电池组的电池单体SOC和容量估计算法的选择方法技术

本发明专利技术公开了一种电池组的电池单体SOC和容量估计算法精度选择的方法，包括以下步骤：结合电池单体的容量和SOC估计误差，计算电池组容量估计误差的大小，然后根据电池组的一致性的特点(容量之间差异和SOC之间差异)来估算电池单体的容量与电池组容量的比值的大小，计算出电池单体SOC和容量估计误差的范围，最后根据电池单体SOC和容量估计误差的范围选择电池单体SOC和容量估计算法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池管理
，具体涉及电池单体SOC和容量估计算法的选择方法。
技术介绍
锂离子电池荷电状态(SOC,StateofCharge)反映电池的剩余电量，健康状态(SOH,StateofHealth)反映电池的老化情况。电池组容量的大小关系到成组电池的能量密度和电动汽车的最大行驶里程，对于电池组容量进行估计是电池管理系统的重要功能之一。为了保证对电动汽车剩余行驶里程的估计，需要对电池组容量估计误差提出相应的要求。现有技术中存在多种基于不同数学模型的电池单体的SOC和SOH的在线估计方法，能达到的精度各有不同，实现的难度也不相同。例如，比较常用的SOC估计方法包括加权融合算法、卡尔曼滤波算法以及不同类型的观测器等。对SOH的估计方法有电压微分法、内阻测量法以及容量增量法。通常估计方法达到的精度越高，实现难度越大，需要进行的计算越复杂，对电池管理系统的要求也越高。在实际应用中面临着对这些估计方法进行选择的问题。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种电池单体SOC和容量估计算法的选择方法。一种电池组的电池单体SOC和容量估计算法的选择方法，包括如下步骤：S1：建立电池单体的容量和SOC估计误差与电池组容量估计误差的关系；S2：定义参数RC为电池单体的容量与电池组容量的比值，根据电池组的一致性的特点，即容量之间差异和SOC之间差异，估算参数RC的大小；S3：根据步骤S1建立的关系及步骤S2估算的参数RC的大小，对特定的电池组估计容量误差目标，计算电池单体SOC和容量估计误差的范围；以及S4：根据该电池单体SOC和容量估计误差的范围选择电池单体SOC和容量估计算法。本专利技术将电池组容量估计误差与电池单体的容量和SOC的估计误差建立定量关系，当电池管理系统给出一个需要的电池组估计容量误差目标，可以选择合适精度的电池单体容量估计方法和SOC估计方法。因此，本专利技术对电池管理系统的电池单体SOC和容量估计算法精度的选择是基于电池组容量估计误差的要求，从而避免了盲目提高估计算法精度，无必要的增加电池管理系统的复杂程度和运算量的问题，优化了电池管理系统的设计。附图说明图1为本专利技术实施例只考虑电池单体SOC估计误差的容量-电量散点图。图2为本专利技术实施例只考虑电池单体容量估计误差的容量-电量散点图。图3为本专利技术实施例考虑电池单体SOC和容量估计误差的容量-电量散点图。图4为本专利技术实施例参数RC与电池组SOC和容量分布的关系图。图5为本专利技术实施例电池组容量估计误差、电池单体的容量和SOC的估计误差关系图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的电池组的电池单体SOC和容量估计算法的选择方法作进一步的详细说明。首选，对本专利技术说明书中涉及的一些名词进行解释。本专利技术说明书中提到的“电量”(electriccharge)是指电池在某一时刻具有的实际电量。本专利技术说明书中提到的“容量”(capacity)是指电池在完全充电状态具有的实际电量，也就是电池能够存储的最大电量。本专利技术说明书中提到的“荷电状态”(SOC)，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的电池所具有的电量与电池完全充电状态时具有的电量的比值，取值范围为0～1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。本专利技术说明书中提到的“健康状态”(SOH)代表的是电池实际容量与初始容量的比值。电池在出厂时的容量为初始容量，随着电池的不断使用，电池的实际容量会逐渐减少。本专利技术实施例提供一种电池组的电池单体SOC和容量估计算法的选择方法，包括如下步骤：S1：建立电池单体的容量和SOC估计误差与电池组容量估计误差的关系；S2：定义参数RC为电池单体的容量与电池组容量的比值，根据电池组的一致性的特点，即容量之间差异和SOC之间差异，估算参数RC的大小；S3：根据步骤S1建立的关系及步骤S2估算的参数RC的大小，对特定的电池组估计容量误差目标，计算电池单体SOC和容量估计误差的范围；以及S4：根据该电池单体SOC和容量估计误差的范围选择电池单体SOC和容量估计算法。该电池组优选为串联电池组。在理论上，由相同电池单体串联而成的串联电池组的容量等于电池单体的容量。但在实际应用中，组成电池组的各电池单体存在着不一致性，不同电池单体的容量和电量都会存在差异。因此，在相同时刻，不同电池单体的剩余放电电量不同。对电池组进行放电时，剩余放电电量最小的电池单体会最先达到放空电量状态，如果此时继续对电池组放电，就会出现电池单体过放的情形。下文将该剩余放电电量最小的电池单体的该剩余放电电量简称为“最小剩余放电电量”。所以，为避免过放情形，电池组可以放电的最大电量为该最小剩余放电电量。同样，由于电池单体存在不一致性，不同电池单体的剩余充电电量不同。对电池组进行充电时，剩余充电电量最小的电池单体会最先达到充满电量状态，如果此时继续对电池组充电，就会出现电池单体过充的情形。下文将该剩余充电电量最小的电池单体的该剩余充电电量简称为“最小剩余充电电量”。所以，为避免过充情形，电池组可以充电的最大电量为该最小剩余充电电量。为避免由电池组中多个电池单体之间存在不一致性导致的某个电池单体的过充或过放情形，本专利技术实施例该电池组的容量是在标准环境温度下(25℃)，以电池单体容量标定电流，从电池组一节电池单体为充满电量状态(其他电池单体处在非过充状态)放电到一节电池单体为放空电量状态(其他电池单体处在非过放状态)这一过程中电池组释放的总电量。因此该电池组容量即为该最小剩余放电电量和该最小剩余充电电量之和，即满足 C p a c k = min 1 ≤ i ≤ n ( SOC i × C i ) + min 1 ≤ i ≤ n ( ( 1 - SOC 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组的电池单体SOC和容量估计算法的选择方法，包括如下步骤：S1：建立电池单体的容量和SOC估计误差与电池组容量估计误差的关系；S2：定义参数RC为电池单体的容量与电池组容量的比值，根据电池组的一致性的特点，即容量之间差异和SOC之间差异，估算参数RC的大小；S3：根据步骤S1建立的关系及步骤S2估算的参数RC的大小，对特定的电池组估计容量误差目标，计算电池单体SOC和容量估计误差的范围；以及S4：根据该电池单体SOC和容量估计误差的范围选择电池单体SOC和容量估计算法。

【技术特征摘要】
1.一种电池组的电池单体SOC和容量估计算法的选择方法，包括如下步骤：
S1：建立电池单体的容量和SOC估计误差与电池组容量估计误差的关系；
S2：定义参数RC为电池单体的容量与电池组容量的比值，根据电池组的一致性的特点，
即容量之间差异和SOC之间差异，估算参数RC的大小；
S3：根据步骤S1建立的关系及步骤S2估算的参数RC的大小，对特定的电池组估计容量误
差目标，计算电池单体SOC和容量估计误差的范围；以及
S4：根据该电池单体SOC和容量估计误差的范围选择电池单体SOC和容量估计算法。
2.如权利要求1所述的电池组的电池单体SOC和容量估计算法的选择方法，其特征在
于，具有最小剩余放电电量的电池单体为电池单体B，具有最小剩余充电电量的电池单体为
电池单体A，该电池单体的容量和SOC估计误差与电池组容量估计相对误差的关系为：
E r e l = C A _ e s t + C B _ e s t C p a c k × α % + β % ]]>其中，α％为电池单体SOC的绝对估计误差，β％为电池单体容量的相对估计误差，CA_est为电池管理系统估计得到的电池单体A的容量，CB_est为电池管理系统估计得到的电池单体B
的容量，Cpack是电池组容量。
3.如权利要求2所述的电池组的电池单体SOC和容量估计算法的选择方法，其特征在
于，在该步骤S2中，该参数RC满足：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高尚，欧阳明高，冯旭宁，卢兰光，郑岳久，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11