一种基于电池组单体剩余充电电量快速估计电池组容量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电池剩余充电电量快速估计电池组容量的方法，针对化成后出厂分选完毕的电池，其容量已知，SOC由于自放电因素会导致些许差异，继而进行容量估计。本发明专利技术通过选拟充电基准曲线，计算单体电池SOC，推算电池组容量，将最小剩余放电电量曲线作为放电基准曲线，计算电池组内最大、最小剩余放电电量之差得出剩余放电时间极差，从而利用插值法在放电基准曲线上得出电压值，修正内阻差异引起的电压差，最终预测出电池组满放状态下的电压极差，最终将电池组放电至出厂电压。本发明专利技术能大幅度减少对于出厂电池组容量估计的时间，具有较高精度的电池组容量估计与满放电状态下电池组的电压极差估计。池组的电压极差估计。池组的电压极差估计。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电池组单体剩余充电电量快速估计电池组容量方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池组容量估计领域，主要涉及一种基于电池剩余充电电量快速估计电池组容量的方法。

技术介绍

[0002]随着国家大力提倡发展新能源，新能源汽车越来越受到消费者的青睐。锂离子电池由于其自身比能量高、比功率大、循环寿命长以绿色环保无污染的特点，已成为当前车载动力电池的主流选择。但锂离子电池会随着使用及储存，出现老化，容量衰减，这将直接影响电动汽车的续驶里程。锂离子电池作为电动汽车中至关重要的一环，其电池组容量的大小关系到了电动汽车的最大行驶里程，因此确定出电池组的容量对于电动汽车的剩余行驶里程的估计是有巨大帮助的。如何准确估计电池组内电池容量及预测电池寿命成为当今电池管理系统的新挑战。
[0003]由于锂离子电池组中各个单体电池存在着不一致性，因此电池组容量与单体电池的容量存在着和差异。目前，国内外对于单体电池的容量估计和SOC估计有很多的研究，但是由于单体电池的不一致性，对于成组之后的电池组容量有着一定的差异，根据单体电池容量估计方法去估计电池组容量是不可取的。对于电池组的初始容量测试均是可以通过实验测量得到，按照厂家建议的测试手段对电池组进行满充和满放电实验，继而得出电池组的初始容量。但由于电池组容量的演化，通过实验手段得到的电池组的初始容量其意义也是有限的，实验方法还存在着诸多的不确定性和不准确性，例如对于化成后出厂分选完毕的电池，由于自放电的因素导致了各个单体电池之间存在着SOC差异，此外通过对电池组进行满充和满放电实验需要大量的时间去进行，过程中消耗了大量的人力和时间。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于电池剩余充电电量快速估计电池组容量的方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下的方技术方案实现：
[0006]一种基于电池剩余充电电量快速估计电池组容量的方法，该方法包括以下步骤：
[0007]S1：将电池组进行满充，以率先到达充电截止电压的曲线为充电基准曲线；
[0008]S2：通过充电基准曲线将各单体充电曲线进行曲线变化得出电池组内各单体电池的SOC，进而推算出电池组容量；
[0009]S3：计算电池组满充后各单体电池的剩余放电电量，将最小剩余放电电量曲线作为放电基准曲线；
[0010]S4：通过计算电池组内最大、最小剩余放电电量之差得出剩余放电时间极差；
[0011]S5：利用插值法在放电基准曲线上得出电压值，修正内阻差异引起的电压差，最终预测出电池组满放状态下的电压极差；
[0012]S6：将电池组放电至出厂电压。
[0013]基于上述方案，所述电池组中包含N只单体电池，N≥2。
[0014]基于上述方案，所述锂离子电池组中的电池类型为出厂分选完毕的电池，其容量已知，SOC由于自放电因素会导致些许差异。
[0015]基于上述方案，步骤S1对电池组进行满充，得到电池组内各单体电池的充电曲线，将率先充电至充电截止电压的曲线作为充电基准曲线。
[0016]基于上述方案，首先得出电池组内各单体电池的SOC。所述步骤S2中对于率先至充电截止电压的单体，由于其容量已被恒定充电电流充满，则其SOC可以表示为：
[0017]SOC0＝100％
[0018]其中：SOC0表示率先充电至充电截止电压的单体的SOC。
[0019]基于上述方案，所述步骤S2中对于不能充电至充电截止电压的单体，则需要计算出其剩余充电电量，通过充电基准曲线，将该单体的插值于该曲线上，得到在充电基准曲线上所对应的时刻t
chg
'，继而得出该单体的剩余充电时间Δt
chg
＝(t
chg
‑
t
chg
')，则其SOC可以表示为：
[0020][0021]其中：表示充电结束时刻该单体电池的电压值，t
chg
'表示为充电基准曲线上对应的时刻，I
chg
为充电电流，Δt
chg
为剩余充电时间，SOC
i
表示充电结束后该单体的SOC,为修正系数，C0为率先充电至充电截止电压的单体的出厂标称容量。
[0022]基于上述方案，所述步骤S2中得出电池组内各单体电池的SOC与容量之后，由于电池组的容量可以表示为最小剩余放电电量与最小剩余充电电量之和，则其容量的可以表示为：
[0023]C
pack
＝min(SOC
end
·
C)+min((1
‑
SOC
end
)
·
C)
[0024]其中：C
pack
为电池组容量，SOC
end
为满充后电池组内全体单体SOC组成的向量，C为电池组内全部单体电池容量构成的向量，运算符min()表示对向量内的元素求最小值，运算符
·
表示向量间元素的对应相乘。
[0025]基于上述方案，所述步骤S3中对于率先充满的单体电池，其放电电量即为其出厂标称容量：Q0＝C0，对于不能充满的单体电池而言，其放电电量即为充电终了时刻单体的电量，则需要得到充电结束后单体的SOC，根据步骤S2中求得的单体SOC
i
，则可以计算出充电结束后的该单体的电量为：Q
i
＝SOC
i
·
C
i
。
[0026]其中：SOC
i
表示不能充电至充电截止电压的单体的SOC，Q
i
表示为该单体的放电电量，C
i
为该单体的出厂标称容量。
[0027]基于上述方案，得出了电池组内各个单体的放电电量，将其中最小放电电量曲线作为放电基准曲线。
[0028]基于上述方案，所述步骤S4中首先求得各个单体的放电电量Q
i
。
[0029]基于上述方案，所述步骤S4中进一步计算出剩余放电电量极差，可以表示为：
[0030]ΔQ
max
＝max(SOC
end
·
C)
‑
min(SOC
end
·
C)
[0031]其中：ΔQ
max
表示剩余放电电量极差，运算符max()表示对向量内的元素求最大值，min()表示对向量内的元素求最小值，运算符
·
表示向量间元素的对应相乘，SOC
end
表示满充后电池组内各单体的SOC值组成的向量，C为电池组内全部单体电池容量构成的向量。
[0032]基于上述方案，通过步骤S4中求得的剩余放电电量极差，由于是恒定电流放电，则该单体的剩余放电时间为：
[0033][0034]其中：表示为充电结束后该单体的剩余放电时间，I
dis...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电池剩余充电电量快速估计电池组容量的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将电池组进行满充，以率先到达充电截止电压的曲线作为充电基准曲线；S2：通过充电基准曲线将各单体充电曲线进行曲线变化得出单体电池的SOC，进而推算出电池组容量；其中，对于率先至充电截止电压的单体，其SOC可以表示为：SOC0＝100％；SOC0表示率先充电至充电截止电压单体的SOC；对于不能充电至充电截止电压的单体，其SOC可以表示为：其中：SOC
i
表示充电结束后的该单体的SOC，Δt
chg
为剩余充电时间，Δt
chg
＝(t
chg
‑
t
chg
'),表示充电结束时刻该单体电池的电压值，t
chg
'表示为充电基准曲线上对应的时刻，I
chg
为充电电流，为修正系数，C0为率先充至充电截止电压的单体的出厂标称容量；电池组的容量表达式为：C
pack
＝min(SOC
end
·
C)+min((1
‑
SOC
end
)
·
C)其中：C
pack
为电池组容量，SOC
end
为满充后电池组内全体单体SOC组成的向量，C为电池组内全部单体电池容量构成的向量，运算符min()表示对向量内的元素求最小值，运算符
·
表示向量间元素的对应相乘；S3：计算电池组满充后各单体电池的剩余放电电量，将最小剩余放电电量曲线作为放电基准曲线；S4：通过计算电池组内最大、最小剩余放电电量之差得出剩余放电时间极差；S5：利用插值法在放电基准曲线上得出电压值，修正内阻差异引起的电压差，最终预测出电池组满放状态下的电压极差；S6：将电池组放电至出厂电压。2.根据权利要求1所述的一种基于电池剩余充电电量快速估计电池组容量的方法，其特征在于，所述电池组中包含N只单体电池，N≥2；所述锂离子电池组中的电池类型为出厂分选完毕的电池，其容量已知，SOC由于自放电因素会导致些许差异。3.根据权利要求1所述的一种基于电池剩余充电电量快速估计电池组容量的方法，其特征在于，所述的步骤S1具体步骤如下：对电池组进行满充，得到电池组内各单体电池的充电曲线，将率先充电至充电截止电压的曲线作为充电基准曲线。4.根据权利要求1所述的基于电池剩余充电电量快速估计电池组容量的方法，其特征在于，所述的步骤S3具体步骤如下：对于率先充满的单体电池，其放电电量即为其出厂标称容量：Q0＝C0，对于不能充满的单体电池而言，其放电电量为充电截止时该单体的电量，继而需要得到充电结束后单体的SOC，根据未充满的单...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑岳久，侯思譞，来鑫，卢勇，周龙，顾黄辉，庞康，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：