[發明專利]一種鋰電池能量狀態估算方法

有效

• 申請號: 201710859551.7
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107677965B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 林仕立;宋文吉;呂杰;陳明彪;馮自平;陳永珍
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: G01R31/3842
• 分類號: G01R31/3842
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江;朱聰聰

1.一種鋰電池能量狀態估算方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、將鋰電池放電過程的能量分為電能、熱能以及損失能量三部分，在考慮電能、熱能和損失能量的基礎上，建立鋰電池能量狀態的數學估算模型為：

其中，SOE(k)為當前時刻電池能量狀態，SOE(k-1)為上一時刻電池能量狀態，t_k、t_k-1分別為當前時刻和上一時刻時間值，u為電池端電壓，i為放電電流且取正值，R為電池內阻，E_max為電池最大可用能量，E_loss(i,T)為電池的損失能量，E_sum(i,T)為電池釋放的電能和熱能的總和；

步驟2、采用電池全過程放電法獲得電池的電能和熱能參數：以放電截止電壓a₁V，上限截止溫度b₁℃作為放電截止條件，放電過程分為兩個階段，第一階段：電池在非標準放電工況下放電直至達到截止條件，記錄第一階段電池的電能和熱能的參數；第二階段：第一階段結束后，電池靜置，待電池溫度恢復至額定溫度，采用標準放電工況對電池進行放電直至達到截止條件，記錄第二階段電池的電能和熱能參數；

步驟3、利用上述電能和熱能的參數，分別得到至少兩組電池在放電過程中第一階段消耗的電能W_e1(i,T)和熱能W_h1(i,T)，第二階段消耗的電能W_e2(i,T)和熱能W_h2(i,T)，則

W_e1(i,T)＝u₁×i₁×Δt (2)；

W_h1(i,T)＝i₁²×R₁×Δt (3)；

并得到電池第一階段釋放的能量：

W_e2(i,T)＝u₂×i₂×Δt (5)；

W_h2(i,T)＝i₂²×R₂×Δt (6)；

并得到電池第二階段釋放的能量：

電池的總放電電能為：E(i,T)＝E_sum(i,T)+E'_sum(i,T)

其中，Δt＝t_k-t_k-1，u₁和i₁分別為第一階段時電池端電壓和放電電流，u₂和i₂分別為第二階段時電池端電壓和放電電流，電池內阻R為電池歐姆內阻和極化內阻的總和；

步驟4、利用至少兩組E(i,T)數據進行函數擬合，并獲得擬合函數的最大值E(i,T)_max，從而電池最大可用能量即為：E_max＝E(i,T)_max (8)；

則可知電池在T時刻損失能量為：

E_loss(I,T₁)＝E_max-E_sum(I,T₁) (9)；

步驟5、將式(4)、(8)和(9)代入式(1)中，即可得到T時刻電池的能量狀態SOE(k)。

2.根據權利要求1所述的鋰電池能量狀態估算方法，其特征在于：SOE為100％的狀態定義為電池滿充狀態，也即在標準充電工況下，采用先恒流后恒壓的方式對電池進行充電直至充電電流小于0.02C，此時認為SOE為100％；SOE為0％的狀態定義為電池最大可用能量E_max全部消耗的狀態。

3.根據權利要求1所述的鋰電池能量狀態估算方法，其特征在于：電池初始能量狀態SOE(0)通過電池當前的荷電狀態SOC(0)得到，其關系式為：

SOE(0)＝m×SOC(0)+n (10)；

其中，m、n為SOE和SOC曲線的耦合系數。