[发明专利]一种测量蓄电池剩余容量SOC的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电池管理系统，更具体地涉及一种蓄电池剩余容量(SOC)的测量方法，属电池技术领域。

背景技术

电池是将化学能转换为电能的装置，又称为化学电源。电池放电后能通过充电的方式将电池内部的活性物质再生，把电能储存为化学能，于必要时再放出电能。这类电池称为蓄电池，又称作二次电池。

蓄电池作为储能设备，无论在生活领域还是在生产领域，都有着广泛的用途，小到人们手中的手机、笔记本电脑，大到航天飞船，远洋船舶，都缺不了蓄电池，因此蓄电池在生活及生产领域都有着极其重要的地位。

蓄电池种类繁多，目前应用最多且技术最成熟的当属铅酸蓄电池，由于铅酸蓄电池的比能量低，且铅污染问题无法得到有效解决，因而铅酸蓄电池正在被迅速取代。镍镉、镍氢蓄电池曾被认为是最有可能取代铅酸蓄电池而得到蓬勃发展。然而，随着锂离子电池技术的发展，解决了自身的安全问题后，迅速超越镍镉、镍氢蓄电池，成为当今发展势头最猛，市场增长速度最快的蓄电池，大有全面取代铅酸蓄电池的趋势。

锂离子电池包括液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)。锂离子电池具有能量密度大，平均输出电压高，自放电小，没有记忆效应，工作温度范围宽，循环性能优越，可快速充放电，充电效率高，输出功率大，使用寿命长，不含有毒有害物质等优点，成为目前发展前景最为广阔的蓄电池。尤其是锂离子动力电池的开发成功，使其成为新能源汽车首选的绿色能源，从而进一步刺激了锂离子电池的快速发展。

无论何种蓄电池，在其工作期间，对蓄电池的管理是必不可少的，正确的蓄电池管理可以提高蓄电池的使用效率，延长使用寿命，并保证蓄电池的使用安全。随着电子科技及芯片技术的发展，对蓄电池的管理已实现计算机全自动管理，即蓄电池管理系统(BMS)。BMS的主要作用是智能化管理及维护各个蓄电池单元，防止蓄电池出现过充电或过放电，延长蓄电池的使用寿命，监控蓄电池的状态。具体功能包括：蓄电池端电压的测量，单体电池间的能量均衡，蓄电池输出或充电电流的测量，蓄电池荷电状态(SOC)的估算，动态测量蓄电池的工作状态，数据记录及分析，实时数据显示，对外通讯等。在这些功能中，SOC的估算是BMS的核心。尤其是锂离子动力电池，SOC的精确估算直接关系到锂离子电池使用的安全性、动力系统的性能和寿命，从而决定新能源汽车的性能。

SOC称为蓄电池的荷电状态，又称为剩余容量，表征的是蓄电池剩余电量的多少。目前普遍采用的SOC定义为：蓄电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值，通俗理解可以用下式来定义：

由于蓄电池SOC估算的影响因素很多且关系复杂，目前已有本领域的研究人员提出了很多计算方法，主要有开路电压法，安时积分法，内阻法，负载电压法、神经网络法、卡尔曼滤波法、放电实验法等。在这些方法中，开路电压法和放电实验法不能在蓄电池工作时在线实时检测；内阻法很容易受各方面的干扰，使得测量结果不够准确；神经网络法和卡尔曼滤波法由于还不成熟，且算法复杂，对硬件要求高而在实际应用中并不多见。安时积分法通过测量负载的电流并对时间进行积分来计算SOC，简单易用，算法稳定，成为目前各类BMS系统中使用最多的SOC计算方法。

安时积分法目前普遍采用以下工作原理模型进行计算：

SOC(t)=SOC0-∫0ti(τ)dτCn×100%---(6)]]>

式中：SOC(t)——蓄电池持续工作时间t后的SOC值，％；