[发明专利]船用锂离子动力电池荷电状态的计算与校正装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种船用锂离子动力电池荷电状态的计算与校正方法。

背景技术

随着世界范围内对节能环保的要求不断提高，以锂离子电池作为主要动力能源的电力推进内河船舶应运而生。相对于电动汽车，电力推进内河船舶的动力电池容量大，电池组数量多，续航时间长，在正常航行推进工况下，要求能够实时正确检测电池的剩余电量，以控制船舶的续航里程和航速。所以船用锂离子电池的剩余电量的测量与计算装置应考虑多电池组整体的测量方法。在现有SOC(State of charge荷电状态)测量方法中，安时计量法的误差会随着用电时间增加而累积，开路电压法和内阻法数学关系较复杂不适合多组电池实时在线测量，智能算法要求精确数学模型及繁琐的智能运算。

中国发明专利200510094755.3公开了一种修正安时计量法，但其中用于修正的电压值在线估计时会产生波动，造成修正误差。发明专利201110180561.0公开了一种将改进神经网络法并用DSP实现，这种方法计算繁琐且DSP相对成本较高。发明专利201210013565.4公开了根据初始与终止放电时SOC急剧变化的曲线来修正安时计量法产生的误差，但该方法不能在电池处于放电中期时校正。发明专利201210576793.2公开了使用开路电压，电流，温度三维表来估计SOC的方法用于电动车辆，但是其只能在车辆停止时测量，而在船舶行驶中无法停止航行，所以并不适合船用。

发明内容

基于以上现状，本发明提供了一种船用锂离子动力电池荷电状态的计算与校正装置及方法，以安时计量法为主体，交流内阻法校正的方法来测量电池荷电状态，结构简单，运算速度快，矫正精确度高，实时性强。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种电池荷电状态的计算与校正方法，其包含：

A、通过交流内阻测量环节采集N组电池的交流内阻Z_f1～Z_fn并发送至SOC误差补偿环节；

B、所述SOC误差补偿环节中，求和器计算对N组电池交流内阻阻抗的模的求和结果Z_f并发送至老化及误差补偿环节；

C、所述老化及误差补偿环节将求和结果Z_f，代入到预先通过实验获得的电池交流内阻与补偿系数的关系式中来计算得到补偿系数k；

D、内阻法计算环节将交流内阻测量环节向其发送的交流内阻Z_f1～Z_fn，代入到预先通过实验获得的电池交流内阻与电池荷电状态的关系式中，运用交流内阻法求取各组电池的荷电状态；

E、所述内阻法计算环节还根据老化及误差补偿环节向其发送的补偿系数k对以交流内阻法测得的各组电池的荷电状态进行校正，得到各组电池经过老化及温度校正后的荷电状态SOC₁～SOC_n并发送至电量均衡器；

F、所述电量均衡器使所有电池组具有相同的剩余电量，并将该剩余电量作为初始荷电状态SOC₀输出至SOC计算环节；

G、所述SOC计算环节根据与电池组及负载串联的电流传感器所测得的电流值I和所述初始荷电状态SOC₀，运用安时计量法求得各组电池实时的荷电状态SOC_i并发送至所述SOC误差补偿环节；

H、所述SOC误差补偿环节的老化及误差补偿环节，根据所述补偿系数k对以安时计量法测得的各组电池的荷电状态SOC_i进行补偿并将结果SOC_f向外输出。

优选地，在步骤E中，通过以下公式进行校正：

SOCZ=kSOC0*]]>

其中，依次用以交流内阻法测得的各组电池的荷电状态代入后，相应求得的SOC_Z即作为各组电池经过老化及温度校正后的荷电状态SOC₁～SOC_n输出。

优选地，在步骤H中，通过以下公式进行补偿：