[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

一種鋰電池能量狀態估算方法，其包括以下步驟：步驟1、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；步驟2、采用電池全過程放電法進行分階段放電，第一階段在非標準工況下放電，第二階段在標準工況下放電，獲得電池第一階段和第二階段放電的電能和熱能的參數；步驟3、計算得到電池第一階段和第二階段放電釋放的能量以及全過程釋放的能量總和；步驟4、利用能量總和數據進行函數擬合得到電池最大可用能量E_max以及E_loss(I,T₁)的數學表達式；步驟5、將上述的參數及表達式代入步驟1，結合采集數據對能量狀態SOE進行實時估算。本發明在綜合考慮了電能、熱能和損失能量對電池能量狀態估算影響的情況下，獲得準確的鋰電池能量狀態。

技術領域

本發明涉及到鋰電池技術領域，具體涉及到一種鋰電池能量狀態估算方法。

背景技術

電池狀態一般以電池剩余電量進行表征，可以從容量或者能量的角度進行描述，前者表示剩余容量占額定容量的比值，即電池荷電狀態(SOC)；后者表示剩余可用能量占總能量的比值，即電池能量狀態(SOE)。由于SOC描述的是電量變化的情況，同時與端電壓之間存在較強的耦合關系，采用SOC預測與功率直接相關的參數時易于導致較大的預測誤差。而SOE則與功率參數線性相關，因此在實際應用中，采用SOE對電池的續駛里程、續航時間等進行衡量和估算，將是一種較為精確的方法。

但是目前電池能量狀態估算精度仍然不高，一方面是計算模型不精確，電池變工況運行時，其電學、熱學參數均發生變化，上述變化對電池所帶來的損失能量暫時沒有得到較為完善的考慮；另一方面，電池初始能量狀態的估算也未形成較好的方案，導致目前整體估算精度仍然較低。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰電池能量狀態估算方法，以解決鋰電池能量狀態估算不精確的問題。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種鋰電池能量狀態估算方法，其包括以下步驟：

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)