[发明专利]电池的电气状态监测系统和电气状态监测方法

说明书

本发明提供了一种仅利用电池的日常应用数据来监测电池较精确的电气状态的电池的电气状态监测系统和方法，所述电气状态监测系统包括提供当前或未来的电池充放电控制指令的充放电控制指令部；电气特性取得部，基于电池的等效电路建立电气状态模型，根据电气状态模型计算规定时间段内的电池充放电时的参数值与实际的充放电时的参数值的差值之和并将其作为误差，根据误差对电气状态模型进行优化，使得误差小于规定的阈值，根据优化后的电气状态模型取得电池的电气特性参数；和SOC取得部，响应电池充放电控制指令利用取得的电气特性参数，根据优化后的电气状态模型来对电池的充放电进行模拟，对模拟出的充放电电流进行统计而取得电池的SOC值。

技术领域

本发明涉及一种电池的电气状态监测系统和电气状态监测方法，特别是涉及仅利用电池的日常应用数据来监测得到电池较精确的电气状态的电气状态监测系统和电气状态监测方法。

背景技术

电池在数字化社会中的用途越来越广泛。尤其在对排放、噪音水平、尺寸等要求较苛刻的领域，电池往往是不可替代的。

电池的电气状态包括内部的电气特性、充电状态(SOC,State of Charge)等，其中内部的电气特性包括电池的内阻、内部电容、内部电感等，充电状态代表电池的剩余电能。

作为设备或系统的能量源，电池的供电能力直接决定了设备的功率和续航水平，为了有效的利用电能，在电池的日常使用过程中，必须对电池的SOC进行监测，得到电池的剩余电量，方便对充电进行计划和管理。在电池的充电计划受到较大限制的应用场合，电池的剩余电量直接关系到设备的工作计划是否能够顺利执行，比如在大规模的电池储能系统应用于电网调峰或者新能源发电的并网接入的情况下，电池的剩余电量直接关系到其调峰能力和新能源发电的接入能力。

由于随着电池的充放电以及时间的推移电池内部会发生劣化，电池的健康状态(SOH，State Of Health)在电池的日常应用中也是必须被监测的。这一点随着越来越多的电池安全事故的产生，已经成为共识。而电池的电气状态是估计电池健康状态的前提。电池的电气状态包括电池的内部的电气特性(即内阻、内部电容、内部电感等的状态)和充电状态SOC。

而如果电池的电气状态未知或电气状态的计算误差较大，例如SOC有较大误差，则影响电池正常的充电计划，引起对电池的过充电或过放电，降低电池的寿命。

由于单个电池单元的容量有限，在实际应用中，往往将多个电池单元连接在一起使用，在此情形中如果电气状态未知或电气状态的计算误差较大，那么将影响多个电池之间的充放电均衡，使部分电池被过充电或过放电，加速劣化速度，降低电池组的整体的稳定性和安全性。

作为获得电池的电气状态的现有技术，例如有专利文献US2015/0226807A1(专利文献1)和专利文献CN201680795A(专利文献2)所公开的技术。

在专利文献1中，提出了一种估计电池内部电阻和SOC的方法，主要方法是利用电池充放电的历史数据，建立一个电池SOC、电池内阻以及电池充放电负荷的函数关系。通过在线检测的方法来检测出电池内阻和电池充放电负荷，并将这些数据输入到上述建立的函数关系中来计算电池的SOC。

在专利文献2中，提出了一种估计电池电气状态的方法，该方法首先将一个一阶的电路结构作为电池的等效电气状态模型，并根据历史的充放电电流和端电压，以及卡尔曼滤波器算法来估计该等效电气状态模型中电阻和电容的值。

发明内容