【技术实现步骤摘要】
一种基于可重构电路的电池状态评估系统及方法
[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种基于可重构电路的电池状态 评估系统及方法。
技术介绍
[0002]近年来，针对电池单体的SOC估计方法在电动汽车和电网侧储能系统应用 中开展较多的研究。车载电动汽车储能系统中的电池SOC估计方法一般采用电 池“满充满放”的方式进行电池容量的核定，该方法适用于电池晚上开始充电时 0％的SOC到早晨充满电100％的SOC的应用场景，并且电池的充电容量取决于 很多因素，包括平均电流、充电截止电压、电解质温度和老化程度等。电池单 体在电动汽车储能系统中并联或者串联适用，在串联的电池模组中如果某一电 池单体SOC达到100％该模组将停止充电，因此此时获得的电池模组容量并不 等于所有电池单体SOC达到100％时的容量。此外，针对于电动汽车运行过程 中的单体SOC估计，OCV
‑
SOC映射曲线是纠正安时积分法的重要手段，但是 考虑到在较大的SOC区间内(30％～70％)OCV
‑
SOC对应关系较为平坦，无法 实现电池SOC的精准对应，电池单体SOC估计过程中的鲁棒性和精确度较低。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种基于可重构电路的电池状态评估系统及方法， 通过改进电池状态评估方案，实现提高电池单体SOC估计过程中的鲁棒性和精 确度。
[0004]本专利技术实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种电池组中单体电池状态的分析方法，包
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电池组中单体电池状态的分析方法，其特征在于，包括：建立电池组的单体电池重构电路，所述电池组包括n个电池单体B
i
，i∈[1,n]，所述单体电池重构电路由2n+2个MOS开关、微控制器、2个二极管、负载RC电路、1个电感L以及单刀双掷开关K组成，其中，各个所述电池单体B
i
之间串联，所述微控制器与所有的MOS开关的栅极相连接，所述电池单体B
i
串联在MOS开关S
i1
与MOS开关S
i2
之间，所述MOS开关S
i2
的源极与MOS开关S
(i+1)1
的漏极串联，各个所述MOS开关S
i1
的源极和MOS开关S2的源极公用第一直流母线连接到所述负载RC电路的第一端，所述负载RC电路的第一端串接二极管D1后连接到所述单刀双掷开关K的第一不动端，所述单刀双掷开关K的第一不动端还连接电池单体B
n
的负极，所述负载RC电路的第二端连接到所述单刀双掷开关K的第二不动端，所述单刀双掷开关K的动端连接到所述MOS开关S2的漏极，MOS开关S
11
的漏极以及各个所述MOS开关S
i2
的漏极公用第二直流母线连接到所述电感L的第一端，所述电感L的第一端还连接所述MOS开关S3的源极，所述电感L的第二端连接到所述单刀双掷开关K的动端，所述MOS开关S
11
的漏极连接直流电源DC的正极，所述直流电源DC的负极连接到所述MOS开关S3的漏极，所述MOS开关S
11
的漏极与MOS开关S
12
的漏极之间并联二极管D2；在所述单体电池重构电路中隔离所述电池单体B
i
，形成由所述电池单体B
i
、所述MOS开关S
i1
、所述MOS开关S3组成的B
i
测量回路，所述B
i
测量回路为独立的回路；向所述B
i
测量回路输入恒流I，使所述电池单体B
i
处于充电状态；所述电池单体B
i
充电过程中，每隔T时间对所述B
i
测量回路执行一次断路操作并静置1s，采集所述电池单体B
i
的端电压U
out
并记录成U
out
随时间t的变化曲线；基于所述电池单体B
i
的电池单体等效电路，根据所述U
out
随时间t的变化曲线分析出所述电池单体B
i
的电池开路电压U
ocv
的表达式；通过EKF算法，根据所述电池开路电压U
ocv
得出所述电池单体B
i
的单体电池状态S
t
的表达式。2.如权利要求1所述的电池组中单体电池状态的分析方法，其特征在于，所述采集所述电池单体B
i
的端电压U
out
并记录成U
out
随时间t的变化曲线包括：以执行断路操作的时刻为初始时刻，开始测量和记录所述U
out
，其中，测量周期T为100ms，测量时长为10s，共测得100个数据点所述端电压U
out
的初始值为断路电压U0。3.如权利要求2所述的电池组中单体电池状态的分析方法，其特征在于，所述U
out
为所述电池单体等效电路的输出端，充电状态下的所述电池单体等效电路中所述U
out
、所述电池单体B
i
、所述电池单体B
i
的欧姆内阻R0、所述电池单体B
i
的极化内阻R
c
依次串联，所述电池单体B
i
的极化电容C并联在所述极化内阻R
c
两端。4.如权利要求3所述的电池组中单体电池状态的分析方法，其特征在于，所述基于所述电池单体B
i
的电池单体等效电路，根据所述U
out
随时间t的变化曲线分析出所述电池单体B
i
的电池开路电压U
ocv
的表达式包括：建立所述电池单体B
i
的所述电池单体等效电路，视所述U
ocv
与所述电池单体B
i
的电动势E
t
数值相等，因此，充电状态下的所述电池单体等效电路中的电压等式关系为：U
out
(t)＝U
ocv
(t)+u
C
(t)+u
R0
(t)
其中，u
C
为所述极化内阻R
c
的电容端电压，u
R0
为所述欧姆内阻R0的电阻端电压；在所述B
i
测量回路处于没有外加激励的充电或断路状态时，所述极化内阻R
c
和所述极化电容C
c
构成阻容回路的零输入响应，得出0
+
时刻的所述电容端电压u
C
数值：u
C
(0
+
)＝E
t
‑
0u
C
(0
+
)＝u
C
(0
‑
)＝U0所述电池单体等效电路的回路电流i表示为，i(0
+
)＝u
C
/R0所述B
i
测量回路在充电状态下断路后，所述极化内阻R
c
和所述极化电容C组成闭合阻容回路，i
C
为流过所述极化内阻R
c
的电流，当t
→
∞时，u
C
→
0，i
C
→
0，当t>0时，所述电池单体等效电路满足一阶齐次微分方程：根据初始条件u
C
(0
+
)＝u
C
(0
‑
)＝U0，求解所述一阶齐次微分方程得出所述电容端电压u
C
的表达...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫振华，周杨林，张庆平，慈松，张爽，王子毅，夏绪卫，王红军，高博，蔡建辉，李学峰，李永亮，罗海荣，王斌，李秀广，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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