基于回跳电压的锰酸锂电池组在线荷电状态的估算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于回跳电压的锰酸锂电池组在线荷电状态的估算方法，本发明专利技术通过电池的Thevenin模型推导出电池离线瞬间产生的回跳电压与电池荷电状态SOC具有一定的正比关系。在考虑了锰酸锂电池组的放电率、放电深度等因素的情况下，对电池离线瞬间产生的回跳电压与电池荷电状态SOC的关系进行试验研究，最终建立回跳电压和电池荷电状态SOC的函数关系。误差分析结果表明，相对误差最大不超过5％。该方法具有实时测量、误差小和计算量小等特点。

【技术实现步骤摘要】
基于回跳电压的锰酸锂电池组在线荷电状态的估算方法
本专利技术涉及剩余电量估算
，具体为基于回跳电压的锰酸锂电池组在线荷电状态的估算方法。
技术介绍
电动汽车动力电池荷电状态的准确估算一直是动力电池管理系统研究的重点，也是各国学者研究的热点和难点。SOC对电动汽车的电池荷电状态估计的前提是对SOC有准确的定义，目前比较统一的是从电量角度来定义SOC，如美国先进电池联合会(USABC)在其《电动汽车电池实验手册》中定义SOC为：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。其公式如下：SOC＝1-Q放出/Q额定其中Q放出为电池已放出的电量，Q额定为电池的额定容量。由于SOC受充放电倍率、温度、自放电、老化等影响，实际使用中要对SOC的定义进行一些调整。其公式如下：SOC＝1-Q放出/Q最大值其中Q放出为电池已放出的电量，Q最大值为经过一定次数循环后，电池的最大可用容量。上述SOC的定义都是以电池单体为研究对象得出的，而将电池组等效为一个电池单体，并使用电池组中电池单体性能最差的SOC来定义电池组的SOC是实际使用中较为简单的方法。各国学者对电动汽车动力电池的SOC估算进行了大量的研究，形成了多种SOC的估算方法。这些方法一般分为两类：SOC离线估算方法和SOC在线估算方法，其中SOC离线估算方法有放电实验法、开路电压法、负载电压法、内阻法、电解液密度法、电化学阻抗谱法等；SOC在线估算方法有安时积分法、线性模型法、Map图模型法、滑模观测器法、卡尔曼滤波法、H∞滤波法、粒子滤波法、神经网络法、支持向量机法、支持向量回归法、模糊逻辑推理法、多元自适应回归样条模型法等，这些方法均展现了各自的优势和实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于回跳电压的锰酸锂电池组在线荷电状态的估算方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于回跳电压的锰酸锂电池组在线荷电状态的估算方法，包括以下步骤：A、选择不同的放电倍率，分别放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值Ut；静置1小时后，再以相同的放电倍率完全放电至电池组截止电压11V，记录第二次放出的容量，电池的剩余容量SOC；B、选择不同的放电倍率，放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值；静置1小时后再以相同的放电倍率完全放电至电池组截止电压11V，记录第二次放出的容量；取部分试验数据绘图用最小二乘法拟合出SOC和Ut的函数关系：SOC＝0.0278+5.4403Ut-147.0784Ut2+928.7814Ut3C、选择不同的放电倍率，放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值；静置1小时后，再以相同的放电倍率完全放电至电池组截止电压11V，记录第二次放出的容量，取出放电深度为0％-60％的试验数据绘图，用最小二乘法拟合该函数关系曲线SOC1＝(-0.0013+0.0662Ut-0.9714Ut2+5.0369Ut3)×104；计算出拟合曲线与实际值之间的最大误差为2.90％。优选的，所述步骤C中，再取出放电深度为60％～90％的试验数据绘图；用最小二乘法拟合出SOC和Ut的函数关系：SOC2＝(-0.0006+0.0272Ut-0.3905Ut2+1.8588Ut3)×104，计算出拟合曲线与实际值之间的最大误差为4.79％；多次试验后，取回跳电压Ut＝14.10V，代表剩余容量SOC＝40％为两段曲线的分界点。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过电池的Thevenin模型推导出电池离线瞬间产生的回跳电压与电池荷电状态SOC具有一定的正比关系。在考虑了锰酸锂电池组的放电率、放电深度等因素的情况下，对电池离线瞬间产生的回跳电压与电池荷电状态SOC的关系进行试验研究，最终建立回跳电压和电池荷电状态SOC的函数关系。误差分析结果表明，相对误差最大不超过5％。该方法具有实时测量、误差小和计算量小等特点。附图说明图1为本专利技术中不同的放电倍率下剩余容量SOC和回跳电压Ut的关系图；图2为本专利技术中整段剩余容量SOC和回跳电压Ut的关系图；图3为本专利技术中分段一剩余容量SOC和回跳电压Ut的关系图；图4为本专利技术中分段二剩余容量SOC和回跳电压Ut的关系图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-4，本专利技术提供一种技术方案：基于回跳电压的锰酸锂电池组在线荷电状态的估算方法，包括以下步骤：A、选择不同的放电倍率，分别放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值Ut；静置1小时后，再以相同的放电倍率完全放电至电池组截止电压11V，记录第二次放出的容量，电池的剩余容量SOC；所得试验数据如图1所示；由上述试验可得出一些结论：回跳电压Ut与电池剩余容量SOC具有一定的正比关系，回跳电压越大，剩余容量越大；在相同的电池回跳电压下，电池剩余容量SOC与放电倍率有关，放电倍率越小，电池剩余容量越小，即小电流放电更彻底；B、选择不同的放电倍率，放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值；静置1小时后再以相同的放电倍率完全放电至电池组截止电压11V，记录第二次放出的容量；取部分试验数据绘图如图2所示；用最小二乘法拟合出SOC和Ut的函数关系：SOC＝0.0278+5.4403Ut-147.0784Ut2+928.7814Ut3；并与图中绘出；经过计算，得出图2中拟合曲线与实际值之间的最大误差为22.87％，其中大于8％的数值都出现在深度放电后期，即蓄电池深度放电时剩余容量的估算误差都比较大；C、选择不同的放电倍率，放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值；静置1小时后，再以相同的放电倍率完全放电至电池组截止电压11V，记录第二次放出的容量，取出放电深度为0％-60％的试验数据绘图如图3所示，用最小二乘法拟合该函数关系曲线SOC1＝(-0.0013+0.0662Ut-0.9714Ut2+5.0369Ut3)×104；计算出图3中拟合曲线与实际值之间的最大误差为2.90％。本专利技术中，步骤C中，再取出放电深度为60％～90％的试验数据绘图；用最小二乘法拟合出SOC和Ut的函数关系：SOC2＝(-0.0006+0.0272Ut-0.3905Ut2+1.8588Ut3)×104，计算出图4拟合曲线与实际值之间的最大误差为4.79％；多次试验后，取回跳电压Ut＝14.10V，代表剩余容量SOC＝40％为两段曲线的分界点。根据以上对锰酸锂蓄电池组回跳电压的试验研究，我们可以得出一些结论：回跳电压Ut与电池剩余容量SOC具有一定的正比关系，回跳电压越大，剩余容量越大；在相同的电池回跳电压下，电池剩余容量SOC与放电倍率有关，放电倍率越小，电池剩余容量越小，即小电流放电更彻底，所以讨论电池的剩余容量SOC不能离开电池的放电机制；回跳电压在蓄电池深度放电和浅度放电时的电压变化值有较大差异，这会给SOC估算带来较大误差，即回跳电压应分深度放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于回跳电压的锰酸锂电池组在线荷电状态的估算方法，其特征在于：包括以下步骤：A、选择不同的放电倍率，分别放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值Ut；静置1小时后，再以相同的放电倍率完全放电至电池组截止电压11V，记录第二次放出的容量，电池的剩余容量SOC；B、选择不同的放电倍率，放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值；静置1小时后再以相同的放电倍率完全放电至电池组截止电压11V，记录第二次放出的容量；取部分试验数据绘图用最小二乘法拟合出SOC和Ut的函数关系：SOC＝0.0278+5.4403Ut‑147.0784Ut2+928.7814Ut3C、选择不同的放电倍率，放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值；静置1小时后，再以相同的放电倍率完全放电至电池组截止电压11V，记录第二次放出的容量，取出放电深度为0％‑60％的试验数据绘图，用最小二乘法拟合该函数关系曲线SOC1＝(‑0.0013+0.0662Ut‑0.9714Ut2+5.0369Ut3)×104；计算出拟合曲线与实际值之间的最大误差为2.90％。

【技术特征摘要】
1.基于回跳电压的锰酸锂电池组在线荷电状态的估算方法，其特征在于：包括以下步骤：A、选择不同的放电倍率，分别放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值Ut；静置1小时后，再以相同的放电倍率完全放电至电池组截止电压11V，记录第二次放出的容量，电池的剩余容量SOC；B、选择不同的放电倍率，放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值；静置1小时后再以相同的放电倍率完全放电至电池组截止电压11V，记录第二次放出的容量；取部分试验数据绘图用最小二乘法拟合出SOC和Ut的函数关系：SOC＝0.0278+5.4403Ut-147.0784Ut2+928.7814Ut3C、选择不同的放电倍率，放电至不同放电深度，记录下切断放电回路瞬间的回跳电压值；静置1小时后，再以相同的放电倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明芳，李渊，韩霞，鞠金涛，李蓓，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32