[发明专利]一种防止锂离子电池过放的SOC在线检测与修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池管理系统及电动汽车电源设备技术领域，特别是涉及一种防止锂离子电池过放的SOC在线检测与修正方法。

背景技术

传统能源日益枯竭，环境污染日益严重，为了应对能源危机，减缓全球气候变暖，世界各国相继提出了节能减排和发展低碳经济的政策。锂离子电池具有能量密度高、自放电小、循环寿命长、环境污染低、无记忆效应等优点，被广泛应用于便携装置储能电池和电动汽车动力电池领域，并逐渐向大规模太阳能系统、电网调峰、住家电力储存设施延伸。

荷电状态（State of Charge，SOC）是电池使用过程中一个十分重要的指标，通常定义为电池当前状态下实际所能提供的电量与额定容量之比。准确掌握电池的SOC值，能够充分发挥电池的动力性能，并有效防止电池过充和过放。对于锂离子电池而言，频繁和长期的过充或过放都会对电池造成损害，轻则减少电池的使用寿命，重则引发爆炸等安全事故。因此，对锂离子电池的SOC进行准确估算，一直是电池管理系统（Battery Management System，BMS）的重要任务，更是锂离子电池在电动汽车和储能领域应用的研究重点。

目前电池SOC估算方法包括开路电压法、安时积分法、内阻法、负载电压法、神经网络法和卡尔曼滤波法等。其中安时积分法具有操作简便，可实时在线测量等优点，常被采用。但其无法给出SOC初值，且在高温状态和电流波动剧烈时，误差较大。因此，人们常将安时积分法与其他方法相结合，对SOC估计值进行修正，从而提高SOC估算的准确度。比如，公开日为2013年10月09日，专利号为201310261830.5的中国专利文献利用负载电压法获得的SOC值对安时积分法计算的SOC值进行修正；公开日为2011年07月06日，专利号为200980130989.5的中国专利文献将分别采用开路电压法和安时积分法获得的两个SOC值进行加权平均，估计电池健康状态；公开日为2013年06月05日，专利号为201310031309.2的中国专利文献建立了温度、负载电压、放电电流及电流积分的四维表单，通过查表获得磷酸铁锂电池的SOC值。

上述专利中的方法均是针对某一放电倍率提出的。然而，实际应用中，由于温度、电流等因素的影响，电池的放电倍率并不恒定。因此，需要一种不依赖于放电倍率的SOC在线检测与修正方法，判断电池过放特征点并修正其SOC值，充分利用电池电量的同时延长电池使用寿命。

发明内容

本发明针对电池实际应用中放电倍率不恒定导致SOC估算不准确的问题，提供了一种防止锂离子电池过放的SOC在线检测与修正方法，该方法是不依赖于放电倍率的SOC在线检测与修正方法，通过对不同倍率放电曲线的处理，获得统一的判定条件，并据此对电池SOC估计值进行修正。采用该方法，能够准确地估算电池SOC，判定电池过放特征点，在充分利用电池电量的同时延长电池使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种防止锂离子电池过放的SOC在线检测与修正方法，其特征在于：包括以下步骤：

A．获取不同放电倍率下的V-SOC曲线，所述V-SOC曲线是以纵轴为电压，横轴为容量构建的电压－容量曲线；

B．以A步骤中获得的不同放电倍率的V-SOC曲线为基础，对相邻采样点的电压值进行差值计算，得到各倍率相应的DV-SOC曲线，对所述DV-SOC曲线进行平移和纵坐标变换，并移至重合，将重合后的曲线标记为3rd DV-SOC曲线；

C．根据获得的3rd DV-SOC曲线，选取适当的3rd DV值，标记出A点和B点作为SOC低值点与SOC高值点，从而得到V-SOC曲线中各区域的SOC阀值范围；

D．采用安时积分法对电池SOC进行在线检测，标记为SOC_i，同时记录电池电压V_i，并计算相应的3rd DV值；

E．依据步骤D中的V_i、3rd DV及步骤C给出的SOC阈值范围对步骤D中的SOC_i值进行修正，最终输出修正后的SOC。

所述的步骤A中的不同放电倍率下的V-SOC曲线的获得，包括以下步骤：

a1．将电池充满电，电压达到最高电压，电流达到最小电流；

a2．使用电池测试柜，测量并记录充满电的电池在不同放电倍率下，电池电压随放电时间的变化情况，以及电池放出电量随放电时间的变化情况；