一种基于电池放电倍率的SOC估算方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于电池放电倍率的SOC估算方法和装置，本发明专利技术通过表达SOC，考虑了放电倍率对SOC的影响，从而使得估算结果更加准确。并用卡尔曼滤波算法对改进后的安时计量法进行迭代消除累计误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于电池放电倍率的SOC估算方法，可以用于风光储联合发电用户端锂电池的SOC估算。
技术介绍
为了更加准确而科学地表征蓄电池的剩余容量，通常用荷电状态来表征蓄电池的剩余容量，即SOC(State Of Charge)，它是表征电池的剩余容量状态的重要参数，SOC不能直接从电池本身获得，而只能通过测量电池组的外特性参数(例如:电压、电流、内阻、温度、老化程度等)间接获得，准确估算蓄电池的SOC是一项重要而富有挑战性的任务。在风光储联合发电用户端，由于风力和光伏发电的发电功率需要依靠当地的风力和光照来决定，导致风光联合发电不具备连续性并且发电功率的波峰和波谷较为明显。因此，在风光储联合发电用户端通常需要安装储能设备来削峰填谷，当发电功率较大时，风光储联合发电设备向储能设备中充电，当发电功率较小时，储能设备放电，向用户或者电网提供电能。在风光储联合发电用户端，储能设备需要进行频繁的充放电，所以实时准确地获得电池组的SOC是设计风光储联合发电电池管理系统的重要前提。现有的SOC估算方法包括安时计量法。安时计量法又称为电流积分法，安时计量法的优势在于它将电池作为一个整体，不考虑电池的内部结构和电池温度、老化、自放电等内部因素的影响，而只考虑来自系统外部的影响。它通过对电流的积分得到从t0时刻到t1时刻所放出的电量Q，进而估算出任意时刻电池的剩余容量。安时计量法的计算公式为公式(1)，安时计量法测算SOC的计算公式为： S O C = SOC 0 - 1 Q n ∫ 0 t η i d t - - - ( 1 ) ]]>上式中，SOC0为初始SOC，Qn为电池可用容量，η为库伦效率，i为电池电流公式中电流符号在放电时为正，充电时为负。公式(1)的离散形式为： SOC t + 1 = SOC t - 1 Q n ∫ t t + 1 η i d t - - - ( 3 ) ]]>上式中，SOCt为t时刻的SOC值，Qn为电池可用容量，η为库伦效率，i为电池电流公式中电流符号在放电时为正，充电时为负。该公式可用于以t时刻为计算基准，估算t+1时刻的SOC值。虽然安时计量法计算简单，适用于各种电池，但是初始值和放电效率不好确定，电流测量不准会造成累积误差。公布号为CN103744027A的专利文献披露了一种基于卡尔曼滤波的自校正电池SOC估算方法，配合电池工作模型，使用卡尔曼滤波法不断对其进行迭代校正，修正计算过程中产生的误差，即可估算出准确的SOC值。公布号为CN10412250A的专利文献“一种电池的SOC估算方法”，在卡尔曼滤波的基础上，对SOC方程进行优化，引入了稳定和充放电倍率因素对SOC值的影响，提高了SOC估算的精确度。本专利技术的任务是进一步提高SOC估算精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于电池放电倍率的SOC估算方法，用以解决现有技术的SOC估算精度不够高的问题。同时，本专利技术还提供了一种电池SOC估算装置。为实现上述目的，本专利技术的方案包括：一种基于电池放电倍率的SOC估算方法，步骤如下：步骤1)，建立电池的荷电状态SOC方程 SOC t + 1 = SOC t - 1 Q ′ ∫ t t + 1 η i d t ]]>SOCt为t时刻的SOC值，SOCt+1为t+1时刻的SOC值，η为库伦效率，i为电池电流公式中电流符号在放电时为正，充电时为负；Q'为经过不同放电倍率下的容量补偿的电池可用容量；步骤2)，建立电池模型；步骤3)，根据建立的电池模型，通过卡尔曼滤波算法估算电池SOC。进一步的，Peukert经验公式如公式(4)所示：Int＝K (4)其中，I为电池的放电电流；t为电池的放电时间；n为与电池种类有关的常数(n>1)；K为与活性物质有关的常数；根据式(11)： n = - l g t 2 - l g t 1 l g I 2 - l g I 1 - - - ( 11 ) ]]>将n带入Peukert经验公式即可计算得出K的值；在己知n与K的值后，即可根据式(6)：恒流放电状态下电池的放电电量Q＝I1-nK (6)得出在不同放电倍率下的容量补偿Q'。进一步的，电池的状态空间模型的状态方程如下： SOC k + 1 u k + 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电池放电倍率的SOC估算方法，其特征在于，步骤如下：步骤1)，建立电池的荷电状态SOC方程SOCt+1=SOCt-1Q′∫tt+1ηidt]]>SOCt为t时刻的SOC值，SOCt+1为t+1时刻的SOC值，η为库伦效率，i为电池电流公式中电流符号在放电时为正，充电时为负；Q'为经过不同放电倍率下的容量补偿的电池可用容量；步骤2)，建立电池模型；步骤3)，根据建立的电池模型，通过卡尔曼滤波算法估算电池SOC。

【技术特征摘要】
1.一种基于电池放电倍率的SOC估算方法，其特征在于，步骤如下：步骤1)，建立电池的荷电状态SOC方程 SOC t + 1 = SOC t - 1 Q ′ ∫ t t + 1 η i d t ]]>SOCt为t时刻的SOC值，SOCt+1为t+1时刻的SOC值，η为库伦效率，i为电池电流公式中电流符号在放电时为正，充电时为负；Q'为经过不同放电倍率下的容量补偿的电池可用容量；步骤2)，建立电池模型；步骤3)，根据建立的电池模型，通过卡尔曼滤波算法估算电池SOC。2.根据权利要求1所述的一种基于电池放电倍率的SOC估算方法，其特征在于，Peukert经验公式如公式(4)所示：Int＝K (4)其中，I为电池的放电电流；t为电池的放电时间；n为与电池种类有关的常数(n>1)；K为与活性物质有关的常数；根据式(11)： n = - lg t 2 - lg t 1 lg I 2 - lg I 1 - - - ( 11 ) ]]>将n带入Peukert经验公式即可计算得出K的值；在己知n与K的值后，即可根据式(6)：恒流放电状态下电池的放电电量Q＝I1-nK (6)得出在不同放电倍率下的容量补偿Q'。3.根据权利要求2所述的一种基于电池放电倍率的SOC估算方法，其特征在于，电池的状态空间模型的状态方程如下： SOC k + 1 u k + 1 = 1 0 0 exp ( - T R 1 C ) SOC k u k + - T Q ′ R 1 ( 1 - exp ( - T R 1 C ) ) I k + w 1 ( k ) w 2 ( k ) - - - ( 33 ) ]]>系数A、B、C、D，如下所示： A = 1 0 0 exp ( - T R 1 C ) - - - ( 34 ) ]]> B = - T Q ′ R 1 ( 1 - exp ( - T R 1 C ) ) - - - ( 35 ) ]]> C = ∂ F ( SOC k ) ∂ SOC k - 1 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长江，黄明山，李如意，歹志阳，都正周，王晓换，贺姗姗，
申请(专利权)人：河南许继仪表有限公司，许继集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南;41