一种锂离子电池组单体间一致性评价方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池组单体间一致性评价方法，属于新能源测控领域。该方法针对锂离子电池组单体间一致性评价目标，提出并构建了一种平衡状态（State of Balance，SOB）评价模型，通过单体电压间均值、方差和变异系数的计算，实现了锂离子电池成组工作过程中平衡状态的有效评价；该方法在各单体电压期望值求取基础上，进行标准差求取以表征其波动性；该方法在标准差求取基础上，通过平方运算进行方差值求取以降低计算过程复杂度；该方法在均值和方差值求取基础上，通过变异系数的计算进行不一致程度的归一化表征；该方法在充分考虑锂离子电池成组工作基础上，结合平衡状态SOB评价模型构建，实现对锂离子电池组单体电压间的不一致程度描述。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池组单体间一致性评价方法
本专利技术涉及一种锂离子电池组单体间一致性评价方法，该方法针对锂离子电池组单体间一致性评价目标，综合考虑数学表征的准确度和计算复杂度，通过单体电压间均值、方差和变异系数的计算，提出并构建了一种平衡状态（StateofBalance，SOB）评价模型，实现了锂离子电池成组工作过程中平衡状态的有效评价；平衡状态SOB评价模型在各单体电压期望值求取基础上，进行标准差求取以表征其波动性；平衡状态SOB评价模型在标准差求取基础上，通过平方运算进行方差值求取以降低计算过程复杂度；平衡状态SOB评价模型在均值和方差值求取基础上，通过变异系数的计算进行不一致程度的归一化表征；该方法在充分考虑锂离子电池成组工作特性基础上，结合平衡状态SOB评价模型构建，实现对组内单体电压间的不一致程度描述；该方法是一种基于现代控制理论的锂离子电池组单体间一致性评价方法，属于新能源测控领域。
技术介绍
锂离子电池组应用过程中，电池单体工作状态间一致性差异的实时监测与评价，对其安全使用至关重要；锂离子电池组利用复杂级联组合结构突破电池单体的电压低和容量小等限制，由于生产制造和使用过程中存在不可避免的单体差异，即出现电池组内部单体间的不平衡现象，使得实际应用中存在安全隐患；因此，需要研究平衡状态的评价方法，并应用于锂离子电池组工作状态实时监测过程中；在锂离子电池组的应用过程中，该不平衡现象会随着时间的积累而增大。结合环境条件的影响分析，描述单体间不一致状态，解决单体间平衡状态评价模型构建问题，展开各输入参数的影响程度分析，实现各参数对评价过程的权重预设；通过模型参数和权重因子修正，对单体间平衡状态做出可靠数值化评价；开展实验研究获得单体间平衡状态评价过程中的工况环境条件影响因素，深入分析复杂环境条件对单体间平衡状态评价效果的影响；锂离子电池组的电解液浓度、正负极材料和隔膜微孔变化等内部参数无法在线检测；等效电路模型中的欧姆内阻、极化内阻和极化电容等参数也需要通过实验间接测量获得；电压、电流和温度等外部可测参数可实现实时测量，单体间平衡状态SOB的评价可以利用这些参数实现。针对锂离子电池组单体间一致性评价目标，通过对计算方法进行研究，结合均值、方差和变异系数的计算分析，探索并提出了准确表征锂离子电池组一致性差异的SOB评价模型。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有锂离子电池组单体间一致性评价方法的不足，提供一种锂离子电池组单体间平衡状态评价方法，解决锂离子电池成组应用中单体间差异性的数学描述问题。本专利技术主要用于构建锂离子电池组SOB评价模型，通过单体电压间均值、方差和变异系数的计算，实现了锂离子电池成组工作过程中平衡状态的有效评价；该方法在各单体电压期望值求取基础上，进行标准差求取以表征其波动性；该方法在标准差求取基础上，通过平方运算进行方差值求取以降低计算过程复杂度；该方法在均值和方差值求取基础上，通过变异系数的计算进行不一致程度的归一化表征；该方法在充分考虑锂离子电池成组工作特性基础上，结合平衡状态SOB评价模型构建，实现对锂离子电池组单体电压间的不一致程度描述。本专利技术是基于锂离子电池组工作特性分析和现代控制理论研究相结合方式，实现的锂离子电池组单体间一致性评价方法，具有较强的适用性；针对锂离子电池组单体间一致性工作特征描述目标，本专利技术进行单体间平衡状态评价，实现组内各电池工作状态差异的数学描述；本专利技术平衡状态SOB评价模型通过基于概率分布的统计学度量计算，结合均值、方差和变异系数的计算过程研究，实现了单体间平衡状态SOB的可靠计算；在组内各电池单体电压期望值求取基础上，进行标准差求取以表征其波动性；在标准差求取基础上，通过平方运算进行方差值求取以降低计算过程复杂度；在均值和方差值求取基础上，通过变异系数的计算进行不一致程度的归一化表征；本专利技术可对锂离子电池组单体间一致性进行准确描述，具有计算简洁、适应性好和精度高的优点。附图说明图1是本专利技术锂离子电池组SOB变化示意图。图2是本专利技术的锂离子电池级联成组结构示意图。具体实施方式以下将对本专利技术的锂离子电池组S-ECM单体间一致性评价方法结合附图作进一步的详细描述；本专利技术针对锂离子电池成组应用时单体间一致性评价问题，构建锂离子电池组SOB评价模型，通过单体电压间均值、方差和变异系数的计算，实现了锂离子电池成组工作过程中平衡状态的有效评价；平衡状态SOB评价模型在各单体电压期望值求取基础上，进行标准差求取以表征其波动性；平衡状态SOB评价模型在标准差求取基础上，通过平方运算进行方差值求取以降低计算过程复杂度；平衡状态SOB评价模型在均值和方差值求取基础上，通过变异系数的计算进行不一致程度的归一化表征；该方法在充分考虑锂离子电池成组工作基础上，结合平衡状态SOB评价模型构建，实现对锂离子电池组单体电压间的不一致程度描述，构造单体间一致性评价系统方案；为了更好的体现本专利技术，在本实施例中仅以航空锂离子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锂离子电池组的单体间一致性评价；以下对锂离子电池组单体间一致性评价方法的实现步骤进行详细说明。参见图1，本专利技术的锂离子电池组中各电池单体等效为电动势E1、E2、…、En和内阻r1、r2、…、rn的串联结构，流经各单体的电流均为I；图中，B1、B2、B3和B4分别表示锂离子电池组内的各电池单体，S1、S2和S3分别描述了新出厂、使用一个月后以及使用三个月后在未进行均衡调节维护状况下的单体可用电量间一致性差异状态；在锂离子电池组的充放电过程中，电池组损失的能量计算过程如下式所示。(1)式中，W'表示损失的能量，I表示电池上通过的电流，ri表示第i只单体电池的内阻，N表示串联单体的总数；结合环境条件的影响修正策略研究，描述单体间不一致状态，解决单体间平衡状态评价模型构建问题，展开各输入参数的影响程度分析，实现各参数对评价过程的权重预设；通过模型参数和权重因子修正，进而对单体间平衡状态做出可靠数值化评价；开展实验研究获得单体间平衡状态评价过程中的环境条件影响因素，深入分析复杂环境条件对单体间平衡状态的影响；锂离子电池组的电解液浓度、正负极材料和隔膜微孔变化等内部参数无法在线检测；等效电路模型中的欧姆内阻、极化内阻和极化电容等参数也需要通过实验间接测量获得；电压、电流和温度等外部可测参数可实现实时测量，单体间平衡状态SOB的评价利用这些参数实现。参见图2，本专利技术的锂离子电池组中的内部电池单体互联，采用先并后串组合结构；图中，C1、C2，...，C7表示各电池单体，LIBB表示锂离子电池包，TS表示温度传感器，LIBP表示锂离子电池组；针对单体间平衡状态评价问题，提出数值化描述思路，通过检测电池组内部的各个单体的电压参数，利用各单体电压Uc评价电池组的平衡状态；求取所有单体电压的期望值如下式所示。(2)在上述表达式中，Uci表示第i只电池单体的电压，n表示电池组内部互联的电池单体数目；求取结果E(Uc)表示所有内部互联电池单体的电压期望值，亦即平均值；标准差参数δ是差异性评价的重要技术指标，因此，所提出SOB评价过程，采用基于标准差概率分布的度量方法；进而对航空锂离子电池组展开平衡状态评价的实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池组单体间一致性评价方法，其特征在于，构建了平衡状态（State of Balance，SOB）评价模型，通过组内电池单体电压间均值、方差和变异系数的计算，实现了锂离子电池成组工作过程中平衡状态的有效评价。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池组单体间一致性评价方法，其特征在于，构建了平衡状态（StateofBalance，SOB）评价模型，通过组内电池单体电压间均值、方差和变异系数的计算，实现了锂离子电池成组工作过程中平衡状态的有效评价。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池组单体间一致性评价方法，其特征在于，平衡状态SOB评价模型在各单体电压期望值求取基础上，进行标准差求取以表征其波动性。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池组单体间一致性评价方法，其特征在于，平衡...

【专利技术属性】
技术研发人员：王顺利，陈蕾，张丽，于春梅，张晓琴，熊丽英，王瑶，潘小琴，李进，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51