[发明专利]一种锂电池能量状态估算方法

摘要

一种锂电池能量状态估算方法，其包括以下步骤：步骤1、在考虑电能、热能和损失能量的基础上，建立锂电池能量状态的数学估算模型；步骤2、采用电池全过程放电法进行分阶段放电，第一阶段在非标准工况下放电，第二阶段在标准工况下放电，获得电池第一阶段和第二阶段放电的电能和热能的参数；步骤3、计算得到电池第一阶段和第二阶段放电释放的能量以及全过程释放的能量总和；步骤4、利用能量总和数据进行函数拟合得到电池最大可用能量E_max以及E_loss(I,T₁)的数学表达式；步骤5、将上述的参数及表达式代入步骤1，结合采集数据对能量状态SOE进行实时估算。本发明在综合考虑了电能、热能和损失能量对电池能量状态估算影响的情况下，获得准确的锂电池能量状态。

主权项

1.一种锂电池能量状态估算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、将锂电池放电过程的能量分为电能、热能以及损失能量三部分，在考虑电能、热能和损失能量的基础上，建立锂电池能量状态的数学估算模型为：其中，SOE(k)为当前时刻电池能量状态，SOE(k‑1)为上一时刻电池能量状态，t_k、t_k‑1分别为当前时刻和上一时刻时间值，u为电池端电压，i为放电电流且取正值，R为电池内阻，E_max为电池最大可用能量，E_loss(i,T)为电池的损失能量，E_sum(i,T)为电池释放的电能和热能的总和；步骤2、采用电池全过程放电法获得电池的电能和热能参数：以放电截止电压a₁V，上限截止温度b₁℃作为放电截止条件，放电过程分为两个阶段，第一阶段：电池在非标准放电工况下放电直至达到截止条件，记录第一阶段电池的电能和热能的参数；第二阶段：第一阶段结束后，电池静置，待电池温度恢复至额定温度，采用标准放电工况对电池进行放电直至达到截止条件，记录第二阶段电池的电能和热能参数；步骤3、利用上述电能和热能的参数，分别得到至少两组电池在放电过程中第一阶段消耗的电能W_e1(i,T)和热能W_h1(i,T)，第二阶段消耗的电能W_e2(i,T)和热能W_h2(i,T)，则W_e1(i,T)＝u₁×i₁×Δt      (2)；W_h1(i,T)＝i₁²×R₁×Δt      (3)；并得到电池第一阶段释放的能量：W_e2(i,T)＝u₂×i₂×Δt      (5)；W_h2(i,T)＝i₂²×R₂×Δt      (6)；并得到电池第二阶段释放的能量：电池的总放电电能为：E(i,T)＝E_sum(i,T)+E'_sum(i,T)其中，Δt＝t_k‑t_k‑1，u₁和i₁分别为第一阶段时电池端电压和放电电流，u₂和i₂分别为第二阶段时电池端电压和放电电流，电池内阻R为电池欧姆内阻和极化内阻的总和；步骤4、利用至少两组E(i,T)数据进行函数拟合，并获得拟合函数的最大值E(i,T)_max，从而电池最大可用能量即为：E_max＝E(i,T)_max      (8)；则可知电池在T时刻损失能量为：E_loss(I,T₁)＝E_max‑E_sum(I,T₁)       (9)；步骤5、将式(4)、(8)和(9)代入式(1)中，即可得到T时刻电池的能量状态SOE(k)。