一种三元-铁锂混合电池组的SOC估算方法技术

本发明专利技术提供一种三元

A SOC estimation method of ternary iron lithium hybrid battery pack

【技术实现步骤摘要】
一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法


[0001]本专利技术属于电池管理系统
，特别涉及一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法。

技术介绍

[0002]早些年，由于车企对电动汽车的动力性能要求较高，所以能量密度高的三元锂电池是业内的主要选择。但是通过近年来电池成组技术的提高，目前磷酸铁锂电池成组的能量密度与三元锂电池差距逐渐缩小，且新能源汽车补贴政策也做出了一定调整，不再一昧地追求能量密度和续航里程，故越来越多的车企愿意选择安全性更高、价格更低的磷酸铁锂电池，在2021年7月磷酸铁锂电池的装车量已经成功反超三元锂电池。
[0003]不容忽略的是，磷酸铁锂电池还有个难以克服的缺陷，即由于开路电压曲线中电压平台期的存在，导致其SOC估计难度较大且精度较差，这都将严重影响到用户体验感。而在业内新提出的三元
‑
铁锂混合电池组中，即可借助于三元锂电池较为准确的SOC估计值，间接估算出磷酸铁锂电池的SOC，不仅降低了估算难度，还避免了开路电压的平台期问题。
[0004]但是，值得注意的是，两种不同体系的电池单体，其自放电率、老化速率等特性皆不相同，如若不进行相应整改措施，在电池组的长期使用过程中，磷酸铁锂电池SOC估算精度将会越来越差。而在当前的混合电池组SOC估算专利中，仅提出了不同估算方法，并未考虑如何规避因两体系电池特性不同而造成磷酸铁锂电池单体SOC估计误差逐渐增大的情况。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，提供一种在三元
‑
铁锂混合电池组中简单、精确的磷酸铁锂电池SOC估算方法，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法，用于精确估算三元
‑
铁锂混合电池组中磷酸铁锂电池的荷电状态SOC值，其特征在于，包括：步骤S1，构建待测三元
‑
铁锂混合电池组，基于一阶RC等效电路模型，采用预定算法实时估算出该混合电池组中三元锂电池(NCM)的荷电状态(SOC)值；步骤S2，基于串联电池组同时间内各单体充放电量相同的特性，根据三元锂电池的SOC值计算出磷酸铁锂电池(LFP)的SOC变化量；步骤S3，判断磷酸铁锂电池的单体电压U2是否达到3.65V，即磷酸铁锂电池是否达到满充状态，若未达到满充状态，则分别计算出未进行反馈修正和反馈修正后的磷酸铁锂电池的SOC估计值，若达到满充状态，则跳转到步骤S4；步骤S4，判断修正与未修正的磷酸铁锂电池的SOC估计值在满充时刻是否均等于100％，若等于则直接输出当前值，若不等于则进行自校正，以减小后续估计误差；步骤S5，判断磷酸铁锂电池是否为第一次满充，若为第一次满充则仅修正满充时刻的SOC估计值，若非第一次满充则跳转到步骤S6；步骤S6，根据磷酸铁锂电池在满充时刻未进行反馈修正的SOC估计值计算其每秒估计误差，并以此作为模糊推理系统的输入量，从而输出自放电比例，即反馈修正系数K
i
，进而得到每秒SOC估计值的修正量，用于在下
一次满充之前磷酸铁锂电池的SOC估计值的持续修正，其中，三元
‑
铁锂混合电池组是串联电池组，且由磷酸铁锂单体控制电池组的满充状态，三元锂单体控制电池组的放空状态。
[0007]本专利技术提供的一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法，还可以具有这样的技术特征，其中，在步骤S1中，预定算法为扩展卡尔曼滤波算法。
[0008]本专利技术提供的一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法，还可以具有这样的技术特征，其中，磷酸铁锂电池的SOC变化量的计算公式为：
[0009][0010]式中，Cap
NCM
为三元锂电池单体实际容量；Cap
LFP
为磷酸铁锂电池单体实际容量；ΔSOC
NCM(k
‑
1)
和ΔSOC
LFP(k
‑
1)
分别为从k
‑
1时刻到k时刻的过程中三元锂电池与磷酸铁锂电池的SOC变化量。
[0011]本专利技术提供的一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤S3中，未进行反馈修正的磷酸铁锂电池的SOC估计值的计算公式为：
[0012][0013]式中，为k时刻LFP未进行反馈修正的SOC估计值；为k
‑
1时刻LFP未进行反馈修正的SOC估计值；
[0014]反馈修正的磷酸铁锂电池的SOC估计值的计算公式为：
[0015][0016]式中，为k时刻LFP进行了反馈修正的SOC估计值；为k
‑
1时刻LFP进行了反馈修正的SOC估计值；SOC
corr(i)
为在第i次满充之后与第i+1次满充之前的SOC估计过程中每秒反馈修正量。
[0017]本专利技术提供的一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法，还可以具有这样的技术特征，其中，自校正为：当磷酸铁锂电池单体满充时，其SOC值应为100％，但由于估计存在各种影响因素会导致其SOC估计值产生误差，并非100％，为了避免在后续估计过程中增大该误差，将磷酸铁锂电池在满充时刻的SOC估计值更改为100％，以符合实际情况。
[0018]本专利技术提供的一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法，还可以具有这样的技术特征，其中，在步骤S6中，每秒估计误差的计算公式为：
[0019][0020]式中，SOC
err/s(i)
是磷酸铁锂电池未进行反馈修正方法中在第i次满充时刻的估计误差；ΔT为第i
‑
1次满充与第i次满充间的时间差，此处满充次数大于1；10000是因为每秒SOC估计误差量极小，而制造的换算因数。
[0021]本专利技术提供的一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法，还可以具有这样的技术特征，其中，在步骤S6中，模糊推理系统采用Mamdani模型，并以重心法去模糊化，模糊规则以专家经验法制定，模糊输入量和输出量的隶属度函数都以三角形隶属函数为主，且都包括五个模糊集合，模糊推理系统以SOC
err/s(i)
作为输入量，通过预定的模糊规则，输出作用于
第i次满充与第i+1次满充过程中的修正系数K
i
，此处i大于1，当i≤1时，K
i
＝0，修正系数K
i
的论域为[0,1]，其中，SOC
err/s(i)
的论域为[0,0.5]，SOC
err/s(i)
大于0.5时，自放电程度已经巨大，结合电池组故障诊断方法认为，在出现此情况之前电池管理系统已经发出警告并采取相应处理措施。
[0022]本专利技术提供的一种三元
‑
铁锂混合电池组的S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法，用于精确估算三元
‑
铁锂混合电池组中磷酸铁锂电池的荷电状态SOC值，其特征在于，包括：步骤S1，构建待测三元
‑
铁锂混合电池组，基于一阶RC等效电路模型，采用预定算法实时估算出该混合电池组中三元锂电池的荷电状态SOC值；步骤S2，基于串联电池组同时间内各单体充放电量相同的特性，根据所述三元锂电池的SOC值计算出磷酸铁锂电池的SOC变化量；步骤S3，判断所述磷酸铁锂电池的单体电压U2是否达到3.65V，即磷酸铁锂电池是否达到满充状态，若未达到满充状态，则分别计算出未进行反馈修正和反馈修正后的磷酸铁锂电池的SOC估计值，若达到满充状态，则跳转到步骤S4；步骤S4，判断修正与未修正的磷酸铁锂电池的SOC估计值在满充时刻是否均等于100％，若等于则直接输出当前值，若不等于则进行自校正，以减小后续估计误差；步骤S5，判断磷酸铁锂电池是否为第一次满充，若为第一次满充则仅修正满充时刻的SOC估计值，若非第一次满充则跳转到步骤S6；步骤S6，根据磷酸铁锂电池在满充时刻未进行反馈修正的SOC估计值计算其每秒估计误差，并以此作为模糊推理系统的输入量，从而输出自放电比例，即反馈修正系数K
i
，进而得到每秒SOC估计值的修正量，用于在下一次满充之前磷酸铁锂电池的SOC估计值的持续修正，其中，所述三元
‑
铁锂混合电池组是串联电池组，且由磷酸铁锂单体控制电池组的满充状态，三元锂单体控制电池组的放空状态。2.根据权利要求1所述的一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法，其特征在于：其中，在步骤S1中，所述预定算法为扩展卡尔曼滤波算法。3.根据权利要求1所述的一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法，其特征在于：其中，所述磷酸铁锂电池的SOC变化量的计算公式为：式中，Cap
NCM
为三元锂电池单体实际容量；Cap
LFP
为磷酸铁锂电池单体实际容量；ΔSOC
NCM(k
‑
1)
和ΔSOC
LFP(k
‑
1)
分别为从k
‑
1时刻到k时刻的过程中三元锂电池与磷酸铁锂电池的SOC变化量，k＝1,2,3
…
,n。4.根据权利要求3所述的一种三元
‑
铁锂混合电池组的SOC估算方法，其特征在于：其中，所述步骤S3中，未进行反馈修正的磷酸铁锂电池的SOC估计值的计算公式为：式中，为k时刻磷酸锂电池未进行反馈修正的SOC估计值；为k
‑
1时刻磷酸锂电池未进行反馈修正的SOC估计值；反馈修正的磷酸铁锂电池的SOC估计值的计算公式为：式中，为k时刻磷酸锂电池进行了反馈修正的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑岳久，王冠，李彬，庞康，姚帅，袁明，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：