[發明專利]基于OCV曲線重構的鋰電池容量和初始SOC估計方法

有效

• 申請號: 202010917188.1
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN111965546B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 孫金磊;唐勇;姜濤;唐傳雨;王天如
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/382
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于OCV曲線重構的鋰電池容量和初始SOC估計方法，在不拆解電池組的情況下，在電池組中包括同一類型、同一批次的N節待估計的電池單體，且單體串聯成組，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、對電池組進行小電流容量特性測試實驗，使用容量增量法獲取電池當前老化狀態的IC曲線；

步驟2、分析電池IC曲線，獲得電池IC曲線特征峰、谷值點；結合IC曲線特征峰、谷值點，獲得表征電池OCV曲線的特征點；

步驟3、判斷電池OCV曲線殘缺區域，具體為：

利用步驟2中得到的電池OCV曲線特征點，依據OCV曲線橫坐標電壓值的大小，將OCV曲線劃分為三個區域：高壓區域、中間區域和低壓區域；具體公式如下：

其中，V_n0,beg為電池n₀以1C/20倍率放電時的初始電壓值，即電池組中所有電池單體放電OCV曲線上電壓的最大值，V_ni,1為電池n_i放電OCV曲線上特征點1對應的橫坐標值，i∈[0，N-1]，且i為整數，V_ni,8為電池n_i放電OCV曲線上特征點8對應的橫坐標值，V_n1,end為電池n₁以1C/20倍率放電結束時的電壓值，即電池組中所有電池單體放電OCV曲線上電壓的最小值；

步驟4、對電池組內電池單體進行OCV曲線特征點變換；以變換后坐標點與待重構電池坐標點距離的和的最小值作為目標，實現電池OCV曲線殘缺區域重構；

步驟5、估計電池容量和電池初始SOC值。

2.根據權利要求1所述的基于OCV曲線重構的鋰電池容量和初始SOC估計方法，其特征在于，步驟1所述對電池組進行小電流容量特性測試實驗，使用容量增量法獲取電池當前老化狀態的IC曲線，具體為：

步驟1-1，電池組首先以1C/3倍率恒流充電，當電池組內存在一個電池單體到達上限截止電壓時停止充電，命名該節電池為n₀；其中，C為電池充放電倍率，數值上等于充放電電流/電池額定容量；

步驟1-2，靜置2小時；

步驟1-3，以1C/20倍率對電池組恒流放電，當電池組內存在一個電池單體到達下限截止電壓時停止放電，命名該節電池為n₁；

步驟1-4，根據步驟1-3中放電容量與放電電壓的對應關系，計算容量隨電壓變化量dQ/dV，得到容量增量與電壓關系曲線；

步驟1-5，根據步驟1-4中得到容量增量與電壓關系曲線，利用高斯濾波，得到平滑的數據曲線，即電池IC曲線。

3.根據權利要求2所述的基于OCV曲線重構的鋰電池容量和初始SOC估計方法，其特征在于，步驟2所述分析電池IC曲線，獲得電池IC曲線特征峰、谷值點，結合IC曲線特征峰、谷值點，獲得表征電池OCV曲線的特征點，具體為：

步驟2-1，采集曲線中的IC峰與IC谷特征點的x軸坐標；

步驟2-2，將采集的IC峰、谷特征點x軸坐標代入OCV曲線，找到與之對應的OCV曲線特征點。

4.根據權利要求3所述的基于OCV曲線重構的鋰電池容量和初始SOC估計方法，其特征在于，電池OCV曲線特征點數量最大為8個。

5.根據權利要求1所述的基于OCV曲線重構的鋰電池容量和初始SOC估計方法，其特征在于，判斷OCV曲線殘缺的區域，具體公式如下：

其中，V_ni,beg為電池組內電池n_i以1C/20倍率放電初始時所測電壓值，V_ni,end為電池組內電池n_i以1C/20倍率放電結束時所測電壓值。

6.根據權利要求5所述的基于OCV曲線重構的鋰電池容量和初始SOC估計方法，其特征在于，步驟4所述的特征點變換分為OCV曲線高壓區域殘缺時特征點變換和OCV曲線低壓區域殘缺時特征點變換。