CN107807333B - 一种退役动力电池组的soc估算方法 - Google Patents

一种退役动力电池组的soc估算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种退役动力电池组的SOC估算方法中，针对于每个电池包，首先实时的获取该电池包当前时刻的开路电压；然后通过该电池包的开路电压和SOC之间关系表获取到该电池包当前时刻的SOC值；将每个电池包当前时刻的SOC值进行比较，获取到最小的SOC值，以最小的SOC值为标准，对除该最小的SOC值对应的电池包之外的其他各电池包当前时刻的SOC取相对值；求出除最小的SOC值对应的电池包之外其他所有电池包当前时刻的SOC相对值的平均值，根据平均值与最小的SOC值最终得到电池组当前时刻的SOC值。本发明能够精确且快速针对状况不一致的电池所构成的电池组进行SOC值估算，为退役电池回收再次使用提供了支撑。

Description

一种退役动力电池组的SOC估算方法
技术领域
本发明涉及新能源储能系统领域，特别涉及一种退役动力电池组SOC估算。
背景技术
电池组的荷电状态(State-of-Charge，SOC)和健康状况(State-of-Health，SOH)的估算，由于电动汽车的特殊要求，大都基于电池状况较好、电池各方面状态较为一致的单体电池串联成组得到的电池包，并且当电池状况下降到一定程度后将会被退役，造成一定的浪费。
如果对用于电动汽车等的退役电池进行回收，通过重组连接成为新的电池组，可用于对电池状况要求没那么严格的储能领域。此时，对于退役电池串联成的电池组的SOC估算就成为主要问题。
由于退役电池的各项状况指标具有很多的不一致性，此时的SOC估算与全新电池组成的电池组有着很大的不同。而当前对于串联电池组SOC的估算基本都是基于全新电池组成的电池组，对于退役电池组成的电池组将不再适用。因此，需要提出一种新方法，以对电池状况不一致的退役电池串联组成的电池组的SOC进行估算。同时，由于电池状况不一致导致的电池相同时间充放电容量的不同，会使得串联连接的电池组总体SOC与单独估算的SOC存在差异。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种退役动力电池组的SOC估算方法，该方法可以对不同状态电池构成的电池包所串联组成的电池组进行较为准确的SOC估算。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种退役动力电池组的SOC估算方法，所述电池组由多个电池包串联而成，所述估算方法的步骤具体如下：
步骤S1、针对于每个电池包，在其连接上负载后，实时的获取该电池包当前时刻的开路电压；然后根据该电池包当前时刻的开路电压，通过该电池包的开路电压和SOC之间的关系表获取到该电池包当前时刻的SOC值；
步骤S2、将每个电池包当前时刻的SOC值进行比较，获取到当前时刻最小的SOC值，然后以该当前时刻最小的SOC值为标准，对除该当前时刻最小的SOC值对应的电池包之外的其他各电池包当前时刻的SOC取相对值；
步骤S3、求出除当前时刻最小的SOC值对应的电池包之外其他所有电池包当前时刻的SOC相对值的平均值，将上述求取到的平均值与步骤S2获取到的当前时刻最小的SOC值相乘后再加上当前时刻最小的SOC值，以得到电池组当前时刻的SOC值。
优选的，所述步骤S1中，针对于每个电池包：
首先建立每个电池包的Thevenin二阶RC模型，该模型中包括2个串联关系的RC网络，每个RC网络中包括并联的电阻和电容；
然后根据每个电池包的Thevenin二阶模型，分别测量出每个电池包在每次完成充电后的初始开路电压，并且根据测量到的初始开路电压计算出初始内阻；
最后获取到每个电池包Thevenin二阶RC模型中两个RC网络中的参数；当电池组连接上负载后，进入以下步骤实时的获取每个电池包当前时刻的开路电压：
步骤S11、针对于每个电池包，首先测量出该电池包在当前时刻输出电压和输出电流，然后根据上述测量得到的该电池包在当前时刻输出电流、该电池包在上一时刻的开路电压和内阻以及该电池包的Thevenin二阶模型中两个RC网络中的参数计算出该电池包在当前时刻的模型输出电压；
步骤S12、针对于每个电池包，将该电池包当前时刻输出电压与模型输出电压相减后得到一个当前时刻的电压变化量，将该当前时刻的电压变化量与电池包上一时刻的开路电压相加后得到电池包当前时刻的开路电压；同时根据电池包当前时刻的开路电压以及当前时刻输出电流和输出电压，获取到电池包当前时刻的内阻。
更进一步的，所述步骤S1中，针对于每个电池包，根据测量到的初始开路电压计算出初始内阻的具体过程如下：首先为该电池包两端接上一个确定阻值R的电阻；然后测量该电池包中接入电阻后的输出电流；最后根据以下公式计算出该电池包的初始内阻：
其中为第j个电池包的初始内阻；为第j个电池包的初始开路电压；Ij为测量到的第j个电池包中接入阻值为R的电阻后的输出电流；
所述步骤S1中，针对于每个电池包，获取到该电池包Thevenin二阶RC模型中两个RC网络中参数的具体过程如下：
首先向该电池包Thevenin二阶RC模型依次输入四种频率的交流电压信号，然后测量到对应的四种交流电流：
其中v1至v4分别为电池包Thevenin二阶RC模型依次输入的四种频率的交流电压，ω1至ω4分别为四种交流电压的角频率，ij1至ij4分别为电池包Thevenin二阶RC模型依次输入的四种频率的交流电压在模型中产生的电流；为第j个电池包的初始开路电压，为第j个电池包的初始内阻，J为电池组中电池包的总数；
然后根据上述公式联立计算得到该电池包Thevenin二阶RC模型中两个RC网络中的参数，包括Rtsj、Ctsj、Rtlj和Ctlj，其中Rtsj、Ctsj分别为第j个电池包的Thevenin二阶RC模型中其中一个RC网络中并联的电阻和电容，Rtlj和Ctlj分别为第j个电池包的Thevenin二阶RC模型中另一个RC网络中并联的电阻和电容。
更进一步的，所述步骤S11中，针对于每个电池包，计算出该电池包在当前时刻的模型输出电压为：
Vj,model(t)＝Ej(t-1)+Rj(t-1)ij(t)+ij(t)Rtsj+ij(t)Rtlj；j＝1,2,3,...,J；
其中Vj,model(t)为第j个电池包在当前时刻t的模型输出电压；Ej(t-1)为第j个电池包在上一时刻t-1的开路电压；Rj(t-1)为第j个电池包在上一时刻t-1的内阻；ij(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t输出电流；
所述步骤S12中，针对于每个电池包，计算得到该电池包当前时刻的开路电压为：
Ej(t)＝Ej(t-1)+ΔEj(t)；j＝1,2,3,...,J；
其中：
ΔEj(t)＝Vj(t)-Vj,model(t)；j＝1,2,3,...,J；
其中Ej(t)为第j个电池包当前时刻t的开路电压，Vj(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t的输出电压，ΔEj(t)为第j个电池包的当前时刻t的电压变化量，J为电池组中电池包的总数；
所述步骤S12中，针对于每个电池包，根据该电池包当前时刻的开路电压以及当前时刻输出电流和输出电压，获取到该电池包当前时刻的内阻为：
其中Rj(t)为第j个电池包当前时刻的内阻；Ej(t)为第j个电池包当前时刻的开路电压；Vj(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t的输出电压；ij(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t的输出电流。
优选的，所述步骤S2中，除最小的SOC值对应的电池包之外的其他各电池包当前时刻的SOC相对值为：
其中SOCmin(t)为当前时刻最小的SOC值，SOCx(t)为除最小的SOC值对应的电池包之外其他电池包中第x个电池包当前时刻的SOC值；SOCx′为除最小的SOC值对应的电池包之外其他电池包中第x个电池包当前时刻的SOC相对值；X为除最小的SOC值对应的电池包之外其他电池包的总数；
所述步骤S3中，求出除最小的SOC值对应的电池包之外其他所有电池包当前时刻的SOC相对值的平均值为：
其中为除最小的SOC值对应的电池包之外其他所有电池包当前时刻t的SOC相对值的平均值；
得到的电池组当前时刻的SOC值为：
其中SOC组(t)为电池组当前时刻的SOC值。
优选的，还包括以下步骤，
步骤A、针对每个电池包的SOH值进行估算，具体为：针对于每个电池包，每完成一次充电后，根据电池包完成该次充电后的初始开路电压计算该电池包完成该次充电后的SOH值为：
其中SOHj(f)为第j个电池包完成第f次充电后的SOH值，为第j个电池包完成第f次充电后的初始开路电压，为第j个电池包状态为全新时的初始开路电压，J为电池组中电池包的总数。
优选的，还包括以下步骤：
步骤B、针对电池组的剩余电量进行实时检测，具体如下：
步骤B1、针对于每个电池包，获取到该电池包的标称电量，获取该电池包每完成一次充电后的SOH值，然后根据该电池包每完成一次充电后的SOH值以及该电池包的标称电量计算出该电池包每完成一次充电后的额定电量；具体为：
Wj,额(f)＝SOHj(f)*Wj,标；j＝1,2,3,...,J；
其中Wj,额(f)为第j个电池包完成f次充电后的额定电量，Wj,标为第j个电池包的标称电量，SOHj(f)为第j个电池包完成第f次充电后的SOH值；
其中
其中为第j个电池包完成第f次充电后的初始开路电压，为第j个电池包状态为全新时的初始开始电压，J为电池组中电池包的总数。
步骤B2、针对于每个电池包，获取该电池包当前时刻的SOC值，同时获取该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量，然后两者相乘后得到该电池包当前时刻的剩余电量：
Wj,C(t)＝SOCj(t)*Wj,额(ft)；j＝1,2,3,...,J；ft∈f；
其中Wj,C(t)为第j个电池包当前时刻t的剩余电量，SOCj(t)为第j个电池包当前时刻t的SOC值；Wj,额(ft)为第j个电池包当前时刻t之前的最近一次完成充电即第ft次充电完成后的额定电量；
步骤B3、将电池组中所有电池包当前时刻的剩余电量进行相加，得到电池组当前时刻的剩余电量：
其中W(t)为电池组当前时刻t的剩余电量，J为电池组中电池包的总数。
优选的，还包括以下步骤：
步骤C、针对电池组的剩余电量进行实时检测，具体如下：
步骤C1、针对于每个电池包，获取到该电池包在各种放电倍率下的放电曲线，其中该电池包每种放电倍率下的放电曲线表示的该电池包在该种放电倍率下的开路电压和放电容量之间的关系；
步骤C2、针对于每个电池包，计算该电池包在当前时刻的放电电量，同时获取该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量；
其中本步骤中，针对于每个电池包，根据该电池包在各种放电倍率下的放电曲线计算该电池包在当前时刻的放电电量，具体如下：
步骤C21、获取该电池包在上一时刻的放电电量；获取该电池包在上一时刻的输出电流，将该输出电流作为该电池包上一时刻至当前时刻这个时段的放电倍率；根据该电池包上一时刻至当前时刻这个时段的放电倍率获取到该电池包在上一时刻至当前时刻这个时段的放电曲线；
步骤C22、获取该电池包在上一时刻和当前时刻的开路电压，根据该电池包在上一时刻和当前时刻的开路电压，通过该电池包在在上一时刻至当前时刻这个时段的放电曲线分别获取到该电池包在上一时刻和当前时刻的放电容量；然后根据该电池包在上一时刻和当前时刻的放电容量对该电池包在在上一时刻至当前时刻这个时段的放电曲线进行积分运算，得到该电池包在上一时刻和当前时刻这个时段的放电电量；
步骤C23、将该电池包在上一时刻的放电电量与该电池包在上一时刻和当前时刻这个时段的放电电量进行相加得到该电池包在当前时刻的放电电量；
其中本步骤找那个，针对于每个电池包，获取到该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量的具体过程为：
步骤C211、获取到该电池包的标称电量，获取该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的SOH值，然后根据该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的SOH值以及该电池包的标称电量计算出该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量；
步骤C3、将每个电池包在当前时刻的放电电量进行相加得到电池组在当前时刻的放电电量；同时将每个电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量相加得到电池组当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量：
步骤C4、将步骤C3得到的电池组在当前时刻之前的一次完成充电后的额定电量与电池组在当前时刻的放电电量相减得到电池组当前时刻的剩余电量。
更进一步的，所述步骤C22中，针对于每个电池包，得到该电池包在上一时刻和当前时刻这个时段的放电电量为：
其中WCj(t-1,t)为第j个电池包在上一时刻t-1至当前时刻t这个时段的放电电量；为第j个电池包在上一时刻t-1至当前时刻t这个时段的放电曲线函数；为第j个电池包在当前时刻t的放电容量，为第j个电池包在上一时刻t-1的放电容量；
所述步骤C23中，针对于每个电池包，获取到该电池包在当前时刻的放电电量为：
WCj(t)＝WCj(t-1,t)+WCj(t-1)；j＝1,2,3,...,J；
其中WCj(t)为第j个电池包在当前时刻t的放电电量，WCj(t-1)为第j个电池包在上一时刻t-1的放电电量；其中当t＝0时，即在当前时刻为初始时刻时，则获取到的电池包在上一时刻的放电电量为0，即WCj(t-1)为0。
更进一步的，所述步骤C3中，针对于每个电池包，计算得到该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量：
Wj,额(ft)＝SOHj(ft)*Wj,标；j＝1,2,3,...,J；
其中Wj,额(ft)为第j个电池包当前时刻t之前的一次完成充电即第ft次充电完成后的额定电量，Wj,标为第j个电池包的标称电量，SOHj(ft)为第j个电池包当前时刻t之前的一次完成充电即第ft次充电完成后的SOH值；
其中
其中为第j个电池包当前时刻t之前的最近一次完成充电即第ft次充电完成后的初始开路电压，为第j个电池包状态为全新时的初始电压，J为电池组中电池包的总数；
所述步骤C4中，计算得到电池组在当前时刻的剩余电量为：
其中W(t)为电池组在当前时刻t的剩余电量，J为电池组中电池包的总数。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明退役动力电池组的SOC估算方法中，当电池组连接上负载后，针对于每个电池包，首先实时的获取该电池包当前时刻的开路电压；然后通过该电池包的开路电压和SOC之间的关系表获取到该电池包当前时刻的SOC值；将每个电池包当前时刻的SOC值进行比较，获取到最小的SOC值，以该最小的SOC值为标准，对除该最小的SOC值对应的电池包之外的其他各电池包当前时刻的SOC取相对值；求出除最小的SOC值对应的电池包之外其他所有电池包当前时刻的SOC相对值的平均值，将上述求取到的平均值与最小的SOC值相加后即得到电池组当前时刻的SOC值。可见，本发明方法在每一时刻计算电池组的SOC值时，比较各电池包在该时刻的SOC值，从中选取出最小的一个SOC值，将该最小的SOC值作为修正对电池组的SOC值进行估算，因此能够非常精确且快速针对状况不一致的电池所构成的电池组进行SOC值的估算，克服了现有技术中当前全新电池的SOC值估算方法不适合在各项状况指标不一致的退役电池所构成的电池组上使用的问题，为退役电池的回收再次使用提供了支撑，大大提高了资源的利益率。
(2)本发明退役动力电池组的SOC估算方法中，还可以进一步根据每个电池包完成每次充电后的初始开路电压计算该电池包完成每次充电后的SOH值，以对每个电池包的健康状况进行实时评价。另外本发明方法中，在获取到各电池包当前时刻的SOC值后，可以根据当前时刻的SOC值精确的计算出每个电池包的剩余电量，从而获取到整个电池组当前时刻的剩余电量。本发明方法中，也可以通过每个电池包已知的各种放电倍率下的放电曲线，结合每个电池包在各时刻的开路电压以及各时段的放电倍率实时的计算出整个电池组在各时刻的剩余电量，具有剩余电量计算精确度高的优点。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
图2是本发明方法中建立的电池包的Thevenin二阶RC模型图。
图3是本发明方法中建立的电池组的模型图。
图4是本发明方法中获取的电池包在各种放电倍率下的放电曲线图。
图5是本发明方法中某个电池包的实际放电曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本发明公开了一种退役动力电池组的SOC估算方法，其中电池组由多个退役的电池包串联而成，每个电池包由多个单体退役电池并联得到，如图1所示，估算方法的步骤具体如下：
步骤S1、针对于每个电池包，在其连接上负载后，首先实时的获取该电池包当前时刻的开路电压；然后根据该电池包当前时刻的开路电压，通过该电池包的开路电压和SOC之间的关系表获取到该电池包当前时刻的SOC值；
在本步骤中，针对于每个电池包：
首先建立每个电池包的Thevenin二阶RC模型，如图2所示，该模型中包括2个串联关系的RC网络，每个RC网络中包括并联的电阻和电容；如图3所示，为每个电池包串联后得到的电池组的模型；
然后根据每个电池包的Thevenin二阶模型，分别测量出每个电池包在每次完成充电后的初始开路电压，并且根据测量到的初始开路电压计算出初始内阻；其中每个电池包的初始开路电压指的是每次完成充电后的初始开路电压；其中，在本步骤中，针对于每个电池包，根据测量到的初始开路电压计算出初始内阻的具体过程如下：首先为该电池包两端接上一个确定阻值R的电阻；然后测量该电池包中接入电阻后的输出电流；最后根据以下公式计算出该电池包的初始内阻：
其中为第j个电池包的初始内阻；为第j个电池包的初始开路电压；Ij为测量到的第j个电池包中接入阻值为R的电阻后的输出电流。
最后获取到每个电池包Thevenin二阶RC模型中两个RC网络中的参数；当电池组连接上负载后，进入步骤S11至步骤S12实时的获取每个电池包当前时刻的开路电压：
步骤S11、针对于每个电池包，首先测量出该电池包在当前时刻输出电压和输出电流，然后根据上述测量得到的该电池包在当前时刻输出电流、该电池包在上一时刻的开路电压和内阻以及该电池包的Thevenin二阶模型中两个RC网络中的参数计算出该电池包在当前时刻的模型输出电压，为：
Vj,model(t)＝Ej(t-1)+Rj(t-1)ij(t)+ij(t)Rtsj+ij(t)Rtlj；j＝1,2,3,...,J；
其中Vj,model(t)为第j个电池包在当前时刻t的模型输出电压；Ej(t-1)为第j个电池包在上一时刻t-1的开路电压；Rj(t-1)为第j个电池包在上一时刻t-1的内阻；ij(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t输出电流；其中Rtsj、Ctsj分别为第j个电池包的Thevenin二阶RC模型中其中一个RC网络中并联的电阻和电容，Rtlj和Ctlj分别为第j个电池包的Thevenin二阶RC模型中另一个RC网络中并联的电阻和电容。
步骤S12、针对于每个电池包，将该电池包当前时刻输出电压与模型输出电压相减后得到一个当前时刻的电压变化量，将该当前时刻的电压变化量与电池包上一时刻的开路电压相加后得到电池包当前时刻的开路电压；同时根据电池包当前时刻的开路电压以及当前时刻输出电流和输出电压获取到电池包当前时刻的内阻。其中在本步骤中，针对于每个电池包，计算得到该电池包在当前时刻的开路电压即为：
Ej(t)＝Ej(t-1)+ΔEj(t)；j＝1,2,3,...,J；
其中：
ΔEj(t)＝Vj(t)-Vj,model(t)；j＝1,2,3,...,J；
其中Ej(t)为第j个电池包当前时刻t的开路电压，Vj(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t的输出电压，ΔEj(t)为第j个电池包的当前时刻t的电压变化量，J为电池组中电池包的总数。
在本步骤S12中，针对于每个电池包，根据该电池包当前时刻的开路电压以及当前时刻输出电流和输出电压，获取到该电池包当前时刻的内阻为：
其中Rj(t)为第j个电池包当前时刻的内阻；Ej(t)为第j个电池包当前时刻的开路电压；Vj(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t的输出电压；ij(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t的输出电流。
其中，针对于每个电池包，上述获取到该电池包Thevenin二阶RC模型中两个RC网络中参数的具体过程如下：
首先向该电池包Thevenin二阶RC模型依次输入四种频率的交流电压信号，然后测量到对应的四种交流电流：
其中v1至v4分别为电池包Thevenin二阶RC模型依次输入的四种频率的交流电压，ω1至ω4分别为四种交流电压的角频率，ij1至ij4分别为电池包Thevenin二阶RC模型依次输入的四种频率的交流电压在模型中产生的电流；为第j个电池包的初始开路电压，为第j个电池包的初始内阻，J为电池组中电池包的总数；
然后根据上述公式联立计算得到该电池包Thevenin二阶RC模型中两个RC网络中的参数，包括Rtsj、Ctsj、Rtlj和Ctlj，其中Rtsj、Ctsj分别为第j个电池包的Thevenin二阶RC模型中其中一个RC网络中并联的电阻和电容，Rtlj和Ctlj分别为第j个电池包的Thevenin二阶RC模型中另一个RC网络中并联的电阻和电容。
步骤S2、将每个电池包当前时刻的SOC值进行比较，获取到当前时刻最小的SOC值，然后以该当前时刻最小的SOC值为标准，对除该当前时刻最小的SOC值对应的电池包之外的其他各电池包当前时刻的SOC取相对值：
其中SOCmin(t)为当前时刻最小的SOC值，SOCx(t)为除最小的SOC值对应的电池包之外其他电池包中第x个电池包当前时刻的SOC值；SOCx′为除最小的SOC值对应的电池包之外其他电池包中第x个电池包当前时刻的SOC相对值；X为除最小的SOC值对应的电池包之外其他电池包的总数；
步骤S3、求出除当前时刻最小的SOC值对应的电池包之外其他所有电池包当前时刻的SOC相对值的平均值，将上述求取到的平均值与步骤S2获取到的当前时刻最小的SOC值相乘后再加上当前时刻最小的SOC值，以得到电池组当前时刻的SOC值。其中本步骤中上述求出的除当前时刻最小的SOC值对应的电池包之外其他所有电池包当前时刻的SOC相对值的平均值为：
其中为除最小的SOC值对应的电池包之外其他所有电池包当前时刻t的SOC相对值的平均值；
得到的电池组当前时刻的SOC值为：
其中SOC组(t)为电池组当前时刻的SOC值。
步骤S4、判断当前时刻是否为最后一个时刻；
若是，则结束；
若否，则在下一时刻到来时，返回步骤S1。
本实施例上述方法中还包括电池包在每次充完电后的SOH值估算，具体如下：
步骤A、针对每个电池包的SOH值进行估算，具体为：针对于每个电池包，每完成一次充电后，根据电池包完成该次充电后的初始开路电压计算该电池包完成该次充电后的SOH值为：
其中SOHj(f)为第j个电池包完成第f次充电后的SOH值，为第j个电池包完成第f次充电后的初始开路电压，为第j个电池包状态为全新时的初始开路电压，J为电池组中电池包的总数。
其中在本实施例中，当电池包每次充完电的时候，针对其SOH值进行估算。
本实施例上述方法中还包括以下步骤B或步骤C的方式针对电池组的剩余电量进行实时检测的步骤，其中：
步骤B、针对电池组的剩余电量进行实时检测，具体如下：
步骤B1、针对于每个电池包，获取到该电池包的标称电量，获取该电池包每完成一次充电后的SOH值，然后根据该电池包每完成一次充电后的SOH值以及该电池包的标称电量计算出该电池包每完成一次充电后的额定电量；具体为：
Wj,额(f)＝SOHj(f)*Wj,标；j＝1,2,3,...,J；
其中Wj,额(f)为第j个电池包完成f次充电后的额定电量，Wj,标为第j个电池包的标称电量，SOHj(f)为第j个电池包完成第f次充电后的SOH值；
其中
其中为第j个电池包完成第f次充电后的初始开路电压，为第j个电池包状态为全新时的初始开路电压，J为电池组中电池包的总数。
步骤B2、针对于每个电池包，获取该电池包当前时刻的SOC值，同时获取该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量，然后两者相乘后得到该电池包当前时刻的剩余电量：
Wj,C(t)＝SOCj(t)*Wj,额(ft)；j＝1,2,3,...,J；ft∈f；
其中Wj,C(t)为第j个电池包当前时刻t的剩余电量，SOCj(t)为第j个电池包当前时刻t的SOC值；Wj,额(ft)为第j个电池包当前时刻t之前的最近一次完成充电即第ft次充电完成后的额定电量，其中第j个电池包当前时刻t之前的最近一次充电为第ft次充电，当前时刻t出现在第j个电池包第ft次充电后；
步骤B3、将电池组中所有电池包当前时刻的剩余电量进行相加，得到电池组当前时刻的剩余电量：
其中W(t)为电池组当前时刻t的剩余电量，J为电池组中电池包的总数。
其中：
步骤C、针对电池组的剩余电量进行实时检测，具体如下：
步骤C1、针对于每个电池包，获取到该电池包在各种放电倍率下的放电曲线，其中该电池包每种放电倍率下的放电曲线表示的该电池包在该种放电倍率下的开路电压和放电容量之间的关系，如图4所示为某个电池包在2.0、1.0以及0.2倍率下的放电曲线。每个电池包在各种放电倍率下的放电曲线可以由电池包厂家提供。其中，对于每个电池包任意的放电倍率，由该电池包的Thevenin二阶RC模型可得到对应不同的放电曲线：
其中Cj为第j个电池包的放电倍率，为第j个电池包在对应放电倍率Cj下的放电曲线。
步骤C2、针对于每个电池包，计算该电池包在当前时刻的放电电量，同时获取该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量；其中当前时刻为该电池包该次完成充电后进行放电的某一时刻，该次完成充电后进行放电的第一时刻即为初始时刻；
其中，根据该电池包在各种放电倍率下的放电曲线计算该电池包在当前时刻的放电电量，具体如下：
步骤C21、获取该电池包在上一时刻的放电电量；获取该电池包在上一时刻的输出电流，将该输出电流作为该电池包上一时刻至当前时刻这个时段的放电倍率；根据该电池包上一时刻至当前时刻这个时段的放电倍率获取到该电池包在上一时刻至当前时刻这个时段的放电曲线；其中由于电池组所连接负载的变化，电池包在不同的时段的放电倍率有可能是不同的，如图5所示为某个电池包实际的放电曲线，在放电过程中，出现了两种放电倍率的情况。
步骤C22、获取该电池包在上一时刻和当前时刻的开路电压，根据该电池包在上一时刻和当前时刻的开路电压，通过该电池包在在上一时刻至当前时刻这个时段的放电曲线分别获取到该电池包在上一时刻和当前时刻的放电容量；然后根据该电池包在上一时刻和当前时刻的放电容量对该电池包在在上一时刻至当前时刻这个时段的放电曲线进行积分运算，得到该电池包在上一时刻和当前时刻这个时段的放电电量；为：
其中WCj(t-1,t)为第j个电池包在上一时刻t-1至当前时刻t这个时段的放电电量；为第j个电池包在上一时刻t-1至当前时刻t这个时段的放电曲线函数；为第j个电池包在当前时刻t的放电容量，为第j个电池包在上一时刻t-1的放电容量；在本实施例中，的获取过程为：首先获取第j个电池包在上一时刻t-1至当前时刻t这个时段的放电曲线，同时获取第j个电池包在当前时刻t的开路电压，在上述放电曲线中寻找该开路电压所对应的点，获取该点所对应的放电容量，即为同样的，获取第j个电池包在上一时刻t-1的开路电压，然后在上述放电曲线中寻找该开路电压所对应的点，获取该点所对应的放电容量，即为
步骤C23、将该电池包在上一时刻的放电电量与该电池包在上一时刻和当前时刻这个时段的放电电量进行相加得到该电池包在当前时刻的放电电量；为：
WCj(t)＝WCj(t-1,t)+WCj(t-1)；j＝1,2,3,...,J；
其中WCj(t)为第j个电池包在当前时刻t的放电电量，WCj(t-1)为第j个电池包在上一时刻t-1的放电电量；其中当t＝0时，即在当前时刻为初始时刻时，则获取到的电池包在上一时刻的放电电量为0，即WCj(t-1)为0。
其中，针对于每个电池包，获取到该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量的具体过程为：
步骤C211、获取到该电池包的标称电量，获取该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的SOH值，然后根据该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的的SOH值以及该电池包的标称电量计算出该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量；具体为：
Wj,额(ft)＝SOHj(ft)*Wj,标；j＝1,2,3,...,J；
其中Wj,额(ft)为第j个电池包当前时刻t之前的最近一次完成充电即第ft次充电完成后的额定电量，Wj,标为第j个电池包的标称电量，SOHj(ft)为第j个电池包当前时刻t之前的最近一次完成充电即第ft次充电完成后的SOH值；
其中
其中为第j个电池包当前时刻t之前的最近一次完成充电即第ft次充电完成后的初始开路电压，为第j个电池包状态为全新时的初始电压，J为电池组中电池包的总数。
步骤C3、将每个电池包在当前时刻的放电电量进行相加得到电池组在当前时刻的放电电量；同时将每个电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量相加得到电池组当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量：
步骤C4、将步骤C3得到的电池组在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量与电池组在当前时刻的放电电量相减得到电池组当前时刻的剩余电量；为：
其中W(t)为电池组在当前时刻t的剩余电量，J为电池组中电池包的总数。
其中在本实施例方法中，当前时刻所对应的初始时刻为电池包在当前时刻之前的最近一次充完电后进行放电的第一时刻；每次计算电池包当前时刻的相关参数时，所使用到电池包初始开路电压均为电池包在当前时刻之前的最近一次充完电后的初始开路电压。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种退役动力电池组的SOC估算方法，其特征在于，所述电池组由多个电池包串联而成，所述估算方法的步骤具体如下：
步骤S1、针对于每个电池包，在其连接上负载后，实时的获取该电池包当前时刻的开路电压；然后根据该电池包当前时刻的开路电压，通过该电池包的开路电压和SOC之间的关系表获取到该电池包当前时刻的SOC值；
步骤S2、将每个电池包当前时刻的SOC值进行比较，获取到当前时刻最小的SOC值，然后以该当前时刻最小的SOC值为标准，对除该当前时刻最小的SOC值对应的电池包之外的其他各电池包当前时刻的SOC取相对值；
步骤S3、求出除当前时刻最小的SOC值对应的电池包之外其他所有电池包当前时刻的SOC相对值的平均值，将上述求取到的平均值与步骤S2获取到的当前时刻最小的SOC值相乘后再加上当前时刻最小的SOC值，以得到电池组当前时刻的SOC值；
所述步骤S1中，针对于每个电池包：
首先建立每个电池包的Thevenin二阶RC模型，该模型中包括2个串联关系的RC网络，每个RC网络中包括并联的电阻和电容；
然后根据每个电池包的Thevenin二阶模型，分别测量出每个电池包在每次完成充电后的初始开路电压，并且根据测量到的初始开路电压计算出初始内阻；
最后获取到每个电池包Thevenin二阶RC模型中两个RC网络中的参数；当电池组连接上负载后，进入以下步骤实时的获取每个电池包当前时刻的开路电压：
步骤S11、针对于每个电池包，首先测量出该电池包在当前时刻输出电压和输出电流，然后根据上述测量得到的该电池包在当前时刻输出电流、该电池包在上一时刻的开路电压和内阻以及该电池包的Thevenin二阶模型中两个RC网络中的参数计算出该电池包在当前时刻的模型输出电压；
步骤S12、针对于每个电池包，将该电池包当前时刻输出电压与模型输出电压相减后得到一个当前时刻的电压变化量，将该当前时刻的电压变化量与电池包上一时刻的开路电压相加后得到电池包当前时刻的开路电压；同时根据电池包当前时刻的开路电压以及当前时刻输出电流和输出电压，获取到电池包当前时刻的内阻；
所述步骤S1中，针对于每个电池包，根据测量到的初始开路电压计算出初始内阻的具体过程如下：首先为该电池包两端接上一个确定阻值R的电阻；然后测量该电池包中接入电阻后的输出电流；最后根据以下公式计算出该电池包的初始内阻：
其中为第j个电池包的初始内阻；为第j个电池包的初始开路电压；Ij为测量到的第j个电池包中接入阻值为R的电阻后的输出电流；
所述步骤S1中，针对于每个电池包，获取到该电池包Thevenin二阶RC模型中两个RC网络中参数的具体过程如下：
首先向该电池包Thevenin二阶RC模型依次输入四种频率的交流电压信号，然后测量到对应的四种交流电流：
其中v1至v4分别为电池包Thevenin二阶RC模型依次输入的四种频率的交流电压，ω1至ω4分别为四种交流电压的角频率，ij1至ij4分别为电池包Thevenin二阶RC模型依次输入的四种频率的交流电压在模型中产生的电流；为第j个电池包的初始开路电压，为第j个电池包的初始内阻，J为电池组中电池包的总数；
然后根据上述公式联立计算得到该电池包Thevenin二阶RC模型中两个RC网络中的参数，包括Rtsj、Ctsj、Rtlj和Ctlj，其中Rtsj、Ctsj分别为第j个电池包的Thevenin二阶RC模型中其中一个RC网络中并联的电阻和电容，Rtlj和Ctlj分别为第j个电池包的Thevenin二阶RC模型中另一个RC网络中并联的电阻和电容；
所述步骤S11中，针对于每个电池包，计算出该电池包在当前时刻的模型输出电压为：
Vj,model(t)＝Ej(t-1)+Rj(t-1)ij(t)+ij(t)Rtsj+ij(t)Rtlj；j＝1,2,3,...,J；
其中Vj,model(t)为第j个电池包在当前时刻t的模型输出电压；Ej(t-1)为第j个电池包在上一时刻t-1的开路电压；Rj(t-1)为第j个电池包在上一时刻t-1的内阻；ij(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t输出电流；
所述步骤S12中，针对于每个电池包，计算得到该电池包当前时刻的开路电压为：
Ej(t)＝Ej(t-1)+ΔEj(t)；j＝1,2,3,...,J；
其中：
ΔEj(t)＝Vj(t)-Vj,model(t)；j＝1,2,3,...,J；
其中Ej(t)为第j个电池包当前时刻t的开路电压，Vj(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t的输出电压，ΔEj(t)为第j个电池包的当前时刻t的电压变化量，J为电池组中电池包的总数；
所述步骤S12中，针对于每个电池包，根据该电池包当前时刻的开路电压以及当前时刻输出电流和输出电压，获取到该电池包当前时刻的内阻为：
其中Rj(t)为第j个电池包当前时刻的内阻；Ej(t)为第j个电池包当前时刻的开路电压；Vj(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t的输出电压；ij(t)为测量得到的第j个电池包的当前时刻t的输出电流；
所述步骤S2中，除最小的SOC值对应的电池包之外的其他各电池包当前时刻的SOC相对值为：
其中SOCmin(t)为当前时刻最小的SOC值，SOCx(t)为除最小的SOC值对应的电池包之外其他电池包中第x个电池包当前时刻的SOC值；SOCx′为除最小的SOC值对应的电池包之外其他电池包中第x个电池包当前时刻的SOC相对值；X为除最小的SOC值对应的电池包之外其他电池包的总数。
2.根据权利要求1所述的退役动力电池组的SOC估算方法，其特征在于，
所述步骤S3中，求出除最小的SOC值对应的电池包之外其他所有电池包当前时刻的SOC相对值的平均值为：
其中为除最小的SOC值对应的电池包之外其他所有电池包当前时刻t的SOC相对值的平均值；
得到的电池组当前时刻的SOC值为：
其中SOC组(t)为电池组当前时刻的SOC值。
3.根据权利要求1所述的退役动力电池组的SOC估算方法，其特征在于，还包括以下步骤，
步骤A、针对每个电池包的SOH值进行估算，具体为：针对于每个电池包，每完成一次充电后，根据电池包完成该次充电后的初始开路电压计算该电池包完成该次充电后的SOH值为：
其中SOHj(f)为第j个电池包完成第f次充电后的SOH值，为第j个电池包完成第f次充电后的初始开路电压，为第j个电池包状态为全新时的初始开路电压，J为电池组中电池包的总数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的退役动力电池组的SOC估算方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤B、针对电池组的剩余电量进行实时检测，具体如下：
步骤B1、针对于每个电池包，获取到该电池包的标称电量，获取该电池包每完成一次充电后的SOH值，然后根据该电池包每完成一次充电后的SOH值以及该电池包的标称电量计算出该电池包每完成一次充电后的额定电量；具体为：
Wj,额(f)＝SOHj(f)*Wj,标；j＝1,2,3,...,J；
其中Wj,额(f)为第j个电池包完成f次充电后的额定电量，Wj,标为第j个电池包的标称电量，SOHj(f)为第j个电池包完成第f次充电后的SOH值；
其中
其中为第j个电池包完成第f次充电后的初始开路电压，为第j个电池包状态为全新时的初始开始电压，J为电池组中电池包的总数；
步骤B2、针对于每个电池包，获取该电池包当前时刻的SOC值，同时获取该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量，然后两者相乘后得到该电池包当前时刻的剩余电量：
Wj,C(t)＝SOCj(t)*Wj,额(ft)；j＝1,2,3,...,J；ft∈f；
其中Wj,C(t)为第j个电池包当前时刻t的剩余电量，SOCj(t)为第j个电池包当前时刻t的SOC值；Wj,额(ft)为第j个电池包当前时刻t之前的最近一次完成充电即第ft次充电完成后的额定电量；
步骤B3、将电池组中所有电池包当前时刻的剩余电量进行相加，得到电池组当前时刻的剩余电量：
其中W(t)为电池组当前时刻t的剩余电量，J为电池组中电池包的总数。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的退役动力电池组的SOC估算方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤C、针对电池组的剩余电量进行实时检测，具体如下：
步骤C1、针对于每个电池包，获取到该电池包在各种放电倍率下的放电曲线，其中该电池包每种放电倍率下的放电曲线表示的该电池包在该种放电倍率下的开路电压和放电容量之间的关系；
步骤C2、针对于每个电池包，计算该电池包在当前时刻的放电电量，同时获取该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量；
其中本步骤中，针对于每个电池包，根据该电池包在各种放电倍率下的放电曲线计算该电池包在当前时刻的放电电量，具体如下：
步骤C21、获取该电池包在上一时刻的放电电量；获取该电池包在上一时刻的输出电流，将该输出电流作为该电池包上一时刻至当前时刻这个时段的放电倍率；根据该电池包上一时刻至当前时刻这个时段的放电倍率获取到该电池包在上一时刻至当前时刻这个时段的放电曲线；
步骤C22、获取该电池包在上一时刻和当前时刻的开路电压，根据该电池包在上一时刻和当前时刻的开路电压，通过该电池包在在上一时刻至当前时刻这个时段的放电曲线分别获取到该电池包在上一时刻和当前时刻的放电容量；然后根据该电池包在上一时刻和当前时刻的放电容量对该电池包在在上一时刻至当前时刻这个时段的放电曲线进行积分运算，得到该电池包在上一时刻和当前时刻这个时段的放电电量；
步骤C23、将该电池包在上一时刻的放电电量与该电池包在上一时刻和当前时刻这个时段的放电电量进行相加得到该电池包在当前时刻的放电电量；
其中本步骤找那个，针对于每个电池包，获取到该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量的具体过程为：
步骤C211、获取到该电池包的标称电量，获取该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的SOH值，然后根据该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的SOH值以及该电池包的标称电量计算出该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量；
步骤C3、将每个电池包在当前时刻的放电电量进行相加得到电池组在当前时刻的放电电量；同时将每个电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量相加得到电池组当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量：
步骤C4、将步骤C3得到的电池组在当前时刻之前的一次完成充电后的额定电量与电池组在当前时刻的放电电量相减得到电池组当前时刻的剩余电量。
6.根据权利要求5所述的退役动力电池组的SOC估算方法，其特征在于，所述步骤C22中，针对于每个电池包，得到该电池包在上一时刻和当前时刻这个时段的放电电量为：
其中WCj(t-1,t)为第j个电池包在上一时刻t-1至当前时刻t这个时段的放电电量；为第j个电池包在上一时刻t-1至当前时刻t这个时段的放电曲线函数；为第j个电池包在当前时刻t的放电容量，为第j个电池包在上一时刻t-1的放电容量；
所述步骤C23中，针对于每个电池包，获取到该电池包在当前时刻的放电电量为：
WCj(t)＝WCj(t-1,t)+WCj(t-1)；j＝1,2,3,...,J；
其中WCj(t)为第j个电池包在当前时刻t的放电电量，WCj(t-1)为第j个电池包在上一时刻t-1的放电电量；其中当t＝0时，即在当前时刻为初始时刻时，则获取到的电池包在上一时刻的放电电量为0，即WCj(t-1)为0。
7.根据权利要求6所述的退役动力电池组的SOC估算方法，其特征在于，所述步骤C3中，针对于每个电池包，计算得到该电池包在当前时刻之前的最近一次完成充电后的额定电量：
Wj,额(ft)＝SOHj(ft)*Wj,标；j＝1,2,3,...,J；
其中Wj,额(ft)为第j个电池包当前时刻t之前的一次完成充电即第ft次充电完成后的额定电量，Wj,标为第j个电池包的标称电量，SOHj(ft)为第j个电池包当前时刻t之前的一次完成充电即第ft次充电完成后的SOH值；
其中
其中为第j个电池包当前时刻t之前的最近一次完成充电即第ft次充电完成后的初始开路电压，为第j个电池包状态为全新时的初始电压，J为电池组中电池包的总数；
所述步骤C4中，计算得到电池组在当前时刻的剩余电量为：
其中W(t)为电池组在当前时刻t的剩余电量，J为电池组中电池包的总数。
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