[发明专利]一种磷酸铁锂电池的剩余电量计算方法

摘要

本发明涉及一种磷酸铁锂电池的剩余电量计算方法，属于电池电量估计技术领域。首先设定并得到磷酸铁锂电池的开路电压-剩余电量之间的关系曲线和四个工作区间；根据开路电压-剩余电量曲线，将与剩余电量相对应的开路电压分别标记，计算磷酸铁锂电池在充电和放电过程中的开路电压，将磷酸铁锂电池在充电和放电过程中的开路电压与四个工作区间的开路电压分别进行比较，根据比较结果判定磷酸铁锂电池的剩余电量。本发明在不同区间采用不同方法进行剩余电量计算，能够达到较高的剩余电量计算精度，并降低了每个区间的剩余电量计算难度。

主权项

1.一种磷酸铁锂电池的剩余电量计算方法，该计算方法包括以下步骤：（1）设定磷酸铁锂电池充电截止时的开路电压为3.6V，在放电截止时的开路电压为2.5V，充电截止时的剩余电量为100%，放电截止时剩余电量为0%，选择剩余电量为2%，8%和98%的三个点，将剩余电量划分为0%至2%，2%至8%，8%至98%，98%至100%共四个区间，将四个区间分别定义如下：根据上述定义，得到磷酸铁锂电池的开路电压-剩余电量之间的关系曲线和四个工作区间；（2）根据上述磷酸铁锂电池的开路电压-剩余电量曲线，将与剩余电量为2%、8%和98%相对应的开路电压分别记为修正区下限开路电压U_md、修正区上限开路电压U_mu和运行区上限开路电压U_ou，与剩余电量为8%相对应的开路电压记为U_od，修正区上限开路电压U_mu与运行区下限开路电压U_od相等，以上四个开路电压之间存在以下关系：U_md＜U_mu＝U_od＜U_ou；（3）根据以下公式，计算磷酸铁锂电池在充电和放电过程中的开路电压OCV：OCV＝u-i·R，其中，u表示磷酸铁锂电池在充电和放电过程中的电压，i表示磷酸铁锂电池在充电和放电过程中的电流，设定充电时电流为正，放电时电流为负，R表示磷酸铁锂电池的内阻；（4）将步骤（3）中的磷酸铁锂电池在充电和放电过程中的开路电压OCV与步骤（2）中的四个开路电压比较，根据比较结果判定磷酸铁锂电池的剩余电量：（4-1）若开路电压OCV小于或等于修正区下限开路电压U_md，则判定电池工作在过放保护区，并根据步骤（1）中磷酸铁锂电池的开路电压-剩余电量之间的关系曲线得到磷酸铁锂电池的剩余电量；（4-2）若开路电压OCV大于修正区下限开路电压U_md，且小于或等于修正区上限开路电压U_mu，则判定磷酸铁锂电池的工作在修正区，并利用以下公式计算磷酸铁锂电池当前判定时刻的剩余电量SOC：SOC=η·SOCm+(1-η)·(SOC′+i·ΔtQ),]]>其中，SOC_m为剩余电量修正值，剩余电量修正值的大小为步骤（1）中磷酸铁锂电池的开路电压-剩余电量之间的关系曲线上，与开路电压OCV相对应的剩余电量，SOC'表示当前判定时刻的上一判定时刻的剩余电量，i表示磷酸铁锂电池的电流，Δt表示当前判定时刻与上一判定时刻之间的时间差，Q表示磷酸铁锂电池的总电量，η为修正因子，η的计算方式如下：η=ηmax·(1-kc·i2Imax2),i≥0ηmax·(1-kd·i2Imax2),i<0,]]>其中，η_max为设定的最大修正因子，0＜η_max≤1，I_max表示磷酸铁锂电池的最大充放电电流，k_c和k_d分别为设定的充电电流修正系数和放电电流修正系数，0＜k_c＜k_d≤1；（4-3）若开路电压OCV大于运行区下限开路电压U_od，且小于或等于运行区上限开路电压U_ou，则判定磷酸铁锂电池工作在运行区，并利用以下公式计算磷酸铁锂电池当前判定时刻的剩余电量SOC：SOC=SOC′+i·ΔtQ,]]>其中，SOC'表示当前判定时刻的上一判定时刻的剩余电量，i表示磷酸铁锂电池的电流，Δt表示当前判定时刻与上一判定时刻之间的时间差，Q表示磷酸铁锂电池的总电量；（4-4）若开路电压OCV大于运行区上限开路电压U_ou，则判定磷酸铁锂电池工作在过充保护区，并根据步骤（1）中磷酸铁锂电池的开路电压-剩余电量之间的关系曲线得到磷酸铁锂电池的剩余电量。