[發明專利]鋰離子電池的荷電狀態在線估計方法及系統

在審

• 申請號: 201711078824.0
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107748336A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 盧蘭光;周雪亮;沈萍;韓雪冰;歐陽明高;李建秋
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 張潤

技術領域

本發明涉及電池管理技術領域，特別涉及一種鋰離子電池的荷電狀態在線估計方法及系統。

背景技術

鋰離子電池模組和/或系統的SOC(State of Charge，荷電狀態)，反映電池模組和/或系統的剩余電量，電池模組和/或系統的當前SOC的狀態將影響BMS(Battery Management System，電池管理系統)對電動汽車的能量管理決策，如純電動汽車的電池組充電、混合動力汽車的電池組能量分配等。因此電池模組和/或系統的荷電狀態估計是BMS最重要的功能之一。

目前，比較常用的單體SOC估計方法包括：擴展卡爾曼濾波法、無跡卡爾曼濾波算法、自適應濾波法、滑膜觀測器法、開路電壓查表法等。但是，電池模組和/或系統是由眾多電池單體電池模組和/或系統是由眾多電池單體組成的，由于各個單體之間存在容量差異性、剩余電量差異性，從而單體SOC無法直接等同于模組/系統SOC。

此外，根據單體SOC與模組/系統SOC的關系，可以分別估計各個單體的SOC，然后根據電池成組SOC的定義確定電池模組和/或系統SOC，但是在沒有均衡的情況下，放電時成組和/或系統單體容量和SOC的不一致性必然導致電池組和/或系統中某個或某些單體沒有剩余電量(設為單體A)，其他單體仍有剩余電量，但此時電池組不能進行放電，否者會導致電池組壽命大大減少，甚至造成安全問題。同時，某個或某些電池單體充滿電池時(設為單體B，B不為A)，其他單體仍有可充電的空間，但是，單電池組和/或系統不能繼續進行充電。

在相關技術中，規定電池組和/或的容量為CPack＝min(SOC·C)+min((1-SOC)·C)，CPack為電池組容量，SOC為由電池組和/或系統內全體單體SOC構成的向量，C為由電池組和/或系統內全單體容量構成的向量，運算符號min()代表對向量內的元素求最小值，運算符·代表向量間元素的對應相乘，電池組和/或系統的SOC值可以表示為SOCPack就是電池組和/或系統的SOC，然而，這種方法的計算量較大，需要計算出電池組和/或系統內所有單體電池的容量和單體SOC的對應關系找出min(SOC·C)，而且比較成容易形成誤差，計算量大。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種鋰離子電池組和/或系統的荷電狀態在線估計方法，該方法可以有效提高估計的工作效率，即保證了準確性，也節省了計算時間。

本發明的另一個目的在于提出一種鋰離子電池組和/或系統的荷電狀態在線估計系統。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種鋰離子電池的荷電狀態在線估計方法，包括以下步驟：獲取鋰離子電池組和/或系統內的所有單體電池的電壓經過比較后提取單體電池的最高端電壓V_max和提取所述鋰離子電池組和/或系統的內的電池單體的最低端電壓V_min；根據所述單體電池最高端電壓V_max、電流等參數估計得到荷電狀態SOC₁，并且根據所述單體電池最低端電壓V_min、電流等參數估計得到荷電狀態SOC₂；根據所述荷電狀態SOC₁和荷電狀態SOC₂融合得到所述鋰離子電池組和/或系統的當前荷電狀態。

本發明實施例的鋰離子電池的荷電狀態在線估計方法，可以通過獲取鋰離子電池組和/或系統的電池單體的最高端電壓V_max和最低端電壓V_min，分別得到對應的荷電狀態SOC₁和荷電狀態SOC₂，再根據融合算法將荷電狀態SOC₁和荷電狀態SOC₂融合，得到當前荷電狀態，從而不需要獲取所有單體的荷電狀態，不僅有效提高估計的工作效率，而且還可以保證計算的準確性，節省計算時間，簡單易實現。

另外，根據本發明上述實施例的鋰離子電池組和/或系統的荷電狀態在線估計方法還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，通過融合公式得到所述當前荷電狀態，所述融合公式為：