圖5示出了根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置的框圖。如圖5所示，該估算動力電池的剩餘可用能量的裝置包括最大可用能量估算單元502、電芯剩餘能量估算單元504、以及電池剩餘能量估算單元506，其中：最大可用能量估算單元502被配置為估算在當前狀態下動力電池中的荷電狀態值最小的第一電芯的最大可用能量和最大可用容量最小的第二電芯的最大可用能量（即，執行步驟S102）；電芯可用能量估算單元504被配置為基於第一電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算第一電芯的剩餘可用能量，並基於第二電芯的最大可用能量和荷電狀態值估算第二電芯的剩餘可用能量（即，執行步驟S104）；電池可用能量估算單元506被配置為基於第一電芯的剩餘可用能量和第二電芯的剩餘可用能量中較小的一個和動力電池中包括的電芯的數目，估算動力電池的剩餘可用能量（即，執行步驟S106）。

在一些實施例中，電芯剩餘能量估算單元502可以進一步包括能量狀態值獲取單元5022和剩餘可用能量估算單元5024，其中能量狀態值獲取單元5022被配置為執行步驟S1042-1至S1042-3中的任意一者，剩餘可用能量估計單元5024被配置為執行步驟S1044-1至S1044-3中的任意一者。

在一些實施例中，根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置還可以包括放電截止開路電壓估算單元508、放電截止荷電狀態值獲取單元510、以及放電截止能量狀態值獲取單元512，其中：放電截止開路電壓估算單元508被配置為基於第一或第二電芯的放電截止電壓、預測未來放電電流、以及放電末端直流電阻，估算第一或第二電芯的放電截止開路電壓；放電截止荷電狀態值獲取單元510被配置為基於動力電池的開路電壓與荷電狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取第一或第二電芯的放電截止開路電壓所對應的放電截止荷電狀態值；以及放電截止能量狀態值獲取單元512被配置為基於動力電池的荷電狀態值與能量狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取第一或第二電芯的放電截止荷電狀態值所對應的放電截止能量狀態值。

在一些實施例中，根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置還可以包括開路電壓獲取單元514和修正因子估算單元516，其中：開路電壓獲取單元514被配置為基於動力電池的開路電壓與荷電狀態值之間的預先標定的對應關係，獲取第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的開路電壓；修正因子估算單元516被配置為基於第一或第二電芯的荷電狀態值所對應的開路電壓、放電截止開路電壓、預測未來放電電流、平均充電電流、以及放電中間直流電阻，估算第一或第二電芯的放電工況修正因子，其中，第一或第二電芯的放電中間直流電阻是第一或第二電芯在其荷電狀態值為50％時的內阻值。

根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置的其他細節與以上結合圖1至圖4描述的根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法類似，在此不再贅述。

結合圖1至圖5描述的根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置可以由可拆卸地或者固定地安裝在電動交通工具上的計算設備實現。圖6是示出能夠實現根據該發明實施例的估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置的計算設備的示例性硬體架構的結構圖。如圖6所示，計算設備600包括輸入設備601、輸入接口602、中央處理器603、存儲器604、輸出接口605、以及輸出設備606。其中，輸入接口602、中央處理器603、存儲器604、以及輸出接口605通過匯流排610相互連線，輸入設備601和輸出設備606分別通過輸入接口602和輸出接口605與匯流排610連線，進而與計算設備600的其他組件連線。具體地，輸入設備601接收來自外部（例如，車輛上安裝的感測器）的輸入信息，並通過輸入接口602將輸入信息傳送到中央處理器603；中央處理器603基於存儲器604中存儲的計算機可執行指令對輸入信息進行處理以生成輸出信息，將輸出信息臨時或者永久地存儲在存儲器604中，然後通過輸出接口605將輸出信息傳送到輸出設備606；輸出設備606將輸出信息輸出到計算設備600的外部供用戶使用。

也就是說，圖6所示的估算動力電池的剩餘可用能量的裝置也可以被實現為包括：存儲有計算機可執行指令的存儲器；以及處理器，該處理器在執行計算機可執行指令時可以實現結合圖1至圖5描述的估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置。這裡，處理器可以與電池管理系統以及安裝在動力電池上的溫度感測器通信，從而基於來自電池管理系統和/或溫度感測器的相關信息執行計算機可執行指令，從而實現結合圖1至圖5描述的估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置。

需要明確的是，該發明並不局限於上文所描述並在圖中示出的特定配置和處理。為了簡明起見，這裡省略了對已知方法的詳細描述。在上述實施例中，描述和示出了若干具體的步驟作為示例。但是，該發明的方法過程並不限於所描述和示出的具體步驟，該領域的技術人員可以在領會該發明的精神後，作出各種改變、修改和添加，或者改變步驟之間的順序。

以上所述的結構框圖中所示的功能塊可以實現為硬體、軟體、固件或者它們的組合。當以硬體方式實現時，其可以例如是電子電路、專用積體電路（ASIC）、適當的固件、外掛程式、功能卡等等。當以軟體方式實現時，該發明的元素是被用於執行所需任務的程式或者代碼段。程式或者代碼段可以存儲在機器可讀介質中，或者通過載波中攜帶的數據信號在傳輸介質或者通信鏈路上傳送。“機器可讀介質”可以包括能夠存儲或傳輸信息的任何介質。機器可讀介質的例子包括電子電路、半導體存儲器設備、ROM、快閃記憶體、可擦除ROM（EROM）、軟碟、CD-ROM、光碟、硬碟、光纖介質、射頻（RF）鏈路，等等。代碼段可以經由諸如網際網路、內聯網等的計算機網路被下載。

榮譽表彰

2020年7月14日，《估算動力電池的剩餘可用能量的方法和裝置》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。