一种基于开路电压的电池荷电状态的估算方法技术

本发明专利技术涉及电池能量技术领域，尤其涉及一种基于开路电压的电池荷电状态的估算方法。一种基于开路电压的电池荷电状态的估算方法包括：S100、切断欲测量的电池单体的电路连接，将其他电池单体连接至电池组电路；S200、测量温度值TE和每个开路电压下的电池单体的荷电状态；S300、获得电池的荷电状态。本发明专利技术的一种基于开路电压的电池荷电状态的估算方法，具有以下优势：实现了soc的实时估算，缩小了计算偏差，满足实际应用需求。满足实际应用需求。满足实际应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于开路电压的电池荷电状态的估算方法


[0001]本专利技术涉及电池能量
，尤其涉及一种基于开路电压的电池荷电状态的估算方法。

技术介绍

[0002]近年来，退役动力电池梯次利用是新能源行业一个新兴产业。随着电池模组设计寿命的陆续到期，退役电池如何再利用的问题已逐渐显现。从技术角度看，退役电池可再利用于电池储能领域，但这种大规模、型号不同、状态各异的电池应用对传统储能系统的电池管理方法和装置提出了巨大挑战。现在很多研究机构采用很多办法平衡各电池单体，但是需要检测各电池单体的荷电状态(soc，super capacitor state of charge)，才能有效地平衡各电池单体。现在一般采用BMS的算法，通过闭路电压除以电流估算出内阻，再计算出开路电压，但是在这个过程中，会存在计算误差累计，导致最终开路电压不准确。
[0003]采用基于开路电压(ocv，Open circuit voltage)估算电池soc的办法，即，soc
‑
ocv算法是现在最有效的办法。但是，锂电池的soc准确计算在业界一直是一个难题。常用的有安时积分法，开尔曼滤波法等，这些算法实际使用时会受到多种因数影响，soc计算偏差较大，很难满足实际应用需求，尤其是退役电池应用行业，soc计算受到的影响更大。大型的电池系统上都是由上百块电池模组组成，很难实时估算soc。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提供一种基于开路电压的电池荷电状态的估算方法，采用在指定温度时，依次旁路各电池模组，获得各电池模组的soc
‑
ocv曲线，将ocv分成若干段，将每段的soc
‑
ocv曲线拟合成直线，通过一次方程获得各段开路电压的曲线，再将各段曲线进行拟合，获得整体soc
‑
ocv曲线，再用同样的方法获得各温度的soc
‑
ocv曲线，解决了会存在计算误差累计，导致最终开路电压不准确，传统电池系统的电池不能从主回路断开，无法得到有效的ocv，无法实时计算soc等的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种基于开路电压的电池荷电状态的估算方法，包括：
[0007]S100、切断欲测量的电池单体的电路连接，将欲测量的所述电池单体以外的电池单体连接至电池组电路；
[0008]S200、测量温度值TE和每个开路电压下的所述电池单体的荷电状态；
[0009]S300、结合Fa和Fb参数计算出所述电池的荷电状态。
[0010]进一步的，在步骤S200中，测量温度值TE和每个开路电压下的所述电池单体的荷电状态的方法包括：
[0011]对所述电池单体的荷电状态进行测量时，需要提前形成荷电状态曲线图，将开路电压分为若干段，将每段开路电压的曲线拟合为直线，各段区域的直线方程为：
[0012]y＝Fax+Fb，
………………
(1)
[0013]其中，
[0014]Fa—直线的斜率；
[0015]Fb—直线的截距；
[0016]ocv—自变量x，开路电压；
[0017]soc—因变量y，荷电状态；
[0018]在电池使用之前确定Fa和Fb，将确定的Fa和Fb代入到直线方程公式(1)中获取所述电池单体的荷电状态。
[0019]进一步的，在电池使用之前确定Fa和Fb的方法包括：
[0020]S010、切断欲测量的电池单体的电路连接，将欲测量的所述电池单体以外的电池单体连接至电池组电路；
[0021]S020、通过指定检测软件对各电池单体进行检测，将整体ocv区域分成k段区域，测量出指定的一个温度下的soc
‑
ocv曲线，获得每个ocv分段区域的直线方程；
[0022]S030、进行j个温度下的soc
‑
ocv曲线的测量；
[0023]S040、获取Fa和Fb数组，即，斜率二维数据soc_ocv_a[j][k]、截距二维数组soc_ocv_b[j][k]，其中，j和k均为大于1的自然数。
[0024]进一步的，在每个所述电池单体上电连接一个电池能量网卡构成一个电池模组，所述电池能量网卡用于控制所述电池单体的电路的通断。
[0025]进一步的，所述电池能量网卡包括并联的第一电路和第二电路，所述电池单体与所述第一电路串联连接。
[0026]进一步的，所述电池单体和所述电池能量网卡构成一个电池模组；
[0027]若干电池模组连接到一个能量集线器；
[0028]若干个能量集线器构成一个能量集线器组连接到一个能量交换机；
[0029]若干个能量交换机构成电池能量交换系统组；
[0030]若干个电池能量交换系统组构成局域电池能量交换系统组；
[0031]若干个局域电池能量交换系统组连接到广域电池能量交换系统。
[0032]进一步的，所述广域电池能量交换系统通过所述能量交换机、所述能量集线器向所述电池能量网卡传输切断指定电池单体的控制指令，控制所述电池单体切断电路，并且将其它电池短路到所述能量集线器，通过所述电池能量网卡检测所述电池单体的荷电状态。
[0033]进一步的，在若干电池模组和能量集线器之间电连接有能量网卡背板；
[0034]通过所述能量集线器实时对各电池模组进行高频率高精度的状态检测；
[0035]通过所述能量集线器向能量网卡背板传送能量能量交换机所下达的工作状态控制指令。
[0036]进一步的，所述电池能量系统组包括通过串联或并联连接的m
×
n个电池，其中，并联方向的电池数量是n，串联方向的电池数是m，测量周期T内对电池能量系统组进行电池荷电状态的估算。
[0037]进一步的，电池能量系统组进行电池荷电状态的估算采用n选q策略，其中，1≤q≤n；
[0038]在T周期内依次旁路各个电池模组，保证T周期内各个电池模组的ocv测量；
[0039]当q＝1和q＝n时，电池能量系统组支持总线电压的阶跃突变。
[0040]相对于现有技术，本专利技术所述的一种基于开路电压的电池荷电状态的估算方法，具有以下优势：
[0041]本技术方案优点在于在估算sov时，旁路各电池模组后，将其他电池模组连接到电池系统，使得电池在运行状态下，能够实时估算soc。通过开路电压直接获得soc，极大地缩小了计算偏差，满足实际应用需求。
附图说明
[0042]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0043]图1为本专利技术实施例所述的电池荷电状态的估算方法的流程图；
[0044]图2为本专利技术实施例所述的确定Fa和Fb的方法的流程图；
[0045]图3为本专利技术实施例所述的电池可重构系统架构的原理图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于开路电压的电池荷电状态的估算方法，其特征在于，包括：S100、切断欲测量的电池单体的电路连接，将欲测量的所述电池单体以外的电池单体连接至电池组电路；S200、测量温度值TE和每个开路电压下的所述电池单体的荷电状态；S300、结合Fa和Fb参数计算出所述电池的荷电状态。2.根据权利要求1所述的基于开路电压的电池荷电状态的估算方法，其特征在于，在步骤S200中，测量温度值TE和每个开路电压下的所述电池单体的荷电状态的方法包括：对所述电池单体的荷电状态进行测量时，需要提前形成荷电状态曲线图，将开路电压分为若干区域，将每段区域开路电压的曲线拟合为直线，各段区域的直线方程为：y＝Fax+Fb，
………………
(1)其中，Fa—直线的斜率；Fb—直线的截距；ocv—自变量x，开路电压；soc—因变量y，荷电状态；在电池使用之前确定Fa和Fb，将确定的Fa和Fb代入到直线方程公式(1)中获取所述电池单体的荷电状态。3.根据权利要求2所述的基于开路电压的电池荷电状态的估算方法，其特征在于，在电池使用之前确定Fa和Fb的方法包括：S010、切断欲测量的电池单体的电路连接，将欲测量的所述电池单体以外的电池单体连接至电池组电路；S020、通过指定检测软件对各电池单体进行检测，将整体ocv区域分成k段区域，测量出指定的一个温度下的soc
‑
ocv曲线，获得每个ocv分段区域的直线方程；S030、进行j个温度下的soc
‑
ocv曲线的测量；S040、获取Fa和Fb数组，即，斜率二维数据soc_ocv_a[j][k]、截距二维数组soc_ocv_b[j][k]，其中，j和k均为大于1的自然数。4.根据权利要求3所述的基于开路电压的电池荷电状态的估算方法，其特征在于，在每个所述电池单体上电连接一个电池能量网卡构成一个电池模组，所述电池能量网卡用于控制所述电池单体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：慈松，王红军，张明，刘智全，谢知非，
申请(专利权)人：云储新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：