CN102645638B - 一种锂电池组soc估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂电池组SOC估算方法。该锂电池组SOC估算方法的步骤如下：判断待测电池的电池均衡管理系统中的均衡是否开启，如果没有开启，根据电池的充放电电流计算其SOC；如果处于均衡状态，根据电池的均衡方向和均衡电流计算流过该电池的电流，根据流过该电池的电流，计算该单体电池的SOC。本发明的有益效果是：本发明通过利用电池组的均衡管理系统，根据电池的充放电电流和电池均衡方向以及均衡电流计算出流过该电池的电流，以此电流值作为计算电池SOC值的依据，本发明能够准确估计均衡电池的SOC值。

Description

一种锂电池组SOC估算方法

技术领域

本发明涉及一种锂电池组SOC估算方法。

背景技术

为了减少环境污染并缓解日益严重的能源枯竭问题，锂电池作为一种可二次利用的清洁能源正逐步应用于电动车、储能和便携式电源等多个领域。国家十二五规划也把新能源技术作为重点项目进行发展。出于对锂电池本身特性和安全方面的考虑，在实际使用中需要配套电池管理系统对锂电池的电压、温度、充放电电流和SOC等参数进行实时监控。然而电池本身复杂的特性使电池具有不一致性，电池使用过程中将表现出一定的“短板效应”。在电池组充放电过程中，电池组的充放电能力将以最弱的电池表现出来，为了解决这一问题，提高电池组的整体性能，一种带均衡的电池管理系统应运而生。由于均衡电流的影响，单体电池的SOC估算尤为重要。现有的SOC估算方法主要有开路电压法、安时积分法、卡尔曼滤波法等，其中最常用的为安时积分法。在这种带均衡功能的锂电池管理系统中，常规的安时积分法已不能满足要求。

发明内容

本发明的目的是解决目前电池组在充放电过程由于均衡电流影响导致对电池SOC估算的误差的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种锂电池组SOC估算方法，该锂电池组SOC估算方法的步骤如下：

1).判断待测电池组的单体电池是否处于均衡状态，如果不是处于均衡状态，根据电池的额定容量和充放电电流计算其SOC，如果该电池处于均衡状态，则进入步骤2)；

2).根据电池的均衡方向和均衡电流计算流过该电池的电流；

3).根据流过该电池的电流和额定容量，计算该单体电池的SOC；

4).重复上述步骤1)、2)和3)，直至计算出该电池组中所有单体电池的SOC；

5).比较电池组中每个单体电池的SOC值，找出SOC值最小的单体电池，以此单体电池的SOC值作为该电池组的SOC值。

所述步骤2)计算流过电池的电流时需要先判断电池的均衡方向，如果该单体电池的均衡方向是向内，则流过该单体电池的电流为该单体电池的充电电流或放电电流加上其均衡电流，如果单体电池的均衡方向是向外，则流过该单体电池的电流为该单体电池的充电电流或放电电流减去其均衡电流。

所述的步骤3)计算单体电池的SOC所用的公式为：

$\mathrm{SOC}\left(t\right)=\left(\frac{Q_0-{\∫}_0^t\mathrm{Idt}}{Q_0}\right)\×100\%$

其中Q₀为电池的额定容量，I为在t时间内流过单体电池的电流。

本发明的有益效果是：本发明通过利用电池组的均衡管理系统，根据电池的充放电电流和电池均衡方向以及均衡电流计算出流过该电池的电流，以此电流值作为计算电池SOC值的依据，提高对均衡电池组SOC值估算的准确度。

附图说明

图1是锂电池均衡管理系统的系统框图；

图2是本发明的锂电池组SOC估算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术实施过程做进一步的说明。

图1给出了锂电池均衡管理系统系统框图，该系统主要包括主控单元、电流采集单元、采集均衡单元和显示单元4个部分。其中采集均衡单元实现电池电压、温度采集和电池均衡等功能，包括DC/DC开关电源、可控开关组、开关驱动模块、电池管理IC、温度传感器、CAN通讯模块及MCU。DC/DC开关电源和可控开关组共同组成均衡控制模块，依据均衡策略挑选需要动作的开关，实现两个单体电池之间或者单体电池与电池组之间的能量转移，达到均衡目的。可控开关组由小型继电器实现，根据不同的均衡实现方式分别连接不同路数继电器，根据所要求的均衡电流的大小，要求继电器最大触点电流要大于一定的值，采集均衡单元采集到每节电池的电压值，通过计算最低电压电池和最高电压电池的电压差，确定出需要均衡的电池。每一个采集均衡单元通过采集均衡线和电池相连，根据设计的不同最多可连接的电池数不同。

对单体电池SOC的估算基于如下公式：

$\mathrm{SOC}\left(t\right)=\left(\frac{Q_0-{\∫}_0^t\mathrm{Idt}}{Q_0}\right)\×100\%$

其中Q₀为电池的额定容量，I为在t时间内流过单体电池的电流，I的计算分两种情况：

均衡未开启时：此时I为电池充电电流或者放电电流。

均衡开启时：电池分为被均衡和均衡两种状态，被均衡电池I为充电电流或放电电流加上被均衡电流I_被均衡，均衡电池I为充电电流或放电电流减去均衡电流I_均衡。

根据对单体电池均衡状态的判断，从上述两种I计算方法中选出对应的方法计算单体SOC，对单体SOC进行估算，电池管理系统的SOC值以单体和总SOC两种方式给出，单体SOC以单体估算值给出，总SOC以单体最低SOC给出。

上述管理系统上电前及上电后SOC估算按照下列步骤进行：

1.根据锂电池均衡管理系统判断待测电池组的单体电池是否处于均衡状态，如果不是处于均衡状态，根据该单体电池的额定容量和充放电电流计算其SOC，计算公式为： $\mathrm{SOC}\left(t\right)=\left(\frac{Q_0-{\∫}_0^t\mathrm{Idt}}{Q_0}\right)\×100\%$

其中Q₀为该单体电池的额定容量，I为在t时间内该单体电池的充放电电流，如果该单体电池处于均衡状态，则进入步骤2。

2.根据该单体电池的均衡方向和均衡电流计算流过该电池的电流，如果该单体电池的均衡方向是向内(被均衡)，则流过该电池的电流为电池的充电电流或放电电流加上其均衡电流，即流过单体电池的电流I＝I_{充电/放电电流}+I_均衡电流，如果该单体电池的均衡方向是向外(均衡)，则流过该单体电池的电流为该单体电池的充电电流或放电电流减去其均衡电流，即流过该单体电池的电流I＝I_{充电/放电电流}-I_均衡电流。

3.根据流过该电池的电流和额定容量，计算该单体电池的SOC，单体电池SOC的估算基于如下公式：

$\mathrm{SOC}\left(t\right)=\left(\frac{Q_0-{\∫}_0^t\mathrm{Idt}}{Q_0}\right)\×100\%$

其中Q₀为单体电池的额定容量，I为在t时间内流过单体电池的电流。

4.重复上述步骤1、2和3，直至计算出该电池组中所有单体电池的SOC。

5.比较电池组中每个单体电池的SOC值，找出SOC值最小的单体电池，以此单体电池的SOC值作为该电池组的SOC值。

Claims (2)

1.一种锂电池组SOC估算方法，其特征在于：该锂电池组SOC估算方法的步骤如下：

1).判断待测电池组中的单体电池是否处于均衡状态，如果不是处于均衡状态，根据电池的额定容量和充放电电流计算其SOC，如果该电池处于均衡状态，则进入步骤2)；

2).根据电池的均衡方向和均衡电流计算流过该电池的电流，以此电流值作为计算电池SOC值的依据；

3).根据流过该电池的电流和额定容量，计算该单体电池的SOC；

4).重复上述步骤1)、2)和3)，直至计算出该电池组中所有单体电池的SOC；

5).比较电池组中每个单体电池的SOC值，找出SOC值最小的单体电池，以此单体电池的SOC值作为该电池组的SOC值；

所述步骤2)计算流过单体电池的电流时需要先判断电池的均衡方向，如果该单体电池的均衡方向是向内，则流过该单体电池的电流为该单体电池的充电电流或放电电流加上其均衡电流，如果单体电池的均衡方向是向外，则流过该单体电池的电流为该单体电池的充电电流或放电电流减去其均衡电流。

2.根据权利要求1所述的锂电池组SOC估算方法，其特征在于：所述的步骤3)计算单体电池的SOC所用的公式为：

$\mathrm{SOC}\left(t\right)=\left(\frac{Q_0-{\∫}_0^t\mathrm{Idt}}{Q^0}\right)\×100\%$

其中Q₀为单体电池的额定容量，I为在t时间内流过该单体电池的电流。