电池荷电状态检测方法技术

本发明专利技术公开了一种电池荷电状态检测方法，在安时计量法的基础上，通过存储于记忆芯片中的将不同温度下和不同循环充放电次数下的电压－荷电状态曲线归一化处理后得到电池充放电归一化曲线电池荷电状态值ＳＯＣ进行校准的方法。该方法误差较小，既适用于电池的静止状态，也适用于电池的工作状态；而且该方法可以使用数理拟合工具可以建立相关曲线，简化建模过程，易于将该方法用于实际。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学电池的荷电状态检测方法，属于电池测量方法设计领域。
技术介绍
笔记本、移动通讯工具、电动/混合动力车的电子电路可以通过电池来 供电，该电池现在一般为电化学电池，包括锂电池、镍氢电池、镍镉电池等， 通过现有技术中常见的充电电路可以对电池进行充电以达到该类可充电池 能继续使用的目的。这样，用户需要了解电池的电量的使用情况，以方便用 户对其进行使用和决定充电的时间。电池荷电状态(state of charge, SOC)是当前状态下电池的电荷情况， 一般是电池最大电荷的一部分。电池荷电状态SOC可以反映电池在当前循 环充放电次数时电池相对于最大电荷的情况以决定电池的充电容量。由于不 同温度、多次循环充放电后电池的老化程度及放电电流的大小等诸多因素， 导致电池荷电状态SOC的测定和估计一直是电池应用领域内的一个难点。传统的电池荷电状态SOC的测定方法有电压法、开路电压法、安时计 量法、神经网络法等，电压法是通过测量电池工作状态下的电压并考虑到电 池的温度补偿等因素来测定电池SOC，由于电池在使用过程中表现的髙度非 线性、电池间的不一致以及电池本身老化所带来的误差，使得该方法在测定 电池SOC上有一定误差；开路电压法利用开路电压(open Circuit Voltage, OSC)与SOC的对应关系进行估计。该方法基于开路电压的测量，适用于 测量电池不工作状态下的电池SOC,在混合动力电动汽车行驶过程中，由于 在动力电池工作过程中，不能测定开路电压而不能使用。现有技术中开路电 压法通常用于其他算法的补充。2001年A, Piller et al在Journal ofPower Sources, 102巻96期提出了 安时计量法。所谓安时计量法，即通过对电流积分的办法记录从电池输出的 电量或输入的电量，在根据充放电的初始SOC状态就可以计算出电池的 soc。该方法直接明显、简单易行，在短时间内具有较髙精度。但该方法具 有两个缺陷，首先，由于电池可以在任何一个SOC下开始工作，因而初始的SOC难以确定；而且电池在长时间工作和频繁冲放电情况下，由于电池 放电具有不确定的不同大小电流进行放电，导致直接对电流进行时间积分而不进行一定的校正，该估计获得的SOC测量值有较大的累积误差。神经网络法，即利用神经网络模型，直接预测某个放电电流和放电电压 下的放电量，并根据初始SOC值，由上述两者的差值推算出实时的电池soc。该方法不适用于动力电池的soc估计，原因在于初始soc值难以确定而且神经网络模型受输入维数的限制，只能预测单倍率下的放电电量，而 动力电池具有不确定的倍率电流放电。近几年来又陆续研发出许多对电池SOC的新测定方法，例如2006年 O. Barbarisi et al， Control Engineering Practice 149巻267期中提出的卡尔 曼滤波模型算法、2004年P. Singh在Journal of Power Sources 136巻322 期提到的模糊逻辑算法模型、自适应神经模糊推断模型及线性模型法等。这 些智能算法由于还不是很成熟，有些复杂算法在单片机上难以实现，所以在 实际应用中还不多见。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种，该方法解决了现有技术中电池soc测定方法测量误差较大、测量结果不准确等问题。为了解决上述问题，本专利技术提供的技术方案如下 一种，包括以下步骤(1) 测定电池静止状态下的开路电压确定电池静止状态下的荷电状态 值；采集电池分别处于不同温度下的电压、荷电状态值和不同循环充放电次 数下的电压、荷电状态值分别拟合成电压-荷电状态曲线；通过采集的不同 温度下的数据、不同循环充放电次数下的数据或电压-荷电状态曲线根据电池启动前的温度和电压得到电池初始荷电状态值SOCs;(2) 根据电池改变不同能量水平的方式和步骤(1)中得到的电池初始 荷电状态值SOCs和电池电量的变化确定电池的荷电状态值；(3) 根据步骤(1)中不同温度情况、循环充放电次数得到的电压-荷 电状态曲线归一化处理后得到电池充放电归一化曲线并存储于记忆芯片中；(4)根据步骤(3)中得到的并存储在记忆芯片的电池充放电归一化曲 线对确定的电池的荷电状态值进行校准。优选的，步骤(3)温度情况可以选择从-20'C、 -IO"C、 0'C、 IO'C、 15 "C、 20t:、 25t:、 30*C;循环充放电次数电池可以选择经受1、 20、 50、 100、 200、 300、 400、 500、 600、 700、 800、 900、 1000个充放电周期后的所述电 池。优选的，步骤(3)曲线归一化处理可以通过数理拟合工具进行曲线拟合。优选的，所述步骤(1)中测定电池静止状态下的开路电压后根据已知 的电池电压-荷电状态值参考査询表由式(I)确定电池静止状态下的荷电状 态值Vm一Vlow式(i)为soc=socLOW+ ;;^ (sochigh—socLOW);Vhigh國Vlow其中Vlow和Vhigh是分别对应于SOClow和SOChigh的固定电压值；Vm为测定电池静止状态下的开路电压。优选的，步骤(2)中所述的改变不同能量水平包括电池充电事件。 优选的，所述步骤(2)中产生电池充电事件时通过步骤(1)中得到的电池初始荷电状态值SOC s和电池电量的变化由式(II)得到电池充电时的 荷电状态值SOCch;式(II)为SOCch = SOCs + 100 Q ;其中Qch、Qmax为测定的电池max充电电量和预先测定的最大电池电量。优选的，步骤(2)中所述的改变不同能量水平包括电池放电事件。优选的，所述步骤(2)中产生电池放电事件时通过步骤(1)中得到的 电池初始荷电状态值SOCs和电池电量的变化由式(III)得到电池放电时的荷电状态值SOCd;<formula>formula see original document page 7</formula>式(III)为SOCd = SOCs_100；其中Qeh、Q则x为测定的电池放电电量和预先测定的最大电池电量。优选的，所述方法还包括一定时间的恒定电流充放电事件时根据已知的 电池电压-荷电状态值参考查询表和测定充放电时间确定电池荷电状态值。优选的，所述步骤(2)中电池放电时的荷电状态值SOCd通过一定时间的恒定电流放电事件得到的电池恒定电流放电时的荷电状态值区间进行 校准。优选的，所述方法还包括当电池处于未工作状态或休眠时，对整个电池 系统的荷电状态检测和自我校准，确定电池的健康状况。优选的，测定整个电池系统的荷电状态时进行温度效应补偿。本专利技术采用归一化方法把电池在不同温度、不同循环充放电次数导致的 老化程度及不同的放电速率等情况下做一个统一的考虑，并结合锂电池电流 充放电效率为近100%的特性从而给出电池在动、静态下包括电动/混合动力 汽车上电池应用情况下的电池荷电状态测定，解决了电池在电动/混合动力 汽车及通信、计算机等设备应用上的电池荷电状态测定这个难点。该专利技术的优点在于该电池荷电状态的测定方法可以适用于电池非工作 状态和工作状态，并且考虑了影响电池的放电倍率、温度、循环充放电次数、 电池一致性差异等因素，符合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池荷电状态检测方法，包括以下步骤：　（１）测定电池静止状态下的开路电压确定电池静止状态下的荷电状态值；采集电池分别处于不同温度下的电压、荷电状态值和不同循环充放电次数下的电压、荷电状态值分别拟合成电压－荷电状态曲线；通过采集的不 同温度下的数据、不同循环充放电次数下的数据或电压－荷电状态曲线根据电池启动前的温度和电压得到电池初始荷电状态值ＳＯＣ↓［ｓ］；　（２）根据电池改变不同能量水平的方式和步骤（１）中得到的电池初始荷电状态值ＳＯＣ↓［ｓ］和电池电量的变化确 定电池的荷电状态值；　（３）根据步骤（１）中不同温度情况、循环充放电次数得到的电压－荷电状态曲线归一化处理后得到电池充放电归一化曲线并存储于记忆芯片中；　（４）根据步骤（３）中得到的并存储在记忆芯片的电池充放电归一化曲线对确定的 电池的荷电状态值进行校准。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁屹，李乐庆，唐玲，
申请(专利权)人：苏州金百合电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]