锂离子电池荷电状态监测方法、监测装置和监测模块制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种锂离子电池荷电状态监测方法，包括以下步骤：提供体积限制装置及压力传感器，以及电池压力‑SOC特性曲线；对待测锂离子电池进行充放电循环，同时通过所述体积限制装置限制所述待测锂离子电池的体积为固定值；通过所述压力传感器获得所述充放电循环过程中的待测时间点的所述体积限制装置与所述待测锂离子电池之间的第一压力；以及将所述第一压力代入所述电池压力‑SOC特性曲线，得到所述待测时间点的所述待测锂离子电池的SOC值。本发明专利技术还提供一种锂离子电池荷电状态监测装置及监测模块。

Monitoring method, monitoring device and monitoring module for the state of charge of lithium ion batteries

The invention provides a lithium ion battery state monitoring method, comprising the following steps: providing a volume limiting device and a pressure sensor, and the battery pressure SOC curve; measurement of lithium ion battery charge and discharge cycle treatment, the volume by volume restrictions limit the device to be tested for lithium ion battery is fixed the pressure between the measured value; the first lithium ion battery through the pressure sensor obtains the charge discharge cycle to be measured in time the volume limit with the device; and the first pressure into the battery pressure SOC characteristic curve, get the measured time point. The measured value of SOC lithium ion battery. The invention also provides a monitoring device for the state of charge of lithium ion batteries and a monitoring module.

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池荷电状态监测方法、监测装置和监测模块
本专利技术涉及锂离子电池管理领域，具体涉及一种对锂离子电池的荷电状态进行监测的方法、装置和模块。
技术介绍
锂离子电池剩余容量又称锂离子电池的荷电状态(StateofCharge，SOC)是锂离子电池状态的重要参数之一，能为电动汽车的控制管理提供依据。保证SOC维持在合理的范围内，防止过充或过放对锂离子电池的损伤，能使锂离子电池利用更加合理，提高锂离子电池的使用寿命，充分发挥锂离子电池系统的动力性能，降低对锂离子电池系统进行维护的成本。目前锂离子电池SOC估算策略主要有：放电实验法、开路电压法、安时计量法、模糊神经网络法和卡尔曼滤波法等。这些方法都需要对锂离子电池电压进行测量，通过电压估算锂离子电池的剩余容量。其中放电实验法和开路电压法无法对工作中的锂离子电池进行SOC在线监测，安时计算法的SOC估算结果通常不够准确，模糊神经网络法和卡尔曼滤波法需要对锂离子电池数据进行分析与建模，方法较为复杂。这些方法所需达到的估算精度越高，实现难度越大，需要进行的计算越复杂，对锂离子电池管理系统的要求也越高。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种简单准确且能够在线使用的锂离子电池荷电状态监测方法、监测装置和监测模块。一种锂离子电池荷电状态监测方法，包括以下步骤：提供体积限制装置及压力传感器，以及电池压力-SOC特性曲线；对待测锂离子电池进行充放电循环，同时通过所述体积限制装置限制所述待测锂离子电池的体积为固定值；通过所述压力传感器获得所述充放电循环过程中的待测时间点的所述体积限制装置与所述待测锂离子电池之间的第一压力；以及将所述第一压力代入所述电池压力-SOC特性曲线，得到所述待测时间点的所述待测锂离子电池的SOC值。在其中的一个实施例中，所述体积限制装置对所述锂离子电池沿电极片层叠方向上的尺寸进行限制。在其中的一个实施例中，所述体积限制装置包括至少一个压板，用于将所述锂离子电池在充放电循环过程中沿所述电极片层叠方向上的尺寸为固定值，所述压力传感器设置在所述锂离子电池与所述压板之间。在其中的一个实施例中，所述锂离子电池的所述电极片沿同一方向层叠设置，所述压板为平板状，所述锂离子电池的所述电极片与所述压板平行设置；或者所述锂离子电池的所述电极片为卷绕式设置，形成圆柱状锂离子电池，所述压板为圆筒状，同轴设置在所述锂离子电池的外围。在其中的一个实施例中，所述体积限制装置使所述锂离子电池在所述充放电循环前即受到一初始压力。在其中的一个实施例中，所述电池压力-SOC特性曲线通过以下步骤获得：对标准锂离子电池进行充放电循环，同时通过所述体积限制装置限制所述标准锂离子电池的体积为固定值；通过所述压力传感器获得充放电循环过程中的多个时间点的所述体积限制装置与所述标准锂离子电池之间的第二压力以及所述标准锂离子电池的SOC值；以及使用得到的所述第二压力以及所述标准锂离子电池的SOC值拟合得到所述电池压力-SOC特性曲线。在其中的一个实施例中，所述标准锂离子电池是所述待测锂离子电池本身，或者与所述待测锂离子电池具有相同规格和参数。一种锂离子电池荷电状态监测装置，包括体积限制装置及压力传感器，所述体积限制装置用于限制锂离子电池的体积，所述压力传感器用于测量所述体积限制装置与所述锂离子电池之间的压力。在其中的一个实施例中，所述体积限制装置对所述锂离子电池沿电极片层叠方向上的尺寸进行限制。在其中的一个实施例中，还包括监测模块和输出模块；所述监测模块包括压力获取模块、SOC计算模块及存储模块；所述压力获取模块用于获得所述体积限制装置与所述锂离子电池之间的压力数据，并传送至所述SOC计算模块；所述存储模块用于存储电池压力-SOC特性曲线；所述SOC计算模块用于从所述存储模块中读取所述电池压力-SOC特性曲线，并根据所述压力数据及所述电池压力-SOC特性曲线计算得到对应的锂离子电池SOC值；所述输出模块用于实时输出所述计算模块得到的所述锂离子电池SOC值。一种锂离子电池荷电状态监测模块，包括监测模块和输出模块；所述监测模块包括压力获取模块、SOC计算模块及存储模块；所述压力获取模块用于获得压力传感器获得的压力数据，并传送至所述SOC计算模块；所述存储模块用于存储电池压力-SOC特性曲线；所述SOC计算模块用于从所述存储模块中读取所述电池压力-SOC特性曲线，并根据所述压力数据及所述电池压力-SOC特性曲线计算得到对应的锂离子电池SOC值；所述输出模块用于实时输出所述计算模块得到的所述锂离子电池SOC值。一种锂离子电池荷电状态监测方法，包括以下步骤：提供位移传感器以及电池位移-SOC特性曲线；对待测锂离子电池进行充放电循环；通过所述位移传感器获得所述充放电循环的过程中的待测时间点的所述待测锂离子电池的表面因体积变化产生的第一位移；以及将所述第一位移代入电池位移-SOC特性曲线，得到所述待测时间点的所述待测锂离子电池的SOC值。在其中的一个实施例中，所述位移传感器对所述锂离子电池沿电极片层叠方向的尺寸变化进行测量。在其中的一个实施例中，所述电池位移-SOC特性曲线通过以下步骤获得：对标准锂离子电池进行充放电循环；通过位移传感器获得所述充放电循环过程中的多个时间点的所述标准锂离子电池的表面因体积变化产生的第二位移以及所述标准锂离子电池的SOC值；以及使用得到的所述第二位移以及所述标准锂离子电池的所述SOC值拟合得到所述电池位移-SOC特性曲线。一种锂离子电池荷电状态监测模块，包括监测模块和输出模块；所述监测模块包括位移获取模块、SOC计算模块及存储模块；所述位移获取模块用于获得所述锂离子电池的表面因体积变化产生的位移数据，并传送至所述SOC计算模块；所述存储模块用于存储电池位移-SOC特性曲线；所述SOC计算模块用于从所述存储模块中读取所述电池位移-SOC特性曲线，并根据所述位移数据及所述电池位移-SOC特性曲线计算得到对应的锂离子电池SOC值；所述输出模块用于实时输出所述计算模块得到的所述锂离子电池SOC值。一种锂离子电池荷电状态监测方法，包括以下步骤：提供体积传感器以及电池体积-SOC特性曲线；对待测锂离子电池进行充放电循环；通过所述体积传感器获得所述充放电循环的过程中的待测时间点的所述待测锂离子电池的第一体积；以及将所述第一体积代入电池体积-SOC特性曲线，得到所述待测时间点的所述待测锂离子电池的SOC值。在其中的一个实施例中，所述电池体积-SOC特性曲线通过以下步骤获得：对标准锂离子电池进行充放电循环；通过体积传感器获得所述充放电循环过程中的多个时间点的所述标准锂离子电池的第二体积以及所述标准锂离子电池的SOC值；以及使用得到的所述第二体积以及所述标准锂离子电池的所述SOC值拟合得到所述电池体积-SOC特性曲线。一种锂离子电池荷电状态监测模块，包括监测模块和输出模块；所述监测模块包括位体积取模块、SOC计算模块及存储模块；所述体积获取模块用于获得所述锂离子电池的体积数据，并传送至所述SOC计算模块；所述存储模块用于存储电池体积-SOC特性曲线；所述SOC计算模块用于从所述存储模块中读取所述电池体积-SOC特性曲线，并根据所述体积数据及所述电池体积-SOC特性曲线计算得到对应的锂离子电池SOC值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池荷电状态监测方法，包括以下步骤：提供体积限制装置及压力传感器，以及电池压力‑SOC特性曲线；对待测锂离子电池进行充放电循环，同时通过所述体积限制装置限制所述待测锂离子电池的体积为固定值；通过所述压力传感器获得所述充放电循环过程中的待测时间点的所述体积限制装置与所述待测锂离子电池之间的第一压力；以及将所述第一压力代入所述电池压力‑SOC特性曲线，得到所述待测时间点的所述待测锂离子电池的SOC值。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池荷电状态监测方法，包括以下步骤：提供体积限制装置及压力传感器，以及电池压力-SOC特性曲线；对待测锂离子电池进行充放电循环，同时通过所述体积限制装置限制所述待测锂离子电池的体积为固定值；通过所述压力传感器获得所述充放电循环过程中的待测时间点的所述体积限制装置与所述待测锂离子电池之间的第一压力；以及将所述第一压力代入所述电池压力-SOC特性曲线，得到所述待测时间点的所述待测锂离子电池的SOC值。2.根据权利要求1所述的锂离子电池荷电状态监测方法，其特征在于，所述体积限制装置对所述锂离子电池沿电极片层叠方向上的尺寸进行限制。3.根据权利要求2所述的锂离子电池荷电状态监测方法，其特征在于，所述体积限制装置包括至少一个压板，用于将所述锂离子电池在充放电循环过程中沿所述电极片层叠方向上的尺寸为固定值，所述压力传感器设置在所述锂离子电池与所述压板之间。4.根据权利要求3所述的锂离子电池荷电状态监测方法，其特征在于，所述锂离子电池的所述电极片沿同一方向层叠设置，所述压板为平板状，所述锂离子电池的所述电极片与所述压板平行设置；或者所述锂离子电池的所述电极片为卷绕式设置，形成圆柱状锂离子电池，所述压板为圆筒状，同轴设置在所述锂离子电池的外围。5.根据权利要求1所述的锂离子电池荷电状态监测方法，其特征在于，所述体积限制装置使所述锂离子电池在所述充放电循环前即受到一初始压力。6.根据权利要求1所述的锂离子电池荷电状态监测方法，其特征在于，所述电池压力-SOC特性曲线通过以下步骤获得：对标准锂离子电池进行充放电循环，同时通过所述体积限制装置限制所述标准锂离子电池的体积为固定值；通过所述压力传感器获得充放电循环过程中的多个时间点的所述体积限制装置与所述标准锂离子电池之间的第二压力以及所述标准锂离子电池的SOC值；以及使用得到的所述第二压力以及所述标准锂离子电池的SOC值拟合得到所述电池压力-SOC特性曲线。7.根据权利要求1所述的锂离子电池荷电状态监测方法，其特征在于，所述标准锂离子电池是所述待测锂离子电池本身，或者与所述待测锂离子电池具有相同规格和参数。8.一种锂离子电池荷电状态监测装置，其特征在于，包括体积限制装置及压力传感器，所述体积限制装置用于限制锂离子电池的体积，所述压力传感器用于测量所述体积限制装置与所述锂离子电池之间的压力。9.根据权利要求8所述的锂离子电池荷电状态监测装置，其特征在于，所述体积限制装置对所述锂离子电池沿电极片层叠方向上的尺寸进行限制。10.根据权利要求8所述的锂离子电池荷电状态监测装置，其特征在于，还包括监测模块和输出模块；所述监测模块包括压力获取模块、SOC计算模块及存储模块；所述压力获取模块用于获得所述体积限制装置与所述锂离子电池之间的压力数据，并传送至所述SOC计算模块；所述存储模块用于存储电池压力-SOC特性曲线；所述SOC计算模块用于从所述存储模块中读取所述电池压力-SOC特性曲线，并根据所述压力数据及所述电池压力-SOC特性曲线计算得到对应的锂离子电池SOC值；所述输出模块用于实时输出所述计算模块得到的所述锂离子电池SOC值。11.一种锂离子电池荷电状态监测模块，其特征在于，包括监测模块和输出模块；所述监测模块包括压力获取模块、SOC计算模块及存储模块；所述压力获取模块用于获得压力传感器获得的压力数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：何向明，王莉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11