本發(fā)明涉及動力電池領域，具體涉及bms電流檢測和狀態(tài)估計。

背景技術：

1、在動力電池領域，電池管理系統(tǒng)(bms)對于保障電池的安全、高效運行起著至關重要的作用。其中，精確估計電池的荷電狀態(tài)(soc)是bms的核心功能之一。然而，現(xiàn)有的soc估計方法存在諸多不足。一方面，部分方法在測量電池初始狀態(tài)時，難以實現(xiàn)高精度的測量，導致初始soc值不準確，進而影響后續(xù)整個電池運行過程中soc估計的精度。另一方面，在檢測電池充放電電流時，傳統(tǒng)的電流檢測電路往往結構復雜、成本高昂，并且無法根據(jù)電池電流的大小自動調整檢測參數(shù)，使得檢測到的電流信號不準確，最終影響soc估計的準確性。此外，由于無法實現(xiàn)充電模式電流和放電模式一體化檢測，在不同工況下對soc的估計效率和精度較低，難以滿足現(xiàn)代動力電池對高安全性、長壽命以及高效運行的要求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種bms電流調理電路和soc狀態(tài)估計方法。本發(fā)明通過結合開路電壓法與安時積分法精準檢測soc，優(yōu)化電流調理電路實現(xiàn)充放電一體化檢測以降低成本、提高可靠性，并基于此可在多種工況下快速準確估計soc，提升電池壽命與安全性。

2、本發(fā)明提供的技術方案如下：一種用于bms中的soc狀態(tài)估計系統(tǒng)，包括電流信號調理電路、電壓檢測電路和soc估計模塊；所述電流信號調理電路的輸入端與電池組的正極連接；所述電壓檢測電路的輸入端分別與電池組的正負極連接；所述電壓檢測電路用于獲得電池組的開路電壓voc，并連接到soc估計模塊的數(shù)據(jù)采樣端口；所述電流信號調理電路用于檢測電池組的電流ib，并連接到soc估計模塊的數(shù)據(jù)采樣端口；所述soc估計模塊一方面依據(jù)預存儲的電池模型及開路電壓voc計算電池組工作時的初始值soc0，另一方面依據(jù)電流ib和安時積分法計算任意時刻電池的soc值；

3、所述電流信號調理電路包括電流轉電壓模塊、直流偏置電路和ct匹配電阻控制模塊；所述電流轉電壓模塊由電流互感器ct、并聯(lián)的可控匹配電阻網(wǎng)絡和tvs保護電路組成，用于將電池回路電流轉換為比例電壓信號；所述直流偏置電路由運算放大器op與等值電阻網(wǎng)絡構成，接收所述電流轉電壓模塊輸出的電壓信號，施加基準偏置后輸出正向單極性電壓；所述ct匹配電阻控制模塊包含電壓比較器陣列、邏輯門電路和雙向移位寄存器組，實時監(jiān)測所述直流偏置電路輸出的電壓幅度，通過動態(tài)切換所述可控匹配電阻網(wǎng)絡的并聯(lián)支路，使輸出電壓穩(wěn)定在adc量程的測量區(qū)間。

4、上述的用于bms中的soc狀態(tài)估計系統(tǒng)，所述電流轉電壓模塊包括電流互感器ct、匹配電阻r1、匹配電阻r2、匹配電阻r3、匹配電阻r4、雙n溝mos管m1、雙n溝mos管m2、雙n溝mos管m3、雙n溝mos管m4和雙向tvs管d1；所述電流互感器ct的輸入側接收電池組的電流ib，所述電流互感器ct的輸出側一端分別與匹配電阻r1的一端、匹配電阻r2的一端、匹配電阻r3的一端、匹配電阻r4的一端以及雙向tvs管d1的一端連接；所述匹配電阻r1的另一端與雙n溝mos管m1的一端引腳連接，雙n溝mos管m1的另一端引腳接地；所述匹配電阻r2的另一端與雙n溝mos管m2的一端引腳連接，雙n溝mos管m2的另一端引腳接地；所述匹配電阻r3的另一端與雙n溝mos管m3的一端引腳連接，雙n溝mos管m3的另一端引腳接地；所述匹配電阻r4的另一端與雙n溝mos管m4的一端引腳連接，雙n溝mos管m4的另一端引腳接地；所述雙向tvs管d1的另一端接地；所述雙n溝mos管m1、雙n溝mos管m2、雙n溝mos管m3和雙n溝mos管m4還與ct匹配電阻控制模塊連接。

5、前述的用于bms中的soc狀態(tài)估計系統(tǒng)，所述直流偏置電路包括運算放大器op、4個阻值相同的電阻r5、電阻r6、電阻r7和電阻r8；所述運算放大器op的同相輸入端分別與電阻r5的一端以及電阻r6的一端連接，所述電阻r5的另一端與電流轉電壓模塊的輸出端連接，所述電阻r6的另一端連接2.5v基準電壓；所述運算放大器op的反相輸入端與電阻r7的一端以及電阻r8的一端連接，所述電阻r7的另一端接地，所述電阻r8的另一端與運算放大器op的輸出端連接。

6、前述的用于bms中的soc狀態(tài)估計系統(tǒng)，所述ct匹配電阻控制模塊包括電壓比較器cp1、電壓比較器cp2、電壓比較器cp3、電壓比較器cp4、或門or1、或門or2、或門or3、或門or4、或門or5、或門or6、雙向移位寄存器u1和雙向移位寄存器u2；所述電壓比較器cp1的同相輸入端、電壓比較器cp2的反相輸入端、電壓比較器cp3的反相輸入端和電壓比較器cp4的同相輸入端分別與運算放大器op的輸出端連接；所述電壓比較器cp1的反相輸入端連接3v基準電壓，電壓比較器cp1的輸出端分別與或門or1的一輸入端以及雙向移位寄存器u1的s0的引腳連接；所述電壓比較器cp2的同相輸入端連接2.6v基準電壓，電壓比較器cp2的輸出端分別與或門or1的另一輸入端以及雙向移位寄存器u1的s1引腳連接；所述或門or1的輸出端與雙向移位寄存器u1的cp引腳連接；所述電壓比較器cp3的同相輸入端連接2v基準電壓，電壓比較器cp3的輸出端分別與或門or2的一輸入端以及雙向移位寄存器u2的s0的引腳連接；所述電壓比較器cp4的反相輸入端連接2.4v基準電壓，電壓比較器cp4的輸出端分別與或門or2的另一輸入端以及雙向移位寄存器u2的s1引腳連接；所述或門or2的輸出端與雙向移位寄存器u2的cp引腳連接；所述或門or3的兩輸入端分別與雙向移位寄存器u1的q0引腳和雙向移位寄存器u2的q4引腳連接，或門or3的輸出端與雙n溝mos管m4的信號接收端連接；所述或門or4的兩輸入端分別與雙向移位寄存器u1的q1引腳和雙向移位寄存器u2的q5引腳連接，或門or4的輸出端與雙n溝mos管m3的信號接收端連接；所述或門or5的兩輸入端分別與雙向移位寄存器u1的q2引腳和雙向移位寄存器u2的q6引腳連接，或門or5的輸出端與雙n溝mos管m2的信號接收端連接；所述或門or6的兩輸入端分別與雙向移位寄存器u1的q3引腳和雙向移位寄存器u2的q7引腳連接，或門or6的輸出端與雙n溝mos管m1的信號接收端連接。

7、前述的用于bms中的soc狀態(tài)估計系統(tǒng)的估計方法，包括如下步驟：

8、步驟1、電池開始工作時，soc估計模塊獲取電池組的開路電壓voc，并依據(jù)預存儲的電池模型及voc數(shù)據(jù)計算電池soc值，并將其作為初始值soc0；

9、步驟2、電池開始工作后，電流信號調理電路通過自適應電阻切換實現(xiàn)寬范圍電流ib的檢測，隨后soc估計模塊根據(jù)電流ib和安時積分法計算任意時刻電池的soc值。

10、前述的用于bms中的soc狀態(tài)估計系統(tǒng)的估計方法，所述任意時刻電池的soc值計算具體過程如下：

11、步驟2.1、獲取電流調理電路中雙n溝mos管m1、雙n溝mos管m2、雙n溝mos管m3和雙n溝mos管m4的驅動信號狀態(tài)值，進而確定電流轉電壓模塊中電流互感器ct的等效匹配電阻值rct；

12、步驟2.2、獲取電流調理電路中運算放大器op輸出端信號v1的值，依據(jù)vb＝v1-2.5得出電流轉電壓模塊輸出端信號vb的值；

13、步驟2.3、依據(jù)電流互感器ct電流衰減系數(shù)kct和ct等效匹配電阻rct，計算電池電流ib＝vb/kctrct；

14、步驟2.4、應用安時積分法計算k時刻的soc的增量，即計算δsock＝ib(k)t的值；其中：k為增量的計算時刻，t為增量計算的間隔時間，k時刻的對應時間tk＝kt；

15、步驟2.5、bms依據(jù)sock＝sock-1+ib(k)t計算k時刻的soc值，其中：k≥1。

16、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

17、1、本發(fā)明在電池組運行之前，通過測量電池組的開路電壓計算電池每次工作時的初始狀態(tài)；工作開始后，通過高精度測量電池組的充放電電流并進行時間的積分，獲得電池狀態(tài)的變化量，從而計算出電池運行時任意時間的狀態(tài)值，由此本發(fā)明通過結合開路電壓法和安時積分法實現(xiàn)電池的soc檢測，具有簡單實用，結果準確的優(yōu)點。

18、2、本發(fā)明的電流調理電路能依據(jù)電池電流ib值的大小，自動調整ct的匹配電阻大小，確保ib轉換后的電壓信號vb處于合適的電壓范圍；本發(fā)明的電流調理電路實現(xiàn)了充電模式電流和放電模式一體化檢測，具有結構簡單可靠，成本低等優(yōu)勢。此外，基于充放電電流一體化檢測，bms實現(xiàn)充電模式、放電模式和充放電工況下soc的快速準確估計，提高電池的壽命和安全運行。