[发明专利]电池的荷电状态SOC标定方法及系统

说明书

本发明提供了一种电池的荷电状态SOC标定方法及系统，其中，标定方法包括如下步骤：A：检测电池静置时间；B：判断电池静置时间是否超过预设限值；若超过，执行下一步操作；若没超过，则返回至步骤A；C：依据电池当前的参数条件，从数据库中查找出相匹配的U‑SOC曲线；D：依据电池静置时间后的端电压，在步骤C所得到的U‑SOC曲线中查找出相对应的SOC；E：依据步骤D得到的SOC对系统SOC修正。本发明提供的电池的荷电状态SOC标定方法，依据当前工况选取合适的U‑SOC曲线标定，提高了精度；缩短了标定所需的时间，提高了标定的频率。

技术领域

本发明涉及电池标定技术领域，尤其是一种电池的荷电状态SOC标定方法及系统。

背景技术

目前，随着电动汽车和储能应用的增多，锂电池得到了广泛的应用，为了充分发挥锂电池的功能，提高其安全性，必须对锂电池进行有效的管理，BMS(Battery ManagementSystem，电池管理系统)成为了锂电池安全高效运行的重要保障。SOC(State of Charge，荷电状态)作为BMS中最重要的参数之一，电池其他的状态大都是以SOC为基础的。锂电池的SOC直接反映了锂电池的剩余可用容量，是评估锂电池性能和状态的重要指标。在电动汽车中，准确地估算出SOC，司机便能了解当前锂电池的剩余容量，以及当前状态下可继续运行的时间或里程，从而对行车路线或者驾驶模式做出调整；在储能系统中，准确的SOC更利于电力调度做出准确的计算，利于电力系统的稳定和经济运行。相反，如果没有SOC状态作为参考或者SOC估算误差过大，则很容易对锂电池本身以及整个用电系统乃至操作人员造成危害。

要想准确估算出锂电池的SOC，首先要对SOC做一个较明确的定义。结合当前的相关研究，SOC定义为锂电池剩余电量与可充放电总容量的比值：

一般将SOC＝0％作为参考点，即Q_remain＝0Ah。对锂电池进行充电至满充状态，然后以恒定倍率放电至截止电压，整个过程所放出的电量为锂电池总的可充放电电量Q_total。锂电池的SOC受放电倍率、锂电池SOH、温度以及锂电池电压等多方面因素的影响。锂电池的SOC和它的诸多影响因素之间是一种非常复杂的非线性关系，锂电池的内部化学反应非常复杂，很难通过其内部的化学特性建立准确的数学公式进行描述来判断锂电池的SOC。

电池的SOC的计算方法有：

电流积分法，也叫安时计量法，其本质是在电池进行充电或放电时，通过累积充进或放出的电量来估算电池的SOC，同时根据放电率和电池温度对估算出的SOC进行一定的补偿。如果将电池在充放电初始状态时的SOC值定义为SOC₀，那么t时刻后的电池剩余容量SOC则为：式中，C为电池额定容量，η为充放电效率，也叫库仑效率，其值由电池充放电倍率和温度影响系数决定，I为t时刻的电流。与其它SOC估算方法相比，电流积分法相对简单可靠，并且可以动态地估算电池的SOC值，因此被广泛使用。对于磷酸铁锂电池的SOC估算精度，其SOC₀的影响最大，通常需要对SOC₀标定，对电池的SOC累积误差进行清除。

开路电压法，开路电压法是根据电池的OCV(Open Circuit Voltage，开路电压)与电池内部锂离子浓度之间的变化关系，间接地拟合出它与电池SOC之间的一一对应关系。在进行实际操作时，需要将电池充满电量后以固定的放电倍率进行放电，直到电池的截止电压时停止放电，根据该放电过程获得OCV与SOC之间的关系曲线。当电池处于实际工作状态时便能根据电池两端的开路电压，通过查找OCU-SOC关系表得到当前的电池SOC。

在实际工程应用中，安时积分法常与开路电压法组合使用。通过开路电压法对电流积分法中的SOC₀标定，但该方法需要电池静置足够长的时间，通常为3小时以上，从而造成SOC₀标定的频率较低，并且，开路电压法中，使用单一OCV-SOC曲线，精度不高。

发明内容