[发明专利]一种大容量电池组荷电状态的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及大容量电池组荷电状态SOC(State Of Charge)的测量方法。

背景技术

一般地，通过电池单体或模块的串联可提高大容量电池组LCBP (Large Capacity Battery Pack)的端电压，同样地，通过电池单体或模块的并联可增大LCBP 的容量，即提高了最大可放电电流。因此，通过电池单体或模块的串/并联，可提高LCBP与外部的能量交换能力,即达到一定的功率和能量等级。同时，从理论上说，任何LCBP都可以简化为一个串联型LCBP(由电池串经串联而成)或一个并联型LCBP(由电池串经并联而成)，而每个电池串又由多个电池单体或模块经串/并联而成，反之亦然。电池组在实际使用过程中，需要保证电池组中的每个电池单体或模块的安全，防止出现过充电或过放电现象而造成整个电池组损坏或使用寿命的缩短。在控制电池组的充电或放电过程中，必须考虑电池组的荷电状态(SOC),也被称之为“可用容量”，精确测量SOC是电池管理系统中最基本和最首要的任务。特别是在快速充电技术的研究过程中，如何较为准确地测量SOC是决定电池组的初始充电电流大小和充电时间长的重要前提，是实现快速充电的关键环节。

对电池组SOC的测量基本上是基于电池单体或模块的使用和状态估算的进一步扩展，如下两种方法：

一是，基于电池单体的容量直接对大容量电池组的SOC进行测量计算。该测量方法的结构框图如图1(a)所示。

在图1(a)所示的方法中，电池组是由容量相同的电池单体或模块组成，将电池单体或模块的额定容量直接作为所述电池组的最大可用容量。测量流过各电池串的电流并用积分装置对时间进行积分确定剩余容量。最后计算出电池组的SOC。

由于电池组中的电池单体或模块，并不只是简单的串/并联结构，这使得电池组中各电池串上的电池单体或模块的最大可用容量、剩余容量等不完全相同，该方法没有考虑到电池单体或模块容量和电池组中各电池串容量间的对应关系和差异，从而并不能实际有效地测量计算出电池组各电池串在某一时刻实际的充/放电电量，这显然是不能准确的计算大容量电池组的SOC。

二是，无论电池单体或模块是如何成组，都可以从整体结构上将其重新整合成一个等效电池组，如同测量单体电池一样，基于电池组的外部特性，如电池组的总电压与其SOC的对应关系，对所述电池组的SOC进行测量。图1(b)所示是基于大容量电池组中的一个电池串的总电压测量SOC的结构图。按照图求的方法进行测量，首先测量所述电池串上的总电压，然后根据U-SOC的经验关联表，从而得出与所测电池串上电压对应的SOC值，这样就可测得每一个电池串上的SOC值。

但是，在实际情况下，由于生产工艺及环境原因，配对成组的电池单体或模块配对的外部特性不可能完全一致。况且，电池在使用过程中，由于电池的散热条件、发热情况等并不完全一致，除此之外，电池单体或模块间存在正反馈反应，大容量电池组中的电池单体或模块这种反应更为突出，这些因素使得各电池单体或模块外部特性间的差异性更大。从而造成大容量电池组的外部特性与其SOC没有准确的对应关系。因此，基于电池组的外特性测量计算其SOC的方法，并不准确。

发明内容

该项发明提出了一种准确地测量计算大容量电池组的SOC，使得到的大容量电池组SOC在保证大容量电池组利用率的前提下有效地防止电池组出现过充电或过放电现象的一种大容量电池组荷电状态的测量方法。

所述大容量电池组由n个并联的m只电池单体串联组成的电池串构成，m,n均是大于等于2的整数，所述大容量电池组荷电状态的测量方法包括如下7步骤：

(1)首先，确定所述电池串中的m只电池单体的最大可用容量Q(1)_max，Q(2)_max，…， Q(m)_max以及剩余容量Q(1)_rem，Q(2)_rem，…，Q(m)_rem。

(2)由公式Q(k)_ch＝Q(k)_max-Q(k)_rem，计算电池单体的最大可充电容量，公式中的 k是不小于1且不大于m的整数。

(3)确定所述电池串中的m只电池单体中最小的最大可充电电量Q(s)_ch以及最小的剩余容量Q(t)_rem，即，