[发明专利]一种三元-铁锂混合电池组的SOC估算方法

说明书

本发明提供一种三元‑铁锂混合电池组的SOC估算方法，该方法首先采用扩展卡尔曼滤波算法获取三元锂电池SOC估计值，在此基础上，基于串联电池组同时间段内各单体电量变化量相同的特性，计算得到磷酸铁锂电池SOC估算值。由于磷酸铁锂电池SOC估算值仅依靠电量变化量，因此算法复杂度较低，几乎不会增加BMS的运算负担。而在其使用过程中，由于混合电池组配型的特殊性，在磷酸铁锂电池单体满充条件下，采取了LFP的自校正机制，同时，针对磷酸铁锂电池可能存在的自放电，引入可变化的修正系数K_i，在两次满充工况之间，能够进行持续的反馈修正，从而避免误差逐渐增大的情况。相较于现有技术，本发明的估算方法具有计算简单、精准度高且适应性强的优势。

技术领域

本发明属于电池管理系统技术领域，特别涉及一种三元-铁锂混合电池组的SOC估算方法。

背景技术

早些年，由于车企对电动汽车的动力性能要求较高，所以能量密度高的三元锂电池是业内的主要选择。但是通过近年来电池成组技术的提高，目前磷酸铁锂电池成组的能量密度与三元锂电池差距逐渐缩小，且新能源汽车补贴政策也做出了一定调整，不再一昧地追求能量密度和续航里程，故越来越多的车企愿意选择安全性更高、价格更低的磷酸铁锂电池，在2021年7月磷酸铁锂电池的装车量已经成功反超三元锂电池。

不容忽略的是，磷酸铁锂电池还有个难以克服的缺陷，即由于开路电压曲线中电压平台期的存在，导致其SOC估计难度较大且精度较差，这都将严重影响到用户体验感。而在业内新提出的三元-铁锂混合电池组中，即可借助于三元锂电池较为准确的SOC估计值，间接估算出磷酸铁锂电池的SOC，不仅降低了估算难度，还避免了开路电压的平台期问题。

但是，值得注意的是，两种不同体系的电池单体，其自放电率、老化速率等特性皆不相同，如若不进行相应整改措施，在电池组的长期使用过程中，磷酸铁锂电池SOC估算精度将会越来越差。而在当前的混合电池组SOC估算专利中，仅提出了不同估算方法，并未考虑如何规避因两体系电池特性不同而造成磷酸铁锂电池单体SOC估计误差逐渐增大的情况。

发明内容

为解决上述问题，提供一种在三元-铁锂混合电池组中简单、精确的磷酸铁锂电池SOC估算方法，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种三元-铁锂混合电池组的SOC估算方法，用于精确估算三元-铁锂混合电池组中磷酸铁锂电池的荷电状态SOC值，其特征在于，包括：步骤S1，构建待测三元-铁锂混合电池组，基于一阶RC等效电路模型，采用预定算法实时估算出该混合电池组中三元锂电池(NCM)的荷电状态(SOC)值；步骤S2，基于串联电池组同时间内各单体充放电量相同的特性，根据三元锂电池的SOC值计算出磷酸铁锂电池(LFP)的SOC变化量；步骤S3，判断磷酸铁锂电池的单体电压U₂是否达到3.65V，即磷酸铁锂电池是否达到满充状态，若未达到满充状态，则分别计算出未进行反馈修正和反馈修正后的磷酸铁锂电池的SOC估计值，若达到满充状态，则跳转到步骤S4；步骤S4，判断修正与未修正的磷酸铁锂电池的SOC估计值在满充时刻是否均等于100％，若等于则直接输出当前值，若不等于则进行自校正，以减小后续估计误差；步骤S5，判断磷酸铁锂电池是否为第一次满充，若为第一次满充则仅修正满充时刻的SOC估计值，若非第一次满充则跳转到步骤S6；步骤S6，根据磷酸铁锂电池在满充时刻未进行反馈修正的SOC估计值计算其每秒估计误差，并以此作为模糊推理系统的输入量，从而输出自放电比例，即反馈修正系数K_i，进而得到每秒SOC估计值的修正量，用于在下一次满充之前磷酸铁锂电池的SOC估计值的持续修正，其中，三元-铁锂混合电池组是串联电池组，且由磷酸铁锂单体控制电池组的满充状态，三元锂单体控制电池组的放空状态。

本发明提供的一种三元-铁锂混合电池组的SOC估算方法，还可以具有这样的技术特征，其中，在步骤S1中，预定算法为扩展卡尔曼滤波算法。

本发明提供的一种三元-铁锂混合电池组的SOC估算方法，还可以具有这样的技术特征，其中，磷酸铁锂电池的SOC变化量的计算公式为：