[發明專利]一種測量蓄電池剩余容量SOC的方法

在審

• 申請號: 201610086499.1
• 申請日: 2016-02-16
• 公開（公告）號: CN105759213A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 莫一平;張曉忠;褚有群
• 申請（專利權）人: 浙江安美科技有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 梁寅春

技術領域

本發明涉及一種蓄電池管理系統，更具體地涉及一種蓄電池剩余容量(SOC)的測量方法，屬電池技術領域。

背景技術

電池是將化學能轉換為電能的裝置，又稱為化學電源。電池放電后能通過充電的方式將電池內部的活性物質再生，把電能儲存為化學能，于必要時再放出電能。這類電池稱為蓄電池，又稱作二次電池。

蓄電池作為儲能設備，無論在生活領域還是在生產領域，都有著廣泛的用途，小到人們手中的手機、筆記本電腦，大到航天飛船，遠洋船舶，都缺不了蓄電池，因此蓄電池在生活及生產領域都有著極其重要的地位。

蓄電池種類繁多，目前應用最多且技術最成熟的當屬鉛酸蓄電池，由于鉛酸蓄電池的比能量低，且鉛污染問題無法得到有效解決，因而鉛酸蓄電池正在被迅速取代。鎳鎘、鎳氫蓄電池曾被認為是最有可能取代鉛酸蓄電池而得到蓬勃發展。然而，隨著鋰離子電池技術的發展，解決了自身的安全問題后，迅速超越鎳鎘、鎳氫蓄電池，成為當今發展勢頭最猛，市場增長速度最快的蓄電池，大有全面取代鉛酸蓄電池的趨勢。

鋰離子電池包括液態鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(PLB)。鋰離子電池具有能量密度大，平均輸出電壓高，自放電小，沒有記憶效應，工作溫度范圍寬，循環性能優越，可快速充放電，充電效率高，輸出功率大，使用壽命長，不含有毒有害物質等優點，成為目前發展前景最為廣闊的蓄電池。尤其是鋰離子動力電池的開發成功，使其成為新能源汽車首選的綠色能源，從而進一步刺激了鋰離子電池的快速發展。

無論何種蓄電池，在其工作期間，對蓄電池的管理是必不可少的，正確的蓄電池管理可以提高蓄電池的使用效率，延長使用壽命，并保證蓄電池的使用安全。隨著電子科技及芯片技術的發展，對蓄電池的管理已實現計算機全自動管理，即蓄電池管理系統(BMS)。BMS的主要作用是智能化管理及維護各個蓄電池單元，防止蓄電池出現過充電或過放電，延長蓄電池的使用壽命，監控蓄電池的狀態。具體功能包括：蓄電池端電壓的測量，單體電池間的能量均衡，蓄電池輸出或充電電流的測量，蓄電池荷電狀態(SOC)的估算，動態測量蓄電池的工作狀態，數據記錄及分析，實時數據顯示，對外通訊等。在這些功能中，SOC的估算是BMS的核心。尤其是鋰離子動力電池，SOC的精確估算直接關系到鋰離子電池使用的安全性、動力系統的性能和壽命，從而決定新能源汽車的性能。

SOC稱為蓄電池的荷電狀態，又稱為剩余容量，表征的是蓄電池剩余電量的多少。目前普遍采用的SOC定義為：蓄電池在一定放電倍率下，剩余電量與相同條件下額定容量的比值，通俗理解可以用下式來定義：

由于蓄電池SOC估算的影響因素很多且關系復雜，目前已有本領域的研究人員提出了很多計算方法，主要有開路電壓法，安時積分法，內阻法，負載電壓法、神經網絡法、卡爾曼濾波法、放電實驗法等。在這些方法中，開路電壓法和放電實驗法不能在蓄電池工作時在線實時檢測；內阻法很容易受各方面的干擾，使得測量結果不夠準確；神經網絡法和卡爾曼濾波法由于還不成熟，且算法復雜，對硬件要求高而在實際應用中并不多見。安時積分法通過測量負載的電流并對時間進行積分來計算SOC，簡單易用，算法穩定，成為目前各類BMS系統中使用最多的SOC計算方法。

安時積分法目前普遍采用以下工作原理模型進行計算：

SOC(t)=SOC0-∫0ti(τ)dτCn×100%---(6)]]>

式中：SOC(t)——蓄電池持續工作時間t后的SOC值，％；