[發明專利]電池的電氣狀態監測系統和電氣狀態監測方法

有效

• 申請號: 201610285418.0
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN107340476B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 單聯柱
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: G01R31/382
• 分類號: G01R31/382
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

本發明提供了一種僅利用電池的日常應用數據來監測電池較精確的電氣狀態的電池的電氣狀態監測系統和方法，所述電氣狀態監測系統包括提供當前或未來的電池充放電控制指令的充放電控制指令部；電氣特性取得部，基于電池的等效電路建立電氣狀態模型，根據電氣狀態模型計算規定時間段內的電池充放電時的參數值與實際的充放電時的參數值的差值之和并將其作為誤差，根據誤差對電氣狀態模型進行優化，使得誤差小于規定的閾值，根據優化后的電氣狀態模型取得電池的電氣特性參數；和SOC取得部，響應電池充放電控制指令利用取得的電氣特性參數，根據優化后的電氣狀態模型來對電池的充放電進行模擬，對模擬出的充放電電流進行統計而取得電池的SOC值。

技術領域

本發明涉及一種電池的電氣狀態監測系統和電氣狀態監測方法，特別是涉及僅利用電池的日常應用數據來監測得到電池較精確的電氣狀態的電氣狀態監測系統和電氣狀態監測方法。

背景技術

電池在數字化社會中的用途越來越廣泛。尤其在對排放、噪音水平、尺寸等要求較苛刻的領域，電池往往是不可替代的。

電池的電氣狀態包括內部的電氣特性、充電狀態(SOC,State of Charge)等，其中內部的電氣特性包括電池的內阻、內部電容、內部電感等，充電狀態代表電池的剩余電能。

作為設備或系統的能量源，電池的供電能力直接決定了設備的功率和續航水平，為了有效的利用電能，在電池的日常使用過程中，必須對電池的SOC進行監測，得到電池的剩余電量，方便對充電進行計劃和管理。在電池的充電計劃受到較大限制的應用場合，電池的剩余電量直接關系到設備的工作計劃是否能夠順利執行，比如在大規模的電池儲能系統應用于電網調峰或者新能源發電的并網接入的情況下，電池的剩余電量直接關系到其調峰能力和新能源發電的接入能力。

由于隨著電池的充放電以及時間的推移電池內部會發生劣化，電池的健康狀態(SOH，State Of Health)在電池的日常應用中也是必須被監測的。這一點隨著越來越多的電池安全事故的產生，已經成為共識。而電池的電氣狀態是估計電池健康狀態的前提。電池的電氣狀態包括電池的內部的電氣特性(即內阻、內部電容、內部電感等的狀態)和充電狀態SOC。

而如果電池的電氣狀態未知或電氣狀態的計算誤差較大，例如SOC有較大誤差，則影響電池正常的充電計劃，引起對電池的過充電或過放電，降低電池的壽命。

由于單個電池單元的容量有限，在實際應用中，往往將多個電池單元連接在一起使用，在此情形中如果電氣狀態未知或電氣狀態的計算誤差較大，那么將影響多個電池之間的充放電均衡，使部分電池被過充電或過放電，加速劣化速度，降低電池組的整體的穩定性和安全性。

作為獲得電池的電氣狀態的現有技術，例如有專利文獻US2015/0226807A1(專利文獻1)和專利文獻CN201680795A(專利文獻2)所公開的技術。

在專利文獻1中，提出了一種估計電池內部電阻和SOC的方法，主要方法是利用電池充放電的歷史數據，建立一個電池SOC、電池內阻以及電池充放電負荷的函數關系。通過在線檢測的方法來檢測出電池內阻和電池充放電負荷，并將這些數據輸入到上述建立的函數關系中來計算電池的SOC。

在專利文獻2中，提出了一種估計電池電氣狀態的方法，該方法首先將一個一階的電路結構作為電池的等效電氣狀態模型，并根據歷史的充放電電流和端電壓，以及卡爾曼濾波器算法來估計該等效電氣狀態模型中電阻和電容的值。

發明內容