[發(fā)明專利]電池的荷電狀態(tài)SOC標定方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810322046.3
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108717164B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯朝勇;田野;王兆軍;程法民;解玖霞;陳娟;李松;渠展展;汪奐伶;許守平;楊水麗;惠東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學研究院有限公司;國網(wǎng)山東省電力公司東營供電公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/388
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 朱振德

本發(fā)明提供了一種電池的荷電狀態(tài)SOC標定方法及系統(tǒng)，其中，標定方法包括如下步驟：A：檢測電池靜置時間；B：判斷電池靜置時間是否超過預設(shè)限值；若超過，執(zhí)行下一步操作；若沒超過，則返回至步驟A；C：依據(jù)電池當前的參數(shù)條件，從數(shù)據(jù)庫中查找出相匹配的U?SOC曲線；D：依據(jù)電池靜置時間后的端電壓，在步驟C所得到的U?SOC曲線中查找出相對應(yīng)的SOC；E：依據(jù)步驟D得到的SOC對系統(tǒng)SOC修正。本發(fā)明提供的電池的荷電狀態(tài)SOC標定方法，依據(jù)當前工況選取合適的U?SOC曲線標定，提高了精度；縮短了標定所需的時間，提高了標定的頻率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池標定技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種電池的荷電狀態(tài)SOC標定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，隨著電動汽車和儲能應(yīng)用的增多，鋰電池得到了廣泛的應(yīng)用，為了充分發(fā)揮鋰電池的功能，提高其安全性，必須對鋰電池進行有效的管理，BMS(Battery ManagementSystem，電池管理系統(tǒng))成為了鋰電池安全高效運行的重要保障。SOC(State of Charge，荷電狀態(tài))作為BMS中最重要的參數(shù)之一，電池其他的狀態(tài)大都是以SOC為基礎(chǔ)的。鋰電池的SOC直接反映了鋰電池的剩余可用容量，是評估鋰電池性能和狀態(tài)的重要指標。在電動汽車中，準確地估算出SOC，司機便能了解當前鋰電池的剩余容量，以及當前狀態(tài)下可繼續(xù)運行的時間或里程，從而對行車路線或者駕駛模式做出調(diào)整；在儲能系統(tǒng)中，準確的SOC更利于電力調(diào)度做出準確的計算，利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和經(jīng)濟運行。相反，如果沒有SOC狀態(tài)作為參考或者SOC估算誤差過大，則很容易對鋰電池本身以及整個用電系統(tǒng)乃至操作人員造成危害。

要想準確估算出鋰電池的SOC，首先要對SOC做一個較明確的定義。結(jié)合當前的相關(guān)研究，SOC定義為鋰電池剩余電量與可充放電總?cè)萘康谋戎担?/p>

一般將SOC＝0％作為參考點，即Q_remain＝0Ah。對鋰電池進行充電至滿充狀態(tài)，然后以恒定倍率放電至截止電壓，整個過程所放出的電量為鋰電池總的可充放電電量Q_total。鋰電池的SOC受放電倍率、鋰電池SOH、溫度以及鋰電池電壓等多方面因素的影響。鋰電池的SOC和它的諸多影響因素之間是一種非常復雜的非線性關(guān)系，鋰電池的內(nèi)部化學反應(yīng)非常復雜，很難通過其內(nèi)部的化學特性建立準確的數(shù)學公式進行描述來判斷鋰電池的SOC。

電池的SOC的計算方法有：

電流積分法，也叫安時計量法，其本質(zhì)是在電池進行充電或放電時，通過累積充進或放出的電量來估算電池的SOC，同時根據(jù)放電率和電池溫度對估算出的SOC進行一定的補償。如果將電池在充放電初始狀態(tài)時的SOC值定義為SOC₀，那么t時刻后的電池剩余容量SOC則為：式中，C為電池額定容量，η為充放電效率，也叫庫侖效率，其值由電池充放電倍率和溫度影響系數(shù)決定，I為t時刻的電流。與其它SOC估算方法相比，電流積分法相對簡單可靠，并且可以動態(tài)地估算電池的SOC值，因此被廣泛使用。對于磷酸鐵鋰電池的SOC估算精度，其SOC₀的影響最大，通常需要對SOC₀標定，對電池的SOC累積誤差進行清除。

開路電壓法，開路電壓法是根據(jù)電池的OCV(Open Circuit Voltage，開路電壓)與電池內(nèi)部鋰離子濃度之間的變化關(guān)系，間接地擬合出它與電池SOC之間的一一對應(yīng)關(guān)系。在進行實際操作時，需要將電池充滿電量后以固定的放電倍率進行放電，直到電池的截止電壓時停止放電，根據(jù)該放電過程獲得OCV與SOC之間的關(guān)系曲線。當電池處于實際工作狀態(tài)時便能根據(jù)電池兩端的開路電壓，通過查找OCU-SOC關(guān)系表得到當前的電池SOC。

在實際工程應(yīng)用中，安時積分法常與開路電壓法組合使用。通過開路電壓法對電流積分法中的SOC₀標定，但該方法需要電池靜置足夠長的時間，通常為3小時以上，從而造成SOC₀標定的頻率較低，并且，開路電壓法中，使用單一OCV-SOC曲線，精度不高。

發(fā)明內(nèi)容