[发明专利]串联电池组荷电状态的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及串联电池组的荷电状态SOC(State Of Charge)的测量方法。 

背景技术

为了达到一定的功率和能量等级，电池常常需要串联成组使用。在串联电池组(简称电池组，下同)的使用过程中，要保证构成电池组的所有单体电池的安全，防止出现过充电或过放电。在电池组使用和研究过程中，准确测量SOC是电池管理系统中最基本和最首要的任务。特别是在快速充电技术的研究中，准确测量SOC是决定电池组的初始充电电流和充电时间的前提，是实现快速充电的关键技术。 

目前，电池组SOC的测量方法基本上是出于对单体电池使用和状态估算的拓展： 

方法一是，将电池组从整体上看作为一只“大电池”，像处理单体电池一样，采用电池组的外特性，如电池组总电压，对电池组的SOC进行测量。 

图1所示为利用电池组总电压测量SOC的原理性框图。如图1所示的测量方法，首先测量电池组的总电压，然后根据SOC-U的经验关系图表，得到与所测总电压对应的SOC，并将其作为电池组的SOC。 

但是，由于生产工艺的原因，配对成组的单体电池的外特性不可能完全一致。另外，在电池的使用过程中，由于电池的发热情况、散热条件等不完全相同，加之正反馈反应，使得各单体电池外特性间的差异性越来越大。这些因素造成电池组的外特性与其SOC没有固定的对应关系，所以基于电池组的外特性对其SOC进行测量计算，并不准确。 

方法二是，基于单体电池的容量直接对电池组的SOC进行测量计算。图2为表示这种测量方法的原理性框图。 

按照图2所示的方法，将额定容量相同的单体电池串联起来组成电池组，并用单体电池的额定容量直接作为电池组的最大可用容量。测量流过电池组的电流并利用积分装置对时间积分，以确定剩余用量。然后，计算出SOC。 

由于电池组中的各单体电池的最大可用容量、剩余容量等不完全一致，目前的方法并没有考虑到单体电池容量和电池组容量的关系和差别，从而不能有效地计算出电池组在某一时刻实际能充入多少容量和能放出多少容量。因此这种方法也不能准确计算出电池组的荷电状态SOC。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题从而准确地测量串联电池组的SOC，使得到的电池组SOC在保证电池组利用率的前提下有效防止电池组过充电或过放电。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种串联电池组荷电状态的测量方法，所述串联电池组由n只单体电池串联组成，n是大于等于2的整数，所述串联电池组荷电状态的测量方法包括以下步骤： 

确定各所述单体电池的最大可用容量Q_max[1]，Q_max[2]，...，Q_max[n]和剩余容量Q_rem[1]，Q_rem[2]，...，Q_rem[n]； 

计算出各所述单体电池的最大可充电容量Q_ch[1]，Q_ch[2]，...，Q_ch[n]，其中，Q_ch[k]＝Q_max[k]-Q_rem[k]，k是大于等于1且小于等于n的整数； 

确定所述单体电池中最小的剩余容量Q_rem[i]和最小的最大可充电容量Q_ch[j]，其中， 

Q_rem[i]＝min{Q_rem[1]，Q_rem[2]，...，Q_rem[n]}， 

Q_ch[j]＝min{Q_ch[1]，Q_ch[2]，...，Q_ch[n]}， 

i和j都是大于等于1且小于等于n的整数； 

确定所述串联电池组的剩余容量Q_rem^B和最大可充电容量Q_ch^B，其中， 

Q_rem^B＝Q_rem[i]， 

Q_ch^B＝Q_ch[j]； 

计算所述串联电池组的最大可用容量Q_max^B，其中，