專利名稱：基于電池soc不均勻性的電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，尤其涉及一種基于電池SOC不均勻性的電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
在我國(guó)，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)和研究單位已經(jīng)在進(jìn)行大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)的研制，其他技術(shù)領(lǐng)域的863也積極支持大容量鋰離子電池研究。但是由于前期各個(gè)研究機(jī)構(gòu)都把注意力主要集中在大容量電池和裝置研發(fā)上，而忽視了大容量?jī)?chǔ)能電池組、電池堆的運(yùn)行維護(hù)技術(shù)。在儲(chǔ)能電站的應(yīng)用中需要使用上百節(jié)電池串聯(lián)成組，以滿足高電壓、高功率的需求。為了更好利用電池組的使用效率，提高電池組的使用壽命，需要時(shí)刻對(duì)電池組的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，而電池組最大可用容量值是電池組健康狀態(tài)的最主要指標(biāo)；電池組最大可用容量會(huì)隨著電池組的運(yùn)行不斷變換，從而導(dǎo)致電池組最大可用容量的計(jì)算準(zhǔn)確度不斷下降，到目前為止沒(méi)有一種相對(duì)穩(wěn)定同時(shí)精度較高的電池組最大可用容量評(píng)價(jià)算法。中國(guó)專利CN102520361A公開(kāi)了一種電池組SOH值評(píng)估方法，該方法包括基于電池容量SOH值評(píng)估步驟和基于電池內(nèi)阻SOH值評(píng)估步驟的結(jié)合、或基于電池容量與SOC值綜合SOH值評(píng)估步驟和基于電池內(nèi)阻SOH值評(píng)估步驟的結(jié)合。其不足之處在于:該方法只用于粗略的評(píng)估電池組的健康狀態(tài)，得到的結(jié)論不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于電池SOC不均勻性的電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，該方法能有效地通過(guò)前期運(yùn)行數(shù)據(jù)擬合電池SOC不均勻性與電池組最大可用容量之間的線性關(guān)系，后期可通過(guò)電池SOC不均勻性預(yù)估電池組最大可用容量值并判斷電池組的健康狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于電池SOC不均勻性的電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，該方法依次包括以下步驟:(I)測(cè)量并計(jì)算電池組(單體電池節(jié)數(shù)為η，η>1)運(yùn)行過(guò)程中m個(gè)(m>l)不同時(shí)刻的電池組信息數(shù)據(jù)，每個(gè)時(shí)刻的信息數(shù)據(jù)包括電池組中各單體電池的荷電狀態(tài)S0C、各單體電池的健康狀態(tài)S0H，電池組的額定容量Cap ；(2)計(jì)算所有m個(gè)不同時(shí)刻的電池組信息數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的單體電池SOC不均勻性USOCiQ=I,；(3)計(jì)算所有m個(gè)不同時(shí)刻的電池組信息數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電池組最大可用容量CMaxi (i=l,..., m)；(4)利用最小二乘法擬合步驟(2)、(3)計(jì)算得到的各個(gè)不同時(shí)刻的電池組信息數(shù)據(jù)的單體電池SOC不均勻性USOCi和電池組最大可用容量CMaxi,得到擬合函數(shù)p (USOCi)；(5)計(jì)算步驟(4)中的電池信息數(shù)據(jù)點(diǎn)(USOCi, CMaxi) (i=l, -,m)與(4)擬合得到的函數(shù)P(USOCi)之間的相關(guān)系數(shù)r，當(dāng)r大于閾值Cl1時(shí)，認(rèn)為函數(shù)P(USOCi)有效，可用于計(jì)算電池組最大可用容量，否則需要重復(fù)步驟(I) - (5)；(6)重新選取一個(gè)任意時(shí)刻k，測(cè)量該時(shí)刻的各單體電池荷電狀態(tài)，即SOCkl, SOCk2,…，SOCkn,計(jì)算該時(shí)刻的單體電池SOC不均勻性USOCk,利用USOCk和函數(shù)P (USOCi)計(jì)算該時(shí)刻的電池組最大可用容量CMaxk ;設(shè)定閾值d2，10%彡d2< 30%，將計(jì)算得到的CMaxk做如下判斷:CMaxk ^ Cap(l_d2)若判斷成立，則說(shuō)明該電池組健康狀態(tài)差，需要進(jìn)行更換維護(hù)；若不成立，則說(shuō)明該電池組健康狀態(tài)良好，無(wú)需維護(hù)。荷電狀態(tài)S0C(state of charge)是指蓄電池使用一段時(shí)間或長(zhǎng)期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。其取值范圍為O 1，當(dāng)SOC=O時(shí)表示電池放電完全，當(dāng)SOC=I時(shí)表示電池完全充滿。電池的健康狀態(tài)SOH (State of Health)用來(lái)描述動(dòng)力電池的健康狀態(tài)，特別用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域各種動(dòng)力電池，比如鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池等的健康狀況,剩余壽命等。SOH的計(jì)算或估算可參照現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的方法，如中國(guó)專利102508164A、101208847、102866361A、10 2520361A 等公開(kāi)的方法。作為一種優(yōu)選，步驟(2)中單體電池SOC不均勻性USOCi的計(jì)算方式如下:
權(quán)利要求
1.一種基于電池SOC不均勻性的電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，該方法依次包括以下步驟: (1)測(cè)量并計(jì)算電池組(單體電池節(jié)數(shù)為η)運(yùn)行過(guò)程中m個(gè)不同時(shí)刻的電池組信息數(shù)據(jù)，每個(gè)時(shí)刻的信息數(shù)據(jù)包括電池組中各單體電池的荷電狀態(tài)S0C、各單體電池的健康狀態(tài)S0H,電池組的額定容量Cap ； (2)計(jì)算所有m個(gè)不同時(shí)刻的電池組信息數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的單體電池SOC不均勻性USOC1(i=1,...m) ； (3)計(jì)算所有m個(gè)不同時(shí)刻的電池組信息數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電池組最大可用容量CMaxi (i=l,..., m)； (4)利用最小二乘法擬合步驟(2)、(3)計(jì)算得到的各個(gè)不同時(shí)刻的電池組信息數(shù)據(jù)的單體電池SOC不均勻性USOCi和電池組最大可用容量CMaxi,得到擬合函數(shù)p (USOCi)； (5)計(jì)算步驟(4)中的電池信息數(shù)據(jù)點(diǎn)(USOCi,CMaxi) (i=l, ---,m)與(4)擬合得到的函數(shù)P(USOCi)之間的相關(guān)系數(shù)r，當(dāng)r大于閾值Cl1時(shí)，認(rèn)為函數(shù)P(USOCi)有效，可用于計(jì)算電池組最大可用容量，否則需要重復(fù)步驟(I) - (5)； (6)重新選取一個(gè)任意時(shí)刻k，測(cè)量該時(shí)刻的各單體電池荷電狀態(tài)，即SOCkl,SOCk2,…，SOCkn,計(jì)算該時(shí)刻的單體電池SOC不均勻性USOCk,利用USOCk和函數(shù)P (USOCi)計(jì)算該時(shí)刻的電池組最大可用容量CMaxk ;設(shè)定閾值d2，10%彡d2彡30%，將計(jì)算得到的CMaxk做如下判斷:CMaxk ≤ Cap (l-d2) 若判斷成立，則說(shuō)明該電池組健康狀態(tài)差，需要進(jìn)行更換維護(hù)；若不成立，則說(shuō)明該電池組健康狀態(tài)良好，無(wú)需維護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電池SOC不均勻性的電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，其特征在于:步驟(2)中單體電池SOC不均勻性USOCi的計(jì)算方式如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電池SOC不均勻性的電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，其特征在于:步驟(2)中單體電池SOC不均勻性USOCi的計(jì)算方式如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電池SOC不均勻性的電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，其特征在于:步驟(3)中電池組最大可用容量CMaxi的計(jì)算方式如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電池SOC不均勻性的電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，其特征在于:步驟(5)中相關(guān)系數(shù)!■的計(jì)算方式如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電池SOC不均勻性的電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，其特征在于:步驟(I)中m的取值范圍為10 50，每?jī)蓚€(gè)電池組信息數(shù)據(jù)取點(diǎn)時(shí)間間隔為I小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電池SOC不均勻性的電池組健康狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，該方法依次包括以下步驟(1)測(cè)量并計(jì)算電池組運(yùn)行過(guò)程中m個(gè)不同時(shí)刻的電池組信息數(shù)據(jù)；(2)計(jì)算所有m個(gè)不同時(shí)刻的電池組信息數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的單體電池SOC不均勻性USOCi；(3)計(jì)算所有m個(gè)不同時(shí)刻的電池組信息數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電池組最大可用容量CMaxi；(4)得到擬合函數(shù)p(USOCi)；(5)計(jì)算相關(guān)系數(shù)r；(6)重新選取一個(gè)任意時(shí)刻k，計(jì)算該時(shí)刻的電池組最大可用容量CMaxk，做判斷，若判斷成立，則說(shuō)明該電池組健康狀態(tài)差，需要進(jìn)行更換維護(hù)；若不成立，則說(shuō)明該電池組健康狀態(tài)良好，無(wú)需維護(hù)。本發(fā)明計(jì)算得出的最大可用容量值準(zhǔn)確性高，計(jì)算簡(jiǎn)便，能夠更及時(shí)快速的反應(yīng)電池組當(dāng)前的健康狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01R31/36GK103176137SQ201310051029
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月15日
發(fā)明者陳滿, 李勇琦, 黃曉東, 劉邦金, 鐘朝現(xiàn), 王浩, 劉愛(ài)華, 彭鵬, 王文輝 申請(qǐng)人:中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司, 杭州高特電子設(shè)備有限公司