一种锂电池组SOC测定方法技术

本发明专利技术涉及一种锂电池组SOC测定装置及方法，属于新能源测控领域。该方法针对锂电池组SOC测定目标，通过构建锂电池组针对性电池维护与测试系统（Battery Maintenance and Test System，BMTS）平台准确测定SOC值；通过RS485总线机制实现其组网控制，并配备有嵌入式监视与控制通用系统（Monitor and Control Generated System，MCGS）和工控机（Industrial Personal Computer，IPC）实现本地控制和远程控制；增加航空头并分配跳线识别码以提高对多种锂电池组的适应性；通过在主充放电回路中增设独立保护单元IPU以实现三级保护。该方法在恒流CC放电基础上，融入串联充电转均衡充电过程以提高锂电池组容量利用效率；通过恒流（Constant Current，CC）充电转恒压（Constant Voltage，CV）充电模式切换解决每个电池单体的电量充满问题，实现对SOC值的有效测定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂电池组SOC测定装置及方法，该方法针对锂电池组SOC测定，通过构建锂电池组的针对性电池维护与测试系统（BatteryMaintenanceandTestSystem，BMTS）平台准确测定SOC值；通过RS485总线机制实现其组网控制，并配备有嵌入式监视与控制通用系统（MonitorandControlGeneratedSystem，MCGS）和工控机（IndustrialPersonalComputer，IPC）实现本地控制和远程控制；增加航空头并分配跳线识别码以提高对多种锂电池组的适应性；通过在主充放电回路中增设独立保护单元IPU以实现三级保护；该方法在恒流CC放电基础上，融入串联充电转均衡充电过程以提高锂电池组容量利用效率；通过恒流（ConstantCurrent，CC）充电转恒压（ConstantVoltage，CV）充电模式切换解决每个电池单体的电量充满问题，实现对SOC值的有效测定；该方法是一种基于现代控制理论的动力锂电池组SOC值测定方法，属于新能源测控领域。
技术介绍
近年来，锂电池工作性能得到不断提高，由于其内部阳极、隔膜、阴极和电解液材料的不断提高；生产工艺和其他因素的提高同样起到了非常重要的作用，使得锂电池成为最有希望的可充电电池；锂电池具有高工作电压、高能量密度、高体积密度、容量大、自放电率小等优点，因此越来越多地成组应用于动力能量供应领域，逐渐代替镉镍电池成为主要动力能量供应源。然而，锂电池动力成组应用的安全问题备受关注，其中不合理的能量管理将直接影响其容量使用效率和寿命，甚至引发严重事故；在整个锂电池生命周期中，配套能量管理设备中的核心参数SOC控制将影响动力供能效果，因此，实时监测SOC值并基于此评估整个锂电池组的工作性能是非常必要的；状态参数SOC值是以锂电池组为基础的大功率储供能系统的重要因素，无论在各种能量供应动力应用中，该参数的在线监测都是其配套能量管理设备能量管理中不可或缺的一部分；由于锂电池组中单体间差异，配套能量管理设备中的SOC估算越来越具有挑战性，而这些问题需要在有限的计算资源需求条件下解决；尤其是在动力应用环境中，锂电池组的SOC测定是非常重要的，然而由于配套能量管理设备的不成熟能量管理，尤其是SOC准确估算的技术瓶颈，带来的安全隐患问题严重制约了其发展；经历了波音787、电动汽车、电动公交车等由于锂电池因素引发的安全事故，其高稳定性和可靠性遭到担心和质疑，严重阻碍了锂电池的动力成组应用。构建锂电池组SOC准确测定平台，运用现代控制理论和总线技术重要解决途径，在提高精度和降低计算量间寻求最佳平衡点，不断优化和改进；通过在国家知识产权局库中查询与本项目相关的专利技术专利，已有专利只针对锂电池单体SOC估算做出申请，关于锂电池动力成组SOC测定装置和方法未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有SOC测定方法的不足，提供一种锂电池组SOC测定装置及方法，解决锂电池动力成组应用的SOC准确测定问题。本专利技术主要通过构建锂电池组BMTS平台准确测定SOC值；通过RS485总线机制实现其组网控制，并配备有嵌入式MCGS和IPC实现本地控制和远程控制；增加航空头并分配跳线识别码以提高对多种锂电池组的适应性；通过在主充放电回路中增设独立保护单元IPU以实现三级保护；该方法在恒流CC放电基础上，融入串联充电转均衡充电过程以提高锂电池组容量利用效率；通过恒流CC充电转恒压CV充电模式切换解决每个电池单体的电量充满问题，实现对SOC值的有效测定。本专利技术是基于本地控制和远程控制相结合方式，实现的动力锂电池组SOC测定方法，具有较强的环境适用性；针对动力锂电池组工作特征，本专利技术进行针对性BMTS平台构建，实现动力锂电池组SOC的准确测定；本专利技术锂电池组BMTS平台中充电过程电动势来源于1个大功率充电电源和14个小功率充电电源，大功率充电电源在经由继电器基础上通过总充放航空头与锂电池组相连，小功率充电电源在经由继电器基础上通过均衡充电航空头与锂电池组的各个电池单体相连；放电过程通过电子负载和继电器控制实现，电子负载经由放电继电器与锂电池组相连；本专利技术构建锂电池组SOC测定装置，在本地单元实现第一级保护，在IPC远程控制中实现第二级保护，通过在主充放电回路中增设独立保护单元IPU以实现三级保护；针对动力工况特点，本专利技术在恒流CC放电基础上，锂电池组SOC测定方法中融入串联充电转均衡充电过程以提高锂电池组容量利用效率；在两大环节中，通过CC转CV模式切换解决每个电池单体的电量充满问题，实现对SOC值的有效测定；本专利技术可对动力锂电池组SOC值进行准确测定，具有计算简洁、工况适应性好和精度高的优点。附图说明图1是本专利技术实现锂电池组SOC测定的BMTS平台结构图。图2是本专利技术的BMTS平台航空头接线示意图。图3是本专利技术的SOC测定过程示意图。具体实施方式以下将对本专利技术的结合S-ECM模型和RP-UKF算法的动力锂电池组SOC测定方法结合附图作进一步的详细描述；本专利技术针对锂电池动力成组应用时SOC测定问题，构建锂电池组BMTS平台，通过RS485总线机制实现其组网控制，并配备有嵌入式MCGS和IPC实现本地控制和远程控制；增加航空头并分配跳线识别码以提高对多种锂电池组的适应性；通过在主充放电回路中增设独立保护单元IPU以实现三级保护；该方法在恒流CC放电基础上，融入串联充电转均衡充电过程以提高锂电池组容量利用效率；通过CC充电转CV充电模式切换解决每个电池单体的电量充满问题，构造SOC测定模型系统方案；为了更好的体现本专利技术，在本实施例中仅以航空锂电池组为例进行说明，但本领域技术人员应该熟知，根据本专利技术的技术思想可以实现多种动力锂电池组的SOC测定；以下对动力锂电池组SOC测定方法的实现步骤进行详细说明。参见图1，本专利技术的动力锂电池组SOC测定方法中所设计的BMTS平台具有：通过使用大功率数控电源来模拟航空动力系统发电机输出过程，通过小功率数控电源实现均衡充电过程，通过使用电子负载来模拟飞机中各个负载子系统的能量消耗过程；通过使用数据采集与存储子系统来记录电压、电流和温度值，同样也用于在线能量管理设备能量管理的SOC估算实现过程的参考；高精度电流传感器在BMTS平台中得到应用，精度为0.10%，通过在IPC中进行C#编程，利用RS485总线实现BMTS平台中各硬件设备子部件的控制；该BMTS平台实现了动力锂电池组的充电、放电和循环充放电过程，实现了动力锂电池组的SOC测定；BMTS平台对各种信号的采样、通信及处理方法如下所示。(1)信号采样：锂电池组电压信号检测采用集成于数字电源上的高精度电压表检测，其AD采样位数为16，采样完成后的数字量基于SCPI协议传输给上位机，以提高信号传输的抗干扰能力；锂电池组的电压范围为0.00-33.00V，使用0.00-35.00V的测量范围，电池单体电压范围为0.000-4.150V，使得其成组端电压和各单体电池电压采样量程分别如下式所示。(1)。在用于SOC状态测定的BMTS平台中，由于使用16位AD进行采样，动力锂电池组的端电压和各单体电压最终采样分辨力如下式所示。(2)。(2)抗干扰与识别码设计：为了降低线组损耗所造成的检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池组SOC测定装置及方法，其特征在于，构建锂电池组针对性电池维护与测试系统（Battery Maintenance and Test System，BMTS）平台，在现有数控电源和电子负载部件基础上，基于RS485总线机制，设计组网结构控制系统，增设航空头并分配跳线识别码以提高对多种锂电池组的适应性，引入嵌入式监视与控制通用系统（Monitor and Control Generated System，MCGS）和工控机（Industrial Personal Computer，IPC）以增加控制方式，增添独立保护单元（Independent Protection Unit，IPU）以提高安全保障性能，全面准确地进行锂电池组SOC测定；提出锂电池组SOC测定方法以实现成组SOC状态的评测，融入阶段性成组充电与均衡单体充电过程以提高充电效率，结合恒流（Constant Current，CC）充电转恒压（Constant Voltage，CV）充电模式切换，通过成组串联放电过程以测定SOC状态和能量储存能力，基于过程监测并结合安时积分法（Ampere‑hour，Ah）实现整组SOC值测定。...

【技术特征摘要】
1.一种锂电池组SOC测定装置及方法，其特征在于，构建锂电池组针对性电池维护与测试系统（BatteryMaintenanceandTestSystem，BMTS）平台，在现有数控电源和电子负载部件基础上，基于RS485总线机制，设计组网结构控制系统，增设航空头并分配跳线识别码以提高对多种锂电池组的适应性，引入嵌入式监视与控制通用系统（MonitorandControlGeneratedSystem，MCGS）和工控机（IndustrialPersonalComputer，IPC）以增加控制方式，增添独立保护单元（IndependentProtectionUnit，IPU）以提高安全保障性能，全面准确地进行锂电池组SOC测定；提出锂电池组SOC测定方法以实现成组SOC状态的评测，融入阶段性成组充电与均衡单体充电过程以提高充电效率，结合恒流（ConstantCurrent，CC）充电转恒压（ConstantVoltage，CV）充电模式切换，通过成组串联放电过程以测定SOC状态和能量储存能力，基于过程监测并结合安时积分法（Ampere-hour，Ah）实现整组SO...

【专利技术属性】
技术研发人员：王顺利，尚丽平，李占锋，李建超，袁会芳，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51