一种SOC-OCV分段拟合方法技术

本发明专利技术公开了一种SOC‑OCV分段拟合方法，首先，选定某动力电池然后该动力电池进行恒温脉冲充放电实验，记录实验数据，其中包括静置前的电池的正极温度T

【技术实现步骤摘要】
一种SOC-OCV分段拟合方法
本专利技术涉及汽车锂离子动力电池管理
，尤其涉及一种SOC-OCV分段拟合方法。
技术介绍
随着全球燃油汽车保有量迅速增长，能源以及燃油汽车带来的环境污染成为一个很大的问题，这对各个国家的能源结构和自然环境提出了很大的挑战。越来越多的国家，尤其是汽车工业强国，纷纷都加大清洁能源汽车的投资和研发力度，并给予相应的政策导向和扶持。因此，电动汽车在近几年成为解决此问题的一大选择并得到飞速发展。目前，对于电动汽车而言，锂离子电池技术是其中最重要的技术之一。动力电池的强时变非线性，以及诸多因，使得动力电池管理系统(BMS)对动力电池荷电状态(SOC)很难进行精确的估计。SOC-OCV关系曲线的拟合作为SOC估计中非常重要的一环，它所表示的电池荷电量(SOC)与电池开路电压(OCV)关系的准确度显得尤其重要。因此获得一种适用于多种情况的SOC-OCV关系曲线是精确估计电池SOC的基础。目前电池SOC-OCV的测定方法，主要是SOC从0到100％之间每间隔10％的SOC测定一次电池的OCV，然后代入公式进行简单的拟合，并不能保证拟合的关系曲线的精度，而且考虑的影响因素不足。例如中国技术专利申请号为201811540158.2，名称为“一种SOC-OCV关系估算方法”中提出一种具有不温度修正的SOC-OCV曲线拟合方法；中国技术专利申请号为201811540158.2，名称为“一种锂离子电池SOC-OCV曲线的标定方法”中提出一种缩短了三元锂离子电池测试周期的SOC-OCV拟合方法。他们都未能提出一种能够考虑电池实际工作时各个部位的温度差异并且能够有效精确拟合SOC-OCV关系曲线的方法。本专利技术提出一种考虑电池各部位稳固差异、环境温度并SOC-OCV曲线分段拟合方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种SOC-OCV分段拟合方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种SOC-OCV曲线分段拟合方法，包含以下步骤：步骤1)，将电池温度与环境温度进行比较，获得其差值；步骤2)，当电池温度与环境温度的差值的绝对值小于预设的差值阈值时：步骤2.1)，采集分段拟合的试验数据，令M＝5％：步骤2.1.1)，采用0.5C恒流放电的方法将电池放电至截至电压；步骤2.1.2)，按照标称充电电流给电池充电，充入当前温度下电池最大可用充电容量M的电量，记录此时电池的正极温度Ta、电池体中间表面的温度Tb和电池的负极温度Tc；步骤2.1.3)，静置1小时以消除极化现象，然后测量此时的端电压作为电池在当前SOC状态下的充电开路电压OCV；步骤2.1.4)，令M＝M+5％；步骤2.1.5)，重复步骤2.1.1)至步骤2.1.4)，直至M大于100％；步骤2.2)，根据步骤2.1)中采集的试验数据，根据以下公式拟合SOC-OCV曲线：UOC＝k0+k1SOC+k2SOC2+k3SOC3+k4/SOC+k51nSOC+k61n(1-SOC)式中，UOC为拟合后的电池开路电压，SOC为实验采集的电池荷电量，k1、k2、k3、k4、k5、k6均为需要拟合的多项式系数；步骤2.3)，根据以下公式计算步骤2.2)中拟合出的SOC-OCV曲线斜率的变化率：其中，OCV为采集的电池开路电压，SOC为采集的电池荷电量，α为曲线斜率变化率的导数；步骤2.4)，根据α确定分段点A、B：步骤2.4.1)，当α<d时，取曲线上此时的点为A0；当α>d时，取曲线上此时的点为B0，d为预先设定的斜率阈值；步骤2.4.2)，选择采集的实验数据的样本点中与A0和B0最靠近的两个点分别作为分段点A，B，令A点的SOC值定为S1，B点的SOC值定为S2；步骤2.5)，根据A、B点，进行SOC-OCV曲线的分段拟合：步骤2.5.1)，对于采集的实验数据，将其中SOC值小于等于S1的数据划分为第一部分，SOC值大于S1且小于S2的数据作为第二部分，SOC值大于等于S2的数据作为第三部分；步骤2.5.2)，将第一至第三部分的数据分别代入三个新的多项式进行拟合；第一部分：UOC1＝k10+k11SOC+k12SOC2+k13SOC3+k14SOC4第二部分：UOC2＝k20+k21SOC+k22SOC2+k23SOC3第三部分：UOC3＝k30+k31SOC+k32SOC2+k33SOC3+k34SOC4其中，UOC1、UOC2、UOC3分别为第一部分、第二部分、第三部分数据拟合后的电池开路电压，kij为需要拟合的系数，i＝1,2,3；j＝1,2,3,4；步骤2.5.3)，将第一至第三部分数据拟合出的曲线整合到一起，得到SOC-OCV分段拟合曲线步骤3)，当电池温度与环境温度的差值的绝对值大于等于预设的差值阈值时：步骤3.1)，采集不同环境温度下的电池状态数据；步骤3.1.1)，令T0为预设的常温温度阈值、大于等于0℃且小于等于20℃，令N＝1；步骤3.1.2)，将电池至于温度为T0的环境中，先以0.5C倍率进行电池放电至截止电压，电池静止一小时后，进行电池1.5C充电0.5小时后停止，不进行电池静置以保持电池各部分的温度差，分别测量电池的电芯温度Tbat、电池的正极温度Ta、电池体中间表面的温度Tb和电池的负极温度Tc；步骤3.1.3)，令T0＝T0+5，N＝N+1；步骤3.1.4)，重复步骤3.1.2)至步骤3.1.3)，直至N大于6；步骤3.2)，得出实时的电池的电芯温度的拟合函数：将步骤3.1)中采集到的数据，代入下列多项式中拟合，求出多项式系数β1、β2、β3、β4、β5、β6：Tbat＝β1Ta+β2Ta2+β3Tb+β4Tb2+β5Tc+β6Tc2式中，β1、β2、β3、β4、β5、β6为需要拟合的系数；则实时的电池的电芯温度的拟合函数为；步骤3.3)，采集分段拟合的试验数据，令M＝5％：步骤3.3.1)，采用0.5C恒流放电的方法将电池放电至截至电压；步骤3.3.2)，按照标称充电电流给电池充电，充入当前温度下电池最大可用充电容量M的电量，记录此时电池的正极温度Ta、电池体中间表面的温度Tb和电池的负极温度Tc；步骤3.3.3)，静置1小时以消除极化现象，然后测量此时的端电压作为电池在当前SOC状态下的充电开路电压OCV；步骤3.3.4)，令M＝M+5％；步骤3.3.5)，重复步骤3.3.1)至步骤3.3.4)，直至M大于100％；步骤3.4)，根据步骤3.3)得到的数据，进行考虑温度时的SOC-OCV曲线的分段拟合；步骤3.4.1)，将步骤3.3)中采集的数据代入下列公式中，拟合出常用的SOC-OCV的曲线：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SOC-OCV分段拟合方法，其特征在于，包含以下步骤：/n步骤1)，将电池温度与环境温度进行比较，获得其差值；/n步骤2)，当电池温度与环境温度的差值的绝对值小于预设的差值阈值时：/n步骤2.1)，采集分段拟合的试验数据，令M＝5％：/n步骤2.1.1)，采用0.5C恒流放电的方法将电池放电至截至电压；/n步骤2.1.2)，按照标称充电电流给电池充电，充入当前温度下电池最大可用充电容量M的电量，记录此时电池的正极温度T

【技术特征摘要】
1.一种SOC-OCV分段拟合方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1)，将电池温度与环境温度进行比较，获得其差值；
步骤2)，当电池温度与环境温度的差值的绝对值小于预设的差值阈值时：
步骤2.1)，采集分段拟合的试验数据，令M＝5％：
步骤2.1.1)，采用0.5C恒流放电的方法将电池放电至截至电压；
步骤2.1.2)，按照标称充电电流给电池充电，充入当前温度下电池最大可用充电容量M的电量，记录此时电池的正极温度Ta、电池体中间表面的温度Tb和电池的负极温度Tc；
步骤2.1.3)，静置1小时以消除极化现象，然后测量此时的端电压作为电池在当前SOC状态下的充电开路电压OCV；
步骤2.1.4)，令M＝M+5％；
步骤2.1.5)，重复步骤2.1.1)至步骤2.1.4)，直至M大于100％；
步骤2.2)，根据步骤2.1)中采集的试验数据，根据以下公式拟合SOC-OCV曲线：
UOC＝k0+k1SOC+k2SOC2+k3SOC3+k4/SOC+k51nSOC+k61n(1-SOC)
式中，UOC为拟合后的电池开路电压，SOC为实验采集的电池荷电量，k1、k2、k3、k4、k5、k6均为需要拟合的多项式系数；
步骤2.3)，根据以下公式计算步骤2.2)中拟合出的SOC-OCV曲线斜率的变化率：



其中，OCV为采集的电池开路电压，SOC为采集的电池荷电量，α为曲线斜率变化率的导数；
步骤2.4)，根据α确定分段点A、B：
步骤2.4.1)，当α<d时，取曲线上此时的点为A0；当α>d时，取曲线上此时的点为B0，d为预先设定的斜率阈值；
步骤2.4.2)，选择采集的实验数据的样本点中与A0和B0最靠近的两个点分别作为分段点A，B，令A点的SOC值定为S1，B点的SOC值定为S2；
步骤2.5)，根据A、B点，进行SOC-OCV曲线的分段拟合：
步骤2.5.1)，对于采集的实验数据，将其中SOC值小于等于S1的数据划分为第一部分，SOC值大于S1且小于S2的数据作为第二部分，SOC值大于等于S2的数据作为第三部分；
步骤2.5.2)，将第一至第三部分的数据分别代入三个新的多项式进行拟合；
第一部分：UOC1＝k10+k11SOC+k12SOC2+k13SOC3+k14SOC4
第二部分：UOC2＝k20+k21SOC+k22SOC2+k23SOC3
第三部分：UOC3＝k30+k31SOC+k32SOC2+k33SOC3+k34SOC4
其中，UOC1、UOC2、UOC3分别为第一部分、第二部分、第三部分数据拟合后的电池开路电压，kij为需要拟合的系数，i＝1,2,3；j＝1,2,3,4；
步骤2.5.3)，将第一至第三部分数据拟合出的曲线整合到一起，得到SOC-OCV分段拟合曲线



步骤3)，当电池温度与环境温度的差值的绝对值大于等于预设的差值阈值时：
步骤3.1)，采集不同环境温度下的电池状态数据；
步骤3.1.1)，令T0为预设的常温温度阈值、大于等于0℃且小于等于20℃，令N＝1；
步骤3.1.2)，将电池至于温度为T0的环境中，先以0.5C倍率进行电池放电至截止电压，电池静止一小时后，进行电池1.5C充电0.5小...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春燕，何鹏，张自宇，颜伸翔，吴刚，王一松，吴子涵，施帅朋，冯健，胡犇，鲁广超，王衍圣，钱兴国，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32