1.基于单体电池容量差异极值的串联电池组SOC估算方法,其特征在于:所述串联电池组由n节单体电池串联而成,n是大于等于2的整数,所述串联电池组的SOC估算方法包含以下步骤:
1)首先设定计算周期并计算电池组中所有单体电池SOC值并存储所需要的单体电池SOC数据;其中,所需要存储的单体电池的SOC数据为充放电初始时刻和结束时刻对应的单体SOC值以及充放电过程中任意三个时刻点对应的单体SOC值;
2)在充电过程中利用特殊电池cellupper的SOC值计算电池组的SOC值,两两比较基于SOC表征的单体电池的剩余容量,寻找特殊电池celllower并存储电池编号;在放电过程中利用特殊电池celllower的SOC值计算电池组的SOC值,两两比较基于SOC表征的单体电池的可充容量,寻找特殊电池cellupper并存储电池编号;其中,celllower为剩余容量最少的电池,代表在放电时最先达到截止电压的单体电池;cellupper为可充容量最少的电池,代表在充电时最先达到最高电压的单体电池;
3)最后存储所需要的电池组SOC数据;其中,所需要存储的电池组SOC数据为充放电初始时刻和结束时刻对应的电池组SOC值。
2.根据权利要求1所述的基于单体电池容量差异极值的串联电池组SOC估算方法,其特征在于:所述步骤1)中,单体电池的SOC利用BMS进行估算。
3.根据权利要求1所述的基于单体电池容量差异极值的串联电池组SOC估算方法,其特征在于:串联电池组的SOC记为SOCpack,完全充满时SOCpack=1;完全放空时SOCpack=0。
4.根据权利要求3所述的基于单体电池容量差异极值的串联电池组SOC估算方法,其特征在于:所述步骤2)中,首先给出串联电池组的SOC计算公式:Qpack(t)=SOCpack(t)CN,pack
式中,CN,pack为电池组的额定容量,Qpack(t)为t时刻电池组的剩余电量,得到t时刻电池组的SOC计算公式为:式中,Qpack(t0)为初始时刻电池组的剩余电量,ΔQpack(t0,t)为(t0‑t)时刻因充电或放电导致的电池组的电量变化值,充电时为正,放电时为负;
相同时刻内,串联电池组的电量变化值等于单体电池的电量变化值:
将t时刻电池组的SOC计算公式进一步推导为:
式中,ΔQi(t0,t)=(SOCi(t)‑SOCi(t0))CN,i,上式可进一步推导为:式中,SOCpack(t0)为电池组初始时刻的SOC,CN,i为第i节电池的额定容量;
根据t1‑t2时刻内安时积分法的计算公式:
得到额定容量的表达式:
得到第i节电池和电池组的额定容量之比:
得到最终的串联电池组SOC计算公式为:
5.根据权利要求4所述的基于单体电池容量差异极值的串联电池组SOC估算方法,其特征在于:所述步骤2)中,防止电池组发生过充电和过放电现象,利用特殊电池cellupper估算充电时的电池组SOC,设定式中的t1‑t2时刻是电池组在上一次放电时的过程,t0为初始时刻;利用特殊电池celllower估算放电时的电池组SOC,设定式中的t1‑t2时刻是电池组在上一次充电时的过程。
6.根据权利要求5所述的基于单体电池容量差异极值的串联电池组SOC估算方法,其特征在于:所述步骤2)中,基于电池组的连续充放电情况,为保证实时对电池组的SOC进行估算,在充电过程中两两比较基于SOC表征的单体电池的剩余容量,寻找特殊电池celllower;在放电过程中两两比较基于SOC表征的单体电池的可充容量,寻找特殊电池cellupper。
7.根据权利要求6所述的基于单体电池容量差异极值的串联电池组SOC估算方法,其特征在于:所述步骤2)中,放电时电池组的初始时刻包含完全充满和不完全充满两种情况;充电时电池组的初始时刻包含完全放空和不完全放空两种情况。
8.根据权利要求7所述的基于单体电池容量差异极值的串联电池组SOC估算方法,其特征在于:所述步骤2)中,放电时,在初始时刻电池组不完全充满时寻找特殊电池cellupper的过程为:t时刻为放电过程中的任意时刻,将某两节单体电池的可充容量做比值:
式中, 为t时刻第i节电池和第j节电池的可充容量之比,Qi_charge(t)为t时刻第i节电池的可充容量,Qj_charge(t)为t时刻第j节电池的可充容量;
根据Qcharge(t)=(1‑SOC(t))CN,可得到:
式中,SOCi(t)和SOCj(t)分别为t时刻第i节电池和第j节电池的SOC,CN,i和CN,j分别为第i节电池第j节电池的额定容量;
根据第i节电池和第j节电池的额定容量之比:
可将t时刻某两节单体电池的可充容量之比化简为只与SOC有关的表达式:若 的值小于1,说明第i节电池的可充容量小于第j节电池的可充容量;通过对串联电池组中所有的单体电池的可充容量两两做比值,便可找到单体电池cellupper;
放电时,在初始时刻电池组完全充满时寻找特殊电池cellupper的过程为:t时刻为放电的初始时刻,此时电池组已完全充满并已有单体电池的SOC=1,则该电池就是cellupper。
9.根据权利要求7所述的基于单体电池容量差异极值的串联电池组SOC估算方法,其特征在于:所述步骤2)中,充电时,在初始时刻电池组不完全放空时寻找特殊电池celllower的过程为:t时刻为充电过程中的任意时刻,将某两节单体电池的剩余容量做比值:
式中, 为t时刻第i节电池和第j节电池的剩余容量之比,Qi_remain(t)为t时刻第i节电池的剩余容量,Qj_remain(t)为t时刻第j节电池的剩余容量;
根据Qremain(t)=SOC(t)CN,以及第i节电池和第j节电池的额定容量之比,可将t时刻某两节单体电池的剩余容量比值化简为只与SOC有关的表达式:若Qremaini j(t)的值小于1,说明第i节电池的剩余容量小于第j节电池的剩余容量;通过对串联电池组中所有的单体电池的SOC两两做比值,便可找到单体电池celllower;
充电时,在初始时刻电池组完全放空时寻找特殊电池celllower的过程为:t时刻作为充电的初始时刻,此时电池组完全放空并已有单体电池的SOC=0,则可认为该电池就是celllower。