基于电池soc不均匀性的电池组健康状态评价方法-山东亚星游戏官网机床有限公司

专利名称：基于电池soc不均匀性的电池组健康状态评价方法
技术领域：
本发明涉及一种电池组健康状态评价方法，尤其涉及一种基于电池SOC不均匀性的电池组健康状态评价方法。
背景技术：
在我国，国内领先企业和研究单位已经在进行大容量储能系统的研制，其他技术领域的863也积极支持大容量锂离子电池研究。但是由于前期各个研究机构都把注意力主要集中在大容量电池和装置研发上，而忽视了大容量储能电池组、电池堆的运行维护技术。在储能电站的应用中需要使用上百节电池串联成组，以满足高电压、高功率的需求。为了更好利用电池组的使用效率，提高电池组的使用寿命，需要时刻对电池组的健康状态进行评估，而电池组最大可用容量值是电池组健康状态的最主要指标；电池组最大可用容量会随着电池组的运行不断变换，从而导致电池组最大可用容量的计算准确度不断下降，到目前为止没有一种相对稳定同时精度较高的电池组最大可用容量评价算法。中国专利CN102520361A公开了一种电池组SOH值评估方法，该方法包括基于电池容量SOH值评估步骤和基于电池内阻SOH值评估步骤的结合、或基于电池容量与SOC值综合SOH值评估步骤和基于电池内阻SOH值评估步骤的结合。其不足之处在于:该方法只用于粗略的评估电池组的健康状态，得到的结论不准确。

发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于电池SOC不均匀性的电池组健康状态评价方法，该方法能有效地通过前期运行数据拟合电池SOC不均匀性与电池组最大可用容量之间的线性关系，后期可通过电池SOC不均匀性预估电池组最大可用容量值并判断电池组的健康状态。为实现上述发明目的，本发明的技术方案是:一种基于电池SOC不均匀性的电池组健康状态评价方法，该方法依次包括以下步骤:(I)测量并计算电池组(单体电池节数为η，η>1)运行过程中m个(m>l)不同时刻的电池组信息数据，每个时刻的信息数据包括电池组中各单体电池的荷电状态S0C、各单体电池的健康状态S0H，电池组的额定容量Cap ；(2)计算所有m个不同时刻的电池组信息数据对应的单体电池SOC不均匀性USOCiQ=I,；(3)计算所有m个不同时刻的电池组信息数据对应的电池组最大可用容量CMaxi (i=l,..., m)；(4)利用最小二乘法拟合步骤(2)、(3)计算得到的各个不同时刻的电池组信息数据的单体电池SOC不均匀性USOCi和电池组最大可用容量CMaxi,得到拟合函数p (USOCi)；(5)计算步骤(4)中的电池信息数据点(USOCi, CMaxi) (i=l, -,m)与(4)拟合得到的函数P(USOCi)之间的相关系数r，当r大于阈值Cl1时，认为函数P(USOCi)有效，可用于计算电池组最大可用容量，否则需要重复步骤(I) - (5)；(6)重新选取一个任意时刻k，测量该时刻的各单体电池荷电状态，即SOCkl, SOCk2,…，SOCkn,计算该时刻的单体电池SOC不均匀性USOCk,利用USOCk和函数P (USOCi)计算该时刻的电池组最大可用容量CMaxk ;设定阈值d2，10%彡d2< 30%，将计算得到的CMaxk做如下判断:CMaxk ^ Cap(l_d2)若判断成立，则说明该电池组健康状态差，需要进行更换维护；若不成立，则说明该电池组健康状态良好，无需维护。荷电状态S0C(state of charge)是指蓄电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为O 1，当SOC=O时表示电池放电完全，当SOC=I时表示电池完全充满。电池的健康状态SOH (State of Health)用来描述动力电池的健康状态，特别用于电动汽车领域各种动力电池，比如铅酸电池、镍氢电池、锂电池等的健康状况,剩余寿命等。SOH的计算或估算可参照现有技术中公开的方法，如中国专利102508164A、101208847、102866361A、10 2520361A 等公开的方法。作为一种优�。街�(2)中单体电池SOC不均匀性USOCi的计算方式如下:
权利要求
1.一种基于电池SOC不均匀性的电池组健康状态评价方法，该方法依次包括以下步骤: (1)测量并计算电池组(单体电池节数为η)运行过程中m个不同时刻的电池组信息数据，每个时刻的信息数据包括电池组中各单体电池的荷电状态S0C、各单体电池的健康状态S0H,电池组的额定容量Cap ； (2)计算所有m个不同时刻的电池组信息数据对应的单体电池SOC不均匀性USOC1(i=1,...m) ； (3)计算所有m个不同时刻的电池组信息数据对应的电池组最大可用容量CMaxi (i=l,..., m)； (4)利用最小二乘法拟合步骤(2)、(3)计算得到的各个不同时刻的电池组信息数据的单体电池SOC不均匀性USOCi和电池组最大可用容量CMaxi,得到拟合函数p (USOCi)； (5)计算步骤(4)中的电池信息数据点(USOCi,CMaxi) (i=l, ---,m)与(4)拟合得到的函数P(USOCi)之间的相关系数r，当r大于阈值Cl1时，认为函数P(USOCi)有效，可用于计算电池组最大可用容量，否则需要重复步骤(I) - (5)； (6)重新选取一个任意时刻k，测量该时刻的各单体电池荷电状态，即SOCkl,SOCk2,…，SOCkn,计算该时刻的单体电池SOC不均匀性USOCk,利用USOCk和函数P (USOCi)计算该时刻的电池组最大可用容量CMaxk ;设定阈值d2，10%彡d2彡30%，将计算得到的CMaxk做如下判断:CMaxk ≤ Cap (l-d2) 若判断成立，则说明该电池组健康状态差，需要进行更换维护；若不成立，则说明该电池组健康状态良好，无需维护。
2.根据权利要求1所述的基于电池SOC不均匀性的电池组健康状态评价方法，其特征在于:步骤(2)中单体电池SOC不均匀性USOCi的计算方式如下:
3.根据权利要求1所述的基于电池SOC不均匀性的电池组健康状态评价方法，其特征在于:步骤(2)中单体电池SOC不均匀性USOCi的计算方式如下:
4.根据权利要求1所述的基于电池SOC不均匀性的电池组健康状态评价方法，其特征在于:步骤(3)中电池组最大可用容量CMaxi的计算方式如下:
5.根据权利要求1所述的基于电池SOC不均匀性的电池组健康状态评价方法，其特征在于:步骤(5)中相关系数!■的计算方式如下:
6.根据权利要求1所述的基于电池SOC不均匀性的电池组健康状态评价方法，其特征在于:步骤(I)中m的取值范围为10 50，每两个电池组信息数据取点时间间隔为I小时。
全文摘要
本发明涉及一种基于电池SOC不均匀性的电池组健康状态评价方法，该方法依次包括以下步骤(1)测量并计算电池组运行过程中m个不同时刻的电池组信息数据；(2)计算所有m个不同时刻的电池组信息数据对应的单体电池SOC不均匀性USOCi；(3)计算所有m个不同时刻的电池组信息数据对应的电池组最大可用容量CMaxi；(4)得到拟合函数p(USOCi)；(5)计算相关系数r；(6)重新选取一个任意时刻k，计算该时刻的电池组最大可用容量CMaxk，做判断，若判断成立，则说明该电池组健康状态差，需要进行更换维护；若不成立，则说明该电池组健康状态良好，无需维护。本发明计算得出的最大可用容量值准确性高，计算简便，能够更及时快速的反应电池组当前的健康状态。
文档编号G01R31/36GK103176137SQ201310051029
公开日2013年6月26日申请日期2013年2月15日优先权日2013年2月15日
发明者陈满, 李勇琦, 黄晓东, 刘邦金, 钟朝现, 王浩, 刘爱华, 彭鹏, 王文辉申请人:中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司, 杭州高特电子设备有限公司

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基于电池soc不均匀性的电池组健康状态评价方法