[发明专利]综合考虑内外影响因素的锂离子电池SOC在线估算方法

说明书

本发明公开了一种综合考虑内外影响因素的锂离子电池SOC在线估算方法，采用锂离子电池在放电阶段的电压平台期的某段电压区间内所释放的电量和环境温度为特征来估算锂离子电池的实际容量，表征电池的老化程度；采用锂离子电池运行时的环境温度、电压、充放电电流和锂离子电池的实际容量作为特征来估算SOC；采用GBRT作为训练模型，使用采集的数据离线训练分别得到估算锂离子电池实际容量的模型和充放电阶段估算SOC的模型；在线估算SOC时，在电池放电阶段采集特征数据估算并更新当前电池的实际容量，在充放电阶段使用当前电池的实际容量并结合采集的温度值、电压值和电流值估算SOC。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域,主要涉及一种综合考虑内外影响因素的锂离子电池SOC在线估算方法。

背景技术

随着电力需求的不断增加，电网负荷峰谷差异越来越大，通过使用储能系统完成对电网负荷的削峰填谷，可以有效提高电网的运行质量。锂离子电池因具有高能量密度、长循环寿命、低价格、环保无污染等特点成为储能系统的最佳选择。研究锂离子电池荷电状态(State ofCharge，SOC)的在线估算方法有着非常重要的意义。

首先，对锂离子电池进行过度充电或者过度放电都会对锂离子电池造成永久的损伤，导致锂离子电池的储能性能和稳定性的下降，准确的锂离子电池SOC 在线估算方法有助于避免锂离子电池过度充电或过度放电的情况的发生，对于提高电池的使用寿命以及工作时的稳定性有着非常重要的意义。目前最常见的锂离子电池SOC在线估算方法是基于安时积分法的直接估算方法，该类方法虽然简单易实施，但难以考虑电池的老化程度和外界因素的影响，这导致该方法估算精度不高。另外，由于锂离子电池运行时可测的参数并不多，难以获取锂离子电池老化程度的信息，这导致锂离子电池SOC在线估算精度不高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种综合考虑内外影响因素的锂离子电池 SOC在线估算方法，使用实验数据训练梯度提升回归树(Gradient Boosting RegressionTrees，GBRT)获得电池实际容量的估算模型和充/放电阶段SOC的估算模型，通过在放电阶段估算电池的实际容量来表征电池的老化程度，综合考虑电池的老化程度这一内部影响因素和诸多外部影响因素，提高锂离子电池SOC 的在线估算精度。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种综合考虑内外影响因素的锂离子电池SOC在线估算方法，包括以下步骤：

(1)初次运行时需要给定一个电池实际容量的初始值；

(2)判断电池处于充电状态还是放电状态。

如果是充电状态，则将电池当前的实际容量数据和采集到的温度、电压、电流特征数据一起作为SOC在线估算模型的输入，得到SOC的估算值。

如果是放电状态则需要完成两个步骤，第一是放电过程中的SOC的估算，第二是电池实际容量的估算和更新。

(3)判断充电过程是否结束，若充电过程没有结束，则进入下一次数据的采集和SOC的估算过程，若充电过程结束，则停止SOC的估算，进入等待下一个充电过程或放电过程的状态。

进一步的，所述放电过程中的锂离子电池SOC的估算步骤为：将电池当前的实际容量数据和采集到的温度、电压、电流特征数据一起作为SOC在线估算模型的输入，得到SOC的估算值。然后判断放电过程是否结束，若放电过程没有结束，则进入下一次数据的采集数据和估算SOC的过程，若放电过程结束，则停止SOC的估算，进入等待下一个充电过程或放电过程的状态。

进一步的，所述放电过程中锂离子电池实际容量的估算步骤为：