[发明专利]基于电池SOC不均匀性的电池组健康状态评价方法

说明书

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：

（1）测量并计算电池组（单体电池节数为n,n>1）运行过程中m个(m>1)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SOC、各单体电池的健康状态SOH，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USOC_i(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CMax_i(i=1,…,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USOC_i和电池组最大可用容量CMax_i，得到拟合函数p(USOC_i)；

（5）计算步骤（4）中的电池信息数据点(USOC_i,CMax_i)(i=1,…,m)与（4）拟合得到的函数p(USOC_i)之间的相关系数r，当r大于阈值d₁时，认为函数p(USOC_i)有效，可用于计算电池组最大可用容量，否则需要重复步骤（1）-（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SOC _k1,SOC_k2,…,SOC_kn，计算该时刻的单体电池SOC不均匀性USOC_k，利用USOC_k和函数p(USOC_i)计算该时刻的电池组最大可用容量CMax_k；设定阈值d₂，10%≤d₂≤30%，将计算得到的CMax_k做如下判断：

CMax_k≤Cap(1-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SOC(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0～1，当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=1时表示电池完全充满。