三元和磷酸铁锂电池混联系统的SOC估计方法及系统与流程

本发明属于动力电池，具体涉及一种三元和磷酸铁锂电池混联系统的soc估计方法及系统。

背景技术：

1、三元锂电池和磷酸铁锂电池是新能源汽车目前普遍采用两种动力电池，前者拥有能量密度高、受低温影响小、soc电量预测精准等特点，而后者则具备化学性质更加稳定、充电循环次数更多、成本更低等特点。三元和磷酸铁锂动力电池混联技术可以结合二者的特点，充分发挥各自的优势。在动力电池混联系统中，由于存在两种不同体系的电池，而两者的容量衰减速率以及自放电率存在差异，导致混联系统在使用过程中三元体系soc和铁锂体系soc之间的相对大小关系一直在变化，这意味着混联系统中各体系的soc使用区间并不是固定不变的，这加大了整包soc估计的复杂性。同时由于铁锂体系难以实现较高的soc估计精度，这也提高了整包soc估计的难度。

技术实现思路

1、本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种三元和磷酸铁锂电池混联系统的soc估计方法及系统，综合考虑了三元体系内部不一致性、铁锂内部不一致性以及三元和铁锂体系间soc差异。

2、本发明的第一目的是提供一种三元和磷酸铁锂电池混联系统的soc估计方法，包括：

3、s1、通过ocv修正、满充修正或实验提前标定，以三元体系和铁锂体系的soc来映射混联系统使用窗口上限和混联系统使用窗口下限，并确定此时的混联系统状态；

4、s2、根据三元体系当前最大soc和最小soc折算出在混联系统使用窗口下的系统最大soc和系统最小soc；

5、s3、根据系统最大soc和系统最小soc计算系统整体soc。

6、优选地，所述混联系统使用窗口上限是指当混联系统中的任一电芯达到充电上限截止条件时的混联系统状态，该混联系统状态采用铁锂以及三元的最大soc状态来表示，定义到达混联系统使用窗口上限时的三元最大soc为socnmx_h，到达混联系统使用窗口上限时的铁锂最大soc为soclfp_h，在进行系统soc计算时只涉及socnmx_h；

7、所述混联系统使用窗口下限是指当混联系统中的任一电芯达到放电下限截止条件时的混联系统状态，该混联系统状态采用铁锂以及三元的最小soc状态来表示，定义到达混联系统使用窗口上限时的三元最小soc为socnmx_l，到达混联系统使用窗口上限时的铁锂最小oc为soclfp_l；在进行系统soc计算时只涉及socnmx_l。

8、优选地，根据三元体系和铁锂体系soc使用区间的重叠关系，所述混联系统状态分为下面四种状态：三元包含铁锂、三元先满充时的三元交叉铁锂、铁锂先满充时的三元交叉铁锂、铁锂包含三元。

9、优选地，所述ocv修正、满充修正或实验提前标定是指通过获取铁锂体系真实soc状态信息的时机对混联系统使用窗口上限、混联系统使用窗口下限进行初始化以及修正；其中：

10、所述ocv修正是指在满足阈值的休眠时间下，且此时铁锂的ocv电压未处于平台区，则根据ocv-soc曲线获取铁锂soc值，此时根据铁锂最小soc以及三元最小soc修正使用窗口下限；具体修正方式为根据系统最小soc计算两体系的可用容量，比较当前铁锂可用容量与三元可用容量的大小，当三元可用容量大于铁锂可用容量时，表示铁锂先满放，则修正socnmx_l为三元锂电最大可用容量，当铁锂锂电可用容量大于三元可用容量时，表示三元先满放，则修正socnmx_l为0％；

11、所述满充修正是指当混联系统中的任一电芯达到充电上限截止条件时，修正socnmx_l为当前三元最大soc，如果三元率先满充，此时socnmx_l为100％；

12、所述实验提前标定是指在混联系统装配前提下，通过对三元和铁锂体系各自的soc值进行调整，从而达到调整使用窗口上下限的目的。

13、优选地，所述系统最大soc和系统最小soc是通过三元当前最大除以soc和以三元soc定义的系统使用窗口上下限来计算，在四个系统状态下计算方式均相同，具体计算方式如下：

14、系统最大soc＝(三元最大soc-socnmx_l)/(socnmx_h-socnmx_l)；

15、系统最小soc＝(三元最小soc-socnmx_l)/(socnmx_h-socnmx_l)；

16、所述系统整体soc是指根据系统最大soc和系统最小soc计算当前混联系统的最终可用soc，具体计算策略如下：

17、当系统最小soc<阈值soc1时，系统整体soc＝系统最小soc；

18、当系统最大soc>阈值soc2时，系统整体soc＝系统最大soc；

19、当阈值soc1<系统最小soc<阈值soc2时，

20、系统整体soc＝soc1+(soc2-soc1)*(系统最小soc-soc1)/(系统最小soc-soc1+soc2-系统最大soc)。

21、本发明的第二目的是提供一种三元和磷酸铁锂电池混联系统的soc估计系统，包括：

22、映射和状态确定模块：通过ocv修正、满充修正或实验提前标定，以三元体系和铁锂体系的soc来映射混联系统使用窗口上限和混联系统使用窗口下限，并确定此时的混联系统状态；

23、折算模块：根据三元体系当前最大soc和最小soc折算出在混联系统使用窗口下的系统最大soc和系统最小soc；

24、估计模块：根据系统最大soc和系统最小soc计算系统整体soc。

25、优选地，所述混联系统使用窗口上限是指当混联系统中的任一电芯达到充电上限截止条件时的混联系统状态，该混联系统状态采用铁锂以及三元的最大soc状态来表示，定义到达混联系统使用窗口上限时的三元最大soc为socnmx_h，到达混联系统使用窗口上限时的铁锂最大soc为soclfp_h，在进行系统soc计算时只涉及socnmx_h；

26、所述混联系统使用窗口下限是指当混联系统中的任一电芯达到放电下限截止条件时的混联系统状态，该混联系统状态采用铁锂以及三元的最小soc状态来表示，定义到达混联系统使用窗口上限时的三元最小soc为socnmx_l，到达混联系统使用窗口上限时的铁锂最小oc为soclfp_l；在进行系统soc计算时只涉及socnmx_l。

27、优选地，根据三元体系和铁锂体系soc使用区间的重叠关系，所述混联系统状态分为下面四种状态：三元包含铁锂、三元先满充时的三元交叉铁锂、铁锂先满充时的三元交叉铁锂、铁锂包含三元。

28、优选地，所述ocv修正、满充修正或实验提前标定是指通过获取铁锂体系真实soc状态信息的时机对混联系统使用窗口上限、混联系统使用窗口下限进行初始化以及修正；其中：

29、所述ocv修正是指在满足阈值的休眠时间下，且此时铁锂的ocv电压未处于平台区，则根据ocv-soc曲线获取铁锂soc值，此时根据铁锂最小soc以及三元最小soc修正使用窗口下限；具体修正方式为根据系统最小soc计算两体系的可用容量，比较当前铁锂可用容量与三元可用容量的大小，当三元可用容量大于铁锂可用容量时，表示铁锂先满放，则修正socnmx_l为锂电三元最大可用容量，当铁锂可用容量大于三元可用容量时，表示三元先满放，则修正socnmx_l为0％；

30、所述满充修正是指当混联系统中的任一电芯达到充电上限截止条件时，修正socnmx_l为当前三元最大soc，如果三元率先满充，此时socnmx_l为100％；

31、所述实验提前标定是指在混联系统装配前提下，通过对三元和铁锂体系各自的soc值进行调整，从而达到调整使用窗口上下限的目的。

32、优选地，所述系统最大soc和系统最小soc是通过三元当前最大除以soc和以三元soc定义的系统使用窗口上下限来计算，在四个系统状态下计算方式均相同，具体计算方式如下：

33、系统最大soc＝(三元最大soc-socnmx_l)/(socnmx_h-socnmx_l)；

34、系统最小soc＝(三元最小soc-socnmx_l)/(socnmx_h-socnmx_l)；

35、所述系统整体soc是指根据系统最大soc和系统最小soc计算当前混联系统的最终可用soc，具体计算策略如下：

36、当系统最小soc<阈值soc1时，系统整体soc＝系统最小soc；

37、当系统最大soc>阈值soc2时，系统整体soc＝系统最大soc；

38、当阈值soc1<系统最小soc<阈值soc2时，

39、系统整体soc＝soc1+(soc2-soc1)*(系统最小soc-soc1)/(系统最小soc-soc1+soc2-系统最大soc)。

40、本发明具有的优点和积极效果是：

41、本发明综合考虑了三元体系内部不一致性、铁锂内部不一致性以及三元和铁锂体系间soc差异，实现了三元电池和铁锂电池混联条件下的soc估计。