[发明专利]一种多模模型矿用锂离子电池荷电状态估计方法和装置

说明书

本发明公开了一种多模模型矿用锂离子电池荷电状态估计方法和装置，包括数据采集单元，所述数据采集单元主要采用LTC6811IC采集卡，用于采集矿用锂电池单体的端电压UL和电流I，所述数据采集单元还用于采集锂电池单体工作时的温度C；充放电检测单元，所述充放电检测单元主要采用霍尔传感器，用于检测锂电池包的充放电的电流，以及检测锂电池是否存在充放电异常；充电时间统计单元，所述充电时间统计单元用于对锂电池的充放电时间，记录充放电时间为t；电池容量检测单元。有益效果：能实时监测电池的端电压和温度，精准的匹配电池模型，大大提高矿用锂离子电池荷电状态的估计精度，为矿用电机车的安全使用提供保障。

技术领域

本发明涉及煤矿储能技术领域，具体来说，涉及一种多模模型矿用锂离子电池荷电状态估计方法和装置。

背景技术

随着环保和节能问题的日益突出，锂离子电池由于比能量高，绿色环保等优点，作为大容量动力电源，逐步在汽车、航天、船舶等领域都有了实际应用。我国在锂离子电池领域取得很大成绩。但矿业领域锂离子电池的研发与应用均落后于其它领域，特别是煤矿井下的特殊环境又对锂离子电池的应用提出来更严酷的要求。煤矿行业在逆境中着力提高自身的科技水平，辅助运输方面形成多样化的格局,单轨吊车、无轨胶轮车等都得到长足发展，其中采用锂离子电池为牵引动力是最重要的发展趋势。但是锂离子电池在应用中，存在多节电芯的大容量锂动力电池的不一致性和安全性等问题，这些问题严重制约了锂离子电池在煤矿行业的应用和发展。电池的荷电状态(SOC)能反映电池的剩余容量状况,为单轨吊车、无轨胶轮车的控制器提供控制策略,因此SOC的准确估计已成为大容量锂电池在矿业领域使用的重要环节。

锂离子电池作为复杂的电化学元件，状态和性能随着工作状况的变化而变化，是非线性量，然而矿用井下单轨吊车或无轨胶轮车使用过程中，受到成本高、温差变化大、空气湿度大、抗滥用能量差等特殊环境要求，实现SOC状态估计更加困难。因此，电池SOC的估计已成为电动汽车和混合动力汽车领域的一个急需攻克的难题。

传统电池管理无法对电池荷电状态和剩余电量进行全时段精准估计的问题，不能够实时监测电池的端电压和温度，不能精准的匹配电池模型，不能提高矿用锂离子电池荷电状态的估计精度，不能为矿用电机车的安全使用提供保障。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种多模模型矿用锂离子电池荷电状态估计方法和装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种多模模型矿用锂离子电池荷电状态估计装置，包括

数据采集单元，所述数据采集单元主要采用LTC6811IC采集卡，用于采集矿用锂电池单体的端电压UL和电流I，所述数据采集单元还用于采集锂电池单体工作时的温度C；

充放电检测单元，所述充放电检测单元主要采用霍尔传感器，用于检测锂电池包的充放电的电流，以及检测锂电池是否存在充放电异常；

充电时间统计单元，所述充电时间统计单元用于对锂电池的充放电时间，记录充放电时间为t；

电池容量检测单元，所述电池容量检测单元用于根据电流、充放电时间以及初始容量Q1计算剩余容量；充电时I(t)为负；放电时I(t)为正；

模型判定单元，所述模型判定单元用于根据端电压估计值与测量值的误差，选择最佳等效电路模型，记录等效电路模型的参数；

荷电状态估计单元，所述荷电状态估计单元用于根据模型参数、端电压、电流和温度估算矿用锂离子电池的荷电状态。

优选的，还包括显示模块，所述显示模块用于记录电池的荷电状态与端电压的关系曲线、充放电继电器闭合情况显示、BMS充放电通信握手显示。