[發明專利]一種基于開路電壓-荷電量特征曲線的鋰原電池SOC估算方法

在審

• 申請號: 202210031882.2
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114487858A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 米娟;王九洲;鄭海山;喬學榮;陳昱霖
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: G01R31/382
• 分類號: G01R31/382
• 代理公司: 天津諾德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12213
• 代理人: 欒志超

一種基于開路電壓?荷電量特征曲線的鋰原電池SOC估算方法，所述方法包括步驟：選定鋰原電池體系，建立不同放電倍率下，該體系鋰原電池的開路電壓與電池荷電量的第一關系曲線；根據所述第一關系曲線建立擬合模型；選取放電倍率作為參變因子，通過matlab將所建立的擬合模型進行建模，建立基于鋰原電池開路電壓、放電倍率和電池荷電量的關聯模型；通過在該關聯模型中上傳電池開路電壓和放電倍率值計算電池當前狀態的荷電量。本發明提供了一種鋰原電池荷電量快速估算方法。在實際工程應用中，針對無BMS系統用于監測鋰原電池用電量的情況下，對判斷鋰原電池剩余容量并提高電池實際應用的可靠性，安全性，防止鋰原電池因過放電發生安全事故等問題具有現實意義。

技術領域

本發明屬于鋰原電池技術領域，具體涉及一種基于開路電壓-荷電量特征曲線的鋰原電池SOC估算方法。

背景技術

鋰原電池是以金屬鋰或鋰合金為負極的不具有可反復充放電能力的一次電池，一旦電池能量耗盡便不能使用。根據電解液和正極物質的物理狀態，鋰原電池具有多種不同的類型，主要有：固體正極-有機電解質電池、液體正極-液體電解質電池和固體正極-固體電解質電池。

鋰原電池比能量大、工作電壓高、工作溫度范圍寬、儲存性能優越、使用攜帶便利，是軍事和民用裝備的首選電源之一。由于鋰原電池不具有反復充放電的能力，伴隨著電池放電的進行，電池荷電量也越來越低，對于用戶來說，鋰原電池剩余容量預測相當重要，當容量耗盡后繼續使用下去會發生過放，過放至一定程度會導致電池泄氣、漏液，嚴重地甚至燃燒、爆炸，對使用人和電池周遭環境狀態、儀器設備產生一定的損害。因此鋰原電池的荷電狀態(SOC)(也即當前狀態下電池實際所能提供的電能與全容量下電池所能提供電能的比值)是衡量鋰原電池的一個非常重要的指標。在實際使用過程中，必須及時有效地了解鋰原電池的荷電狀態，對電池進行合理有效地管理和控制直接關系到鋰原電池使用過程的安全性和可靠性。

電池SOC精確估算是電源管理系統中最核心的技術之一，其無法用一種傳感器直接測得，需通過對一些其他物理量的測量并采用一定的數學模型和算法進行計算得到，如使用安時積分法需要精確記錄電池之前使用過程的放電電流、放電時間，通過電流與時間的積分計算出電池已放電量，繼而計算得到電池的剩余電量。該種方法計算電池荷電量比較精確，但是需要有電池配套的電源管理單元并在電池使用過程中精確測量電池相關放電參數，如電流、時間等參數。然而鋰原電池在實際使用過程中綜合考慮電池尺寸、系統復雜程度、用戶實際需求、放電方式以及價格成本等因素，并不是在任何使用狀態、使用條件下均配備有電源管理單元來實時監測電池放電過程的相關參數，有時甚至存在多次、間歇放電情況。

基于此，針對某一特定鋰原電池體系，如何根據電池當前可測試參數快速、有效地預測鋰原電池的荷電狀態對鋰原電池后續放電能力的預判、確保后續放電過程安全可靠具有重要的實際意義。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種基于開路電壓-荷電量特征曲線的鋰原電池SOC估算方法，所述方法包括步驟：

建立鋰原電池的開路電壓與電池荷電量的第一關系曲線；

根據所述第一關系曲線建立擬合模型；

根據所述擬合模型通過matlab建立關聯模型；

通過在所述關聯模型中上傳電池開路電壓和放電倍率計算電池當前的荷電量。

優選地，所述建立鋰原電池開路電壓與電池荷電量的第一關系曲線包括步驟：

選定鋰原電池體系；

準備該體系的鋰原電池；

測量所述鋰原電池的開路電壓；

對所述鋰原電池進行放電操作；

計算所述鋰原電池的荷電量；

根據所述開路電壓與所述電池荷電量建立第一關系曲線。