一种计及电池运行特性影响的电池SOC估算方法与流程

本发明涉及电池储能领域，尤其是涉及了一种计及电池运行特性影响的电池soc估算方法。

背景技术：

1、电池组是电池储能系统(battery energy storage system，bess)的关键组成部分，由成百上千个容量小、电压低的单体电池串并联组成。单体电池作为bess的最基本组成单元，其荷电状态(state of charge，soc)直接影响整个bess的充放电能力，所以准确估计单体电池的soc是避免bess因过度充/放电而降低循环寿命的重要措施，是bess安全可靠运行的有力保障。

2、目前，主要的soc估算方法有：1)开路电压法，根据电池soc与开路电压ocv的对应关系来估计soc的方法，但是电池需要长时间静止才可得到开路电压，难以实际应用。2)卡尔曼滤波法，结合电池的状态空间模型进行线性化处理，再利用卡尔曼滤波算法估计soc值，而电池空间模型存在高度非线性，模型参数设置困难，所以目前该方法尚未成熟，实际应用难度较大。3)安时积分法，该方法不涉及电池内部复杂的化学反应过程或电池内部参数变化情况，而仅考虑电池的外部特征，直接记录进出电池的容量，该方法简单易行，在soc估计中应用最为广泛。

3、但传统安时积分法忽略了不同电池充、放电状态对电池最大可接受容量和充、放电效率的影响，增大了估计误差。优化ah积分法在传统ah积分法的基础上，对电池最大可接受容量加以修正，但仍未充分考虑不同soc区段对电池效率的影响。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中所存在的问题，本发明提出了一种计及电池运行特性影响的电池soc估算方法。

2、一种计及电池运行特性影响的电池soc估算方法，获取电池soc一定区段的充/放电效率；获取电池关联充/放电电流和环境温度影响的电池最大可接受容量；通过对充/放电电流在对应区段内的积分与所述充/放电效率的乘积获取电池的剩余容量，并将获取的剩余容量与所述电池最大可接受容量之比即为计算获取的电池soc。

3、基于上述，通过当前soc段的实际容量增量减去前一soc段的实际容量增量之差，再比上理想状态下的容量差，即可获取电池soc一定区段的充/放电效率。

4、基于上述，从soc＝socα到soc＝socα+δsoc段的效率ηα+δ为:

5、

6、其中，δc(socα+δsoc)为当前soc段的实际容量增量，δc(socα)为前一soc段的实际容量增量，ci，max表示电池以电流i从满电状态放电至空电状态所能放出的容量也即电池的最大可接受容量，δsoc·ci,max为理想状态下的容量差，η(socα+δsoc)表示电池soc从0到socα+δsoc的效率，η(socα)表示电池soc从0到socα的效率。

7、基于上述，关联充/放电电流和环境温度影响的电池最大可接受容量表示为：

8、ci,max＝λcλtce

9、λc＝-0.006944i3-0.01369i2-0.01913i+1.008

10、λt＝-9.005×10-5t2+0.007933t+0.8548

11、其中，λc为倍率补偿系数，λt为温度补偿系数，ce表示电池的额定容量，i为充/放电电流，t为环境温度。

12、基于上述，t时刻电池soc的计算式为

13、

14、其中，soc(t)和soc(t-1)分别是t和t-1时刻电池的soc，ηi,soc为电池对应soc区段的效率；i表示流经电池的电流，i为正时表示电池正在充电，i为负时则表示电池正在放电；ci，max表示电池以电流i从满电状态放电至空电状态所能放出的容量也即电池的最大可接受容量。

15、基于上述，t时刻电池soc的计算式还表示为

16、

17、其中，ce为电池的额定容量；c'i，max为电池出产时的最大可接受容量，soh为电池的健康状态。

18、本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明不仅考虑了充放电电流、环境温度和soh的影响，并进一步考虑了电池不同soc区段的效率对soc估计精度的影响，提升了安时积分法的估计精度，为电池管理系统判断bess充放电能力提供了依据。

技术特征：

1.一种计及电池运行特性影响的电池soc估算方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的计及电池运行特性影响的电池soc估算方法，其特征在于：通过当前soc段的实际容量增量减去前一soc段的实际容量增量之差，再比上理想状态下的容量差，即可获取电池soc一定区段的充/放电效率。

3.根据权利要求2所述的计及电池运行特性影响的电池soc估算方法，其特征在于：从soc＝socα到soc＝socα+δsoc段的效率ηα+δ为:

4.根据权利要求1所述的计及电池运行特性影响的电池soc估算方法，其特征在于：关联充/放电电流和环境温度影响的电池最大可接受容量表示为：

5.根据权利要求1所述的计及电池运行特性影响的电池soc估算方法，其特征在于：t时刻电池soc的计算式为

6.根据权利要求5所述的计及电池运行特性影响的电池soc估算方法，其特征在于：t时刻电池soc的计算式还表示为

技术总结
本发明提供了一种计及电池运行特性影响的电池SOC估算方法，获取电池SOC一定区段的充/放电效率；获取电池关联充/放电电流和环境温度影响的电池最大可接受容量；通过对充/放电电流在对应区段内的积分与所述充/放电效率的乘积获取电池的剩余容量，并将获取的剩余容量与所述电池最大可接受容量之比即为计算获取的电池SOC。该发明在不仅考虑了充放电电流、环境温度和SOH的影响，并进一步考虑了电池不同SOC区段的效率对SOC估计精度的影响，提升了安时积分法的估计精度，为电池管理系统判断BESS充放电能力提供了依据。

技术研发人员：蔡长兴,郑山海,刘长江,欧阳亮,肖仁杰,屠志斌,温莹,钟禹,罗时俊,曾松,谢晓帆,黄佐财,黄志鹏,罗超,陈化博,肖锋铭,郭文鑫,曾希皙
受保护的技术使用者：国网江西省电力有限公司赣州供电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16