[发明专利]一种锂电池荷电状态估算方法及电池管理系统和电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池管理系统，特别涉及一种锂电池荷电状态估算方法及使用其的电池管理系统和电池系统。

背景技术

随着环保和节能问题的日益突出，锂离子电池由于比能量高，绿色环保等优点，作为大容量动力电源，逐步在汽车、航天、船舶等领域都有了实际应用。锂离子电池的能量密度越来越高、容量越来越大、电池单体的串联数量也越来越多，在电池组的长期使用过程中，由于组成的电池模块的多节锂离子电池一致性较差容易引起一节或者多节电池出现过充过放的现象，进而整个电池模块的性能下降，甚至导致失效严重影响使用寿命。对于电池组来说，电池管理系统不可缺少。

荷电状态（State of Charge,SOC）用于描述电池的剩余电量，是电池组使用过程中的重要参数。用于汽车动力的锂离子电池组的SOC的准确估算，不仅关系到汽车行驶里程的估算，而且是锂电池组安全和优化控制充放电能量的保证。汽车在运行时，大的电流很可能会造成电池过充或深放，因此一定要对电池的SOC状态进行估算，对电池组中每块电池的端电压、温度以及充放电电流进行实时采集，随时预报汽车电池的剩余能量或荷电状态，当电池电量过低需要充电时及时报警，从而提高电池的使用寿命和整车的运行性能。同时，SOC的准确估计也是进行能量管理策略研究的基础，是电动汽车的混合动力汽车的关键技术之一。

电池荷电状态通过对电池电压、电流、内阻、温度等参数的检测来推断，这些参数与SOC的关系随电池老化的过程而改变，其中还包括有许多不确定的因素，例如，汽车电池的工作状态会随着汽车的行驶道路状况变化而随机改变。因此，电池SOC的估计已成为电动汽车和混合动力汽车领域的一个急需攻克的难题。

目前电池SOC估计方法中使用较多也比较准确的是安时法。所谓安时法是采用实时电流积分的安培小时算法进行基本计算，然后通过对影响电池SOC的温度、自放电以及老化参数等进行修正，通过修正函数得出比较准确的SOC值。但上述修正只是理论的情况，实际上还存在着影响电池SOC的其他许多因素，并且在实际试验和应用中很验证得出修正函数。因此到目前为止，采用安时积分算法难以得到SOC值较高的精度，与实际值存在着很大的偏差。现存的其他一些SOC估算方法还包括有恒定电流电压法、开路电压法、内阻法、比重法等，但这些方法都或多或少存在一些与安时法类似的缺陷，无法得到比较精确的SOC估算值，因此有必要改进当前锂电池SOC的估算方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种电池荷电状态的估算方法，该方法利用安时法初步估算并利用扩展卡尔曼滤波法进一步修正，以获得锂电池比较精确的荷电状态。

本发明实施例中的一种锂电池荷电状态估算方法，应用于锂电池动力储能系统，用于对锂电池的剩余容量进行估算，所述电池荷电状态估算方法包括以下步骤：获得锂电池的电量初始值；基于所述电量初始值，利用安时法初步估算锂电池的当前电量；利用递推最小二乘法修正所述锂电池的电池电路模型参数；基于所述初修正的电池模型参数，利用扩展卡尔曼滤波法对所述估算的锂电池的当前电量进行进一步修正。

作为本发明电池荷电状态估算方法的进一步改进，所述获得锂电池的电量初始值的步骤还包括：判断锂电池的闲置时间是否大于固定时长；如果闲置时间未超所述固定时长，则以上次估算周期结束时的锂电池电量作为本次估算周期的电量初始值；如果闲置时间超出所述固定时长，则测量所述锂电池两端的电压，并通过查询开路电压-荷电状态表来得到电池电量初始值。

作为本发明电池荷电状态估算方法的进一步改进，在获得所述电池电量初始值以后，还包括判断所述锂电池是否处于工作状态的步骤，其中，如果所述锂电池未处于工作状态，则重新获得锂电池的电量初始值；如果所述锂电池处于工作状态，则测量所述锂电池的电压和工作电流。

本发明还提供有一种电池管理系统，用于对电池系统中的锂电池进行荷电状态估算，包括微控制器及存储单元，所述存储单元中存储有一个或多个软件程序，所述微控制器执行所述一个或多个软件程序以实现上述电池荷电状态估算方法。

本发明还提供有一种电池系统，包括电池及相应的电池管理系统，所述电池管理系统包括微控制器及存储单元，所述存储单元中存储有一个或多个软件程序，所述微控制器执行所述一个或多个软件程序以实现上述电池荷电状态估算方法以实现对锂电池荷电状态进行估算。