CN106532147B - 一种电池组容量优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池组容量优化方法，具体包括：计算各单体电池的荷电状态SOCi；计算各单体电池最大容量Qmaxi；获得各个单体电池最大容量值中的最大值Ql、最小值Qs和平均值Qp；计算电池组的剩余容量Qd；计算电池组的可充容量Qc；计算电池组的最大容量Qmax；判断电池组是否需要开启容量优化控制，若是，进入下一步，若否，返回第一步；对电池组各单体电池进行充放电控制；判断电池组容量有没有提高，若有，继续进行单体电池充放电控制，没有则结束流程。本发明不以单体电池之间的容量一致为目标，而以提高电池组的最大容量为目标，通过对单体电池的容量充放电控制来实现电池组容量最大化，从根本上提高了电池组的最大容量，也大大提高了电池组的使用寿命。

Description

一种电池组容量优化方法
技术领域
本发明涉及电池容量控制技术领域，特别涉及一种电池组容量优化方法。
背景技术
电池组由多个单体电池串联组成，由于各个单体电池在生产和使用过程中不可能做到完全一致，随着时间积累，各个单体电池会不同程度地出现老化和衰减，各个单体电池之间的差异会越来越大，这会对电池组的总体可用容量产生影响，也会降低电池组的使用寿命。
因此，在电池组的使用过程中，需要适时地对电池组的容量进行控制，现在常用的电池组容量控制方法多为电池组容量均衡，使得电池组中各单体电池的容量趋于一致，但是均衡方案多无法从根本上解决单体电池之间的不一致性问题，也无法有效提高电池组的可用容量。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种旨在提高电池组最大容量的电池组容量优化方法，其不以单体电池之间的容量一致为目标，而以提高电池组的最大容量为目标，通过对单体电池的容量充放电控制来实现电池组容量最大化。
本发明具体为一种电池组容量优化方法，其具体步骤包括：
步骤(1)：计算各单体电池的荷电状态SOCi；
步骤(2)：计算各单体电池最大容量Qmaxi；
步骤(3)：获得各个单体电池最大容量值中的最大值Ql、最小值Qs和平均值Qp；
步骤(4)：计算电池组的剩余容量Qd；
步骤(5)：计算电池组的可充容量Qc；
步骤(6)：计算电池组的最大容量Qmax；
步骤(7)：判断电池组是否需要开启容量优化控制，若是，进入步骤(8)，若否，返回步骤(1)；
步骤(8)：对电池组各单体电池进行充放电控制；
步骤(9)：判断电池组最大容量是否提高，若是，返回步骤(8)继续进行单体电池充放电控制，若否则结束单体电池充放电控制。
所述步骤(1)中计算各单体电池的荷电状态SOCi的算法模型为：
Figure BDA0001146502760000021
其中，ΔT为采样时间，t为当前时刻，t＝nΔT，n＝1，2，3，…，η为单体电池库伦效率，QN为单体电池额定容量，IS为单体电池等效电流，UE为单体电池极化电压，τ为时间常数，RE为单体电池极化电阻，US为单体电池等效电压，Uoc为单体电池等效电路的开路电压，R0为单体电池内阻。
所述步骤(4)中计算电池组的剩余容量Qd的具体算法为：
Qd＝min{Qmax1×SOC1，Qmax2×SOC2，…，Qmaxp×SOCp}
其中，p为电池组中单体电池的节数。
所述步骤(5)中计算电池组的可充容量Qc的具体算法为：
Qc＝min{Qmax1×(1-SOC1)，Qmax2×(1-SOC2)，…，Qmaxp×(1-SOCp)}。
所述步骤(6)中计算电池组的最大容量Qmax的具体算法为：
所述步骤(7)中判断电池组是否需要开启容量优化控制的具体判断方法为：若Ql＞1.1Qs，则需要开启容量优化控制；若|Ql-Qp|＞5％Qp或|Qs-Qp|＞5％Qp，则需要开启容量优化控制。
所述步骤(8)中对电池组各单体电池进行充放电控制的具体控制方法为：若单体电池最大容量Qmaxi＞Qp，则对该单体电池进行放电控制，若单体电池最大容量Qmaxi＜Qp，则对该单体电池进行充电控制。
所述步骤(9)的具体方法为：更新电池组实时容量Qt1，判断Qt1是否大于Qmax，若是，继续进行单体电池充放电控制，并继续更新电池组实时容量Qt2，判断Qt2是否大于Qt1，直至Qj+1＝Qj；若否，结束单体电池充放电控制。
本发明通过对单体电池进行充放电控制实现电池组的容量最大化，从根本上提高了电池组的最大容量，也大大提高了电池组的使用寿命。
附图说明
图1是本发明电池组容量优化方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明中电池组容量优化方法的具体步骤包括：步骤(1)：计算各单体电池的荷电状态SOCi；步骤(2)：计算各单体电池最大容量Qmaxi；步骤(3)：获得各个单体电池最大容量值中的最大值Ql、最小值Qs和平均值Qp；步骤(4)：计算电池组的剩余容量Qd；步骤(5)：计算电池组的可充容量Qc；步骤(6)：计算电池组的最大容量Qmax；步骤(7)：判断电池组是否需要开启容量优化控制，若是，进入步骤(8)，若否，返回步骤(1)；步骤(8)：对电池组各单体电池进行充放电控制；步骤(9)：判断电池组容量有没有提高，若有，继续进行单体电池充放电控制，没有则结束单体电池充放电控制。
所述步骤(1)中计算各单体电池的荷电状态SOC的算法模型为：
Figure BDA0001146502760000031
其中，ΔT为采样时间，t为当前时刻，t＝nΔT，n＝1，2，3，…，η为单体电池库伦效率，QN为单体电池额定容量，IS为单体电池等效电流，UE为单体电池极化电压，τ为时间常数，RE为单体电池极化电阻，US为单体电池等效电压，Uoc为单体电池等效电路的开路电压，R0为单体电池内阻。
所述步骤(4)中计算电池组的剩余容量Qd的具体算法为：
Qd＝min{Qmax1×SOC1，Qmax2×SOC2，…，Qmaxp×SOCp}
其中，p为电池组中单体电池的节数。
所述步骤(5)中计算电池组的可充容量Qc的具体算法为：
Qc＝min{Qmax1×(1-SOC1)，Qmax2×(1-SOC2)，…，Qmaxp×(1-SOCp)}。
所述步骤(6)中计算电池组的最大容量Qmax的具体算法为：
Figure BDA0001146502760000041
所述步骤(7)中判断电池组是否需要开启容量优化控制的具体判断方法为：若Ql＞1.1Qs，则需要开启容量优化控制；若|Ql-Qp|＞5％Qp或|Qs-Qp|＞5％Qp，则需要开启容量优化控制。
所述步骤(8)中对电池组各单体电池进行充放电控制的具体控制方法为：若单体电池最大容量Qmaxi＞Qp，则对该单体电池进行放电控制，若单体电池最大容量Qmaxi＜Qp，则对该单体电池进行充电控制。
所述步骤(9)的具体方法为：更新电池组实时容量Qt1，判断Qt1是否大于Qmax，若是，继续进行单体电池充放电控制，并继续更新电池组实时容量Qt2，判断Qt2是否大于Qt1，直至Qj+1＝Qj；若否，结束单体电池充放电控制。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (5)

1.一种电池组容量优化方法，其特征在于，所述容量优化方法具体步骤包括：
步骤(1)：计算各单体电池的荷电状态SOCi，其算法模型为：
Figure FDA0001944376820000011
其中，ΔT为采样时间，t为当前时刻，t＝nΔT，n＝1,2,3,…，η为单体电池库伦效率，QN为单体电池额定容量，IS为单体电池等效电流，UE为单体电池极化电压，τ为时间常数，RE为单体电池极化电阻，US为单体电池等效电压，Uoc为单体电池等效电路的开路电压，R0为单体电池内阻；
步骤(2)：计算各单体电池最大容量Qmaxi；
步骤(3)：获得各个单体电池最大容量值中的最大值Ql、最小值Qs和平均值Qp；
步骤(4)：计算电池组的剩余容量Qd，具体算法为：
Qd＝min{Qmax1×SOC1,Qmax2×SOC2,…,Qmaxp×SOCp}
其中，p为电池组中单体电池的节数；
步骤(5)：计算电池组的可充容量Qc，具体算法为：
Qc＝min{Qmax1×(1-SOC1),Qmax2×(1-SOC2),…,Qmaxp×(1-SOCp)}
其中，p为电池组中单体电池的节数；
步骤(6)：计算电池组的最大容量Qmax，具体算法为：
Qmax＝Qd+Qc＝min{Qmax1×SOC1,Qmax2×SOC2,…,Qmaxp×SOCp}+min{Qmax1×(1-SOC1),Qmax2×(1-SOC2),…,Qmaxp×(1-SOCp)}
其中，p为电池组中单体电池的节数；
步骤(7)：判断电池组是否需要开启容量优化控制，若是，进入步骤(8)，若否，返回步骤(1)；
步骤(8)：对电池组各单体电池进行充放电控制；
步骤(9)：判断电池组最大容量是否提高，若是，返回步骤(8)继续进行单体电池充放电控制，若否则结束单体电池充放电控制。
2.根据权利要求1所述的一种电池组容量优化方法，其特征在于，所述步骤(7)中判断电池组是否需要开启容量优化控制的具体判断方法为：若Ql＞1.1Qs，则需要开启容量优化控制。
3.根据权利要求1所述的一种电池组容量优化方法，其特征在于，所述步骤(7)中判断电池组是否需要开启容量优化控制的具体判断方法为：若|Ql-Qp|＞5％Qp或|Qs-Qp|＞5％Qp，则需要开启容量优化控制。
4.根据权利要求1所述的一种电池组容量优化方法，其特征在于，所述步骤(8)中对电池组各单体电池进行充放电控制的具体控制方法为：若单体电池最大容量Qmaxi＞Qp，则对该单体电池进行放电控制，若单体电池最大容量Qmaxi＜Qp，则对该单体电池进行充电控制。
5.根据权利要求1所述的一种电池组容量优化方法，其特征在于，所述步骤(9)的具体方法为：更新电池组实时容量Qt1，判断Qt1是否大于Qmax，若是，继续进行单体电池充放电控制，并继续更新电池组实时容量Qt2，判断Qt2是否大于Qt1，直至Qj+1＝Qj；若否，结束单体电池充放电控制。
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