[发明专利]一种锂离子电池剩余可用能量的估计方法

权利要求书

1.一种锂离子电池剩余可用能量的估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.从电池说明书中获得标准温度、标准放电电流和电池内阻，基于电池台架测试数据，获得电池标称容量，绘制温度-电流-SOC三维曲面；

S2.根据电池当前温度、电池当前SOC、所述电池标称容量、所述电池内阻、电池未来电流以及所述温度-电流-SOC三维曲面，估计电池在所述电池未来电流下的剩余可用容量；

S2.根据所述剩余可用容量、所述电池当前端电压、所述电池内阻和所述电池未来电流，计算电池剩余可用能量。

2.如权利要求1所述的锂离子电池剩余可用能量的估计方法，其特征在于，所述获得电池标称容量的方法为：根据电池使用说明书，测量电池在标准温度、标准放电电流下，从满电状态开始直到电池端电压达到放电截止电压时电池放出的容量，记为标称容量C_{batt_nom}。

3.如权利要求2所述的锂离子电池剩余可用能量的估计方法，其特征在于，所述绘制温度-电流-SOC三维曲面的方法为：首先进行电池台架进行测试，测量电池在不同温度、不同放电电流下，从满电状态开始直到电池端电压达到放电截止电压时电池放出的容量，记为在T，I条件下的电池容量C_{batt_T_I}；然后根据电池标称容量C_{batt_nom}和电池条件容量C_{batt_T_I}，计算电池在T，I条件下的电池的放电截止SOC，记为SOC_{cutoff_T_I}，计算公式为SOC_{cutoff_T_I}=1-C_{batt_T_I}/C_{batt_nom}；最后绘制温度-电流-SOC三维曲面。

4.如权利要求3所述的锂离子电池剩余可用能量的估计方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：

S21.根据电池当前温度、电池当前SOC、电池内阻和电池未来电流，利用锂离子电池电-热耦合模型计算电池在未来放电过程中的温度变化过程T_{batt_fut}和SOC变化过程SOC_fut，并将该电池状态变化过程表示在温度-电流-SOC三维坐标上，表现为一条温度-电流-SOC曲线；

S22.所述温度-电流-SOC曲线与所述温度-电流-SOC三维曲面相交于一点，认为该点对应的SOC为电池放电截止的真实SOC，记为SOC_{cutoff_real}；

S23.根据所述真实SOC，计算所述剩余可用容量C_{batt_usable}，计算公式为C_{batt_usable}=C_{batt_nom}*（1-SOC_{cutoff_real}）。

5.如权利要求4所述的锂离子电池剩余可用能量的估计方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：

S31.根据电池当前端电压U_t，电池内阻R_batt和未来电流I_fut，计算电池未来端电压随时间的变化曲线U_{t_fut}；

S32.根据所述电池未来端电压随时间的变化曲线U_{t_fut}，电池的所述剩余可用容量C_{batt_usable}，并根据电流I_fut在未来时间上的积分计算出电池的累计放电电量C_{batt_cum}，当电池在未来某时刻t_fut的累计放电电量C_{batt_cum}(t_fut)与电池所述剩余可用能量C_{batt_usable}相等时，认为电池未来放电将在t_fut时刻结束。对照端电压变化曲线U_{t_fut}和电流变化曲线I_fut，计算电池在当前时刻t₀到未来放电结束时刻t_fut期间的电池累计能量∫U_{t_fut}*I_fut*dt，即所述电池剩余可用能量E_{batt_usable}。

6.根据权利要求1-5所述的锂离子电池剩余可用能量估计方法，其特征在于，所述电池为磷酸铁锂/石墨电池、锰酸锂/石墨电池、三元锂/石墨电池、三元锂/钛酸锂电池等锂离子动力电池。