一种磷酸铁锂电池荷电状态的监测方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸铁锂电池荷电状态的监测方法，包括以下步骤：1)在室温下，将磷酸铁锂电池进行恒流放电至完全放空电，在电池壳体表面贴上监测温度用的热电偶；2)使用恒定的电流对磷酸铁锂电池进行充电，记录充电过程中电池的温度和充电容量SOC％；3)做温度

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂电池荷电状态的监测方法


[0001]本专利技术属于电池荷电状态监测领域，尤其涉及一种磷酸铁锂电池荷电状态的监测方法。

技术介绍

[0002]目前锂离子电池的SOC％检测方法有动态电压法、静态电压法、安时计量法、模糊神经网络法和卡尔曼滤波法，除了安时计量法，其他方法都需要精确测量电池的电压，根据电压监测电池的荷电状态(SOC％)。这对于电压随着荷电状态(SOC％)变化而明显变化的电池类型，如钴酸锂电池、掺杂钴酸锂电池和三元电池(图35)等，可以做到很好的监测准确度。但是磷酸铁锂电池的电压对SOC％不敏感，在某些区间范围内，即使SOC％发生变化，电池电压也恒定不变(见图36)，因此很难根据电压变化来精确监测荷电状态(SOC％)的变化，安时计量法更加可行。安时计量法是一种相对变化量的计算，需要标定初始的荷电状态(SOC％)，再根据监测到的电池容量(安时)估算荷电状态(SOC％)的变化量，从而得到充放电后的荷电状态(SOC％)。要得到精确的监测结果需要同时满足三个条件：准确的初始荷电状态(SOC％)信息；精确的电池充放电容量数据；容量与荷电状态(SOC％)变化量的准确对应关系。同时满足上述三点是非常困难的，导致磷酸铁锂电池的剩余电量预测偏差大，迫切需要有新的荷电监测方法。
[0003]监测锂离子电池的荷电状态(SOC％)的方法多是通过监测电池电压、充放电容量的变化，而这些方法在磷酸铁锂电池上应用时有许多难点，迫切需要监测其他能够与荷电状态(SOC％)对应的变量。中国专利CN107748329公开了使用锂离子电池压力的变化来监测荷电状态(SOC％)的方法，具有一定的可行性，但需要额外增加一套压力测控装置，较为不便。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：提供一种磷酸铁锂电池荷电状态的监测方法，通过温度信号监测磷酸铁锂电池在充电过程中的SOC％状态。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种磷酸铁锂电池荷电状态的监测方法，包括以下步骤：
[0006]1)在室温下，将磷酸铁锂电池进行恒流放电至完全放空电，在电池壳体表面贴上监测温度用的热电偶；
[0007]2)使用恒定的电流对磷酸铁锂电池进行充电，记录充电过程中电池的温度和充电容量SOC％；
[0008]3)做温度
‑
SOC％容量的曲线，并用多项式方式拟合温度曲线，对拟合得温度曲线做一次微分、二次微分；
[0009]4)取一次微分后温度曲线上的特征点和二次微分后温度曲线上的特征点，读取数据库中一次微分后温度曲线上的特征点对应的SOC％和二次微分后温度曲线上的特征点对
应的SOC％。
[0010]作为上述技术方案的进一步描述：
[0011]酸铁锂电池的正极材料为磷酸铁锂或磷酸铁锂的质量分数≥50％的混合物。
[0012]作为上述技术方案的进一步描述：
[0013]在步骤2)中，使用恒定的电流充电时，恒定电流值≤1C。
[0014]作为上述技术方案的进一步描述：
[0015]在步骤2)中，电池的温度为电池表面的温度或者电池内部的温度。
[0016]作为上述技术方案的进一步描述：
[0017]在步骤4)中，特征点为温度曲线上的极值点或者斜率发生变化的转折点。
[0018]作为上述技术方案的进一步描述：
[0019]在步骤4)中，预先建立特征点与荷电状态(SOC％)的对应关系的数据库，特征点与特定条件下的具体荷电状态(SOC％)唯一对应，根据监测到的特征点信号查找数据库，得到对应的荷电状态(SOC％)。
[0020]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术中，选用温度变化来监测电池的荷电状态(SOC％)，在电压对荷电状态(SOC％)变化不敏感的磷酸铁锂电池中，提供了另一个方法和思路监测电池的荷电状态(SOC％)。
[0022]2、本专利技术中，不苛求精确量化的温度变化数据，不使用温差的准确值来监测荷电状态(SOC％)的相对变化量，荷电状态(SOC％)通过温度变化信号的特征点来确定。只要电池所处的环境是稳定的，温度变化的精确量会有一定的偏差，但是变化的趋势和趋势上的特征点却基本不受影响，因此本申请提供的方法易于实用化以及普及化，具有广阔的应用前景和巨大的实用价值。
[0023]3、本专利技术中，从测试数据看，不同测试条件下的温度曲线都可以取到(1)
‑
(7)的特征点，特征点对应的SOC％基本一致，偏差主要是由于测试初始温度、充电电流、隔热条件等不同SOC％造成的，需要组建不同条件下充电时的温度特征点与SOC％的数据库，之后可以通过监测电池经过了某特征点来监测电池的荷电状态(SOC％)。为了证明温度监测荷电状态的可行性，上述实施例中同时监测电池的温度和SOC％，但是实际使用时电池的SOC％是未知的，可以使用充电容量或恒流充电的时间代替，做温度
‑
充电容量或温度
‑
充电时间曲线，同样可以得到特征点(1)
‑
(7)，通过查询数据库得到对应的SOC％。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1为一种磷酸铁锂电池荷电状态的监测方法的流程图。
[0026]图2为实施例1中电池表面温度与荷电状态(SOC％)的关系曲线以及多项式拟合曲线。
[0027]图3为实施例1中电池表面温度与荷电状态(SOC％)的关系曲线的拟合曲线的一次
微分。
[0028]图4为实施例1中电池表面温度与荷电状态(SOC％)的关系曲线的拟合曲线的二次微分。
[0029]图5为实施例2中电池表面温度与荷电状态(SOC％)的关系曲线以及多项式拟合曲线。
[0030]图6为实施例2中电池表面温度与荷电状态(SOC％)的关系曲线的拟合曲线的一次微分。
[0031]图7为实施例2中电池表面温度与荷电状态(SOC％)的关系曲线的拟合曲线的二次微分。
[0032]图8为实施例3中电池表面温度与荷电状态(SOC％)的关系曲线以及多项式拟合曲线。
[0033]图9为实施例3中电池表面温度与荷电状态(SOC％)的关系曲线的拟合曲线的一次微分。
[0034]图10为实施例3中电池表面温度与荷电状态(SOC％)的关系曲线的拟合曲线的二次微分。
[0035]图11为实施例4中电池表面温度与荷电状态(SOC％)的关系曲线以及多项式拟合曲线。
[0036]图12为实施例4中电池表面温度与荷电状态(SOC％)的关系曲线的拟合曲线的一次微分。
[0037]图13为实施例4中电池表面温度与荷电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂电池荷电状态的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在室温下，将磷酸铁锂电池进行恒流放电至完全放空电，在电池壳体表面贴上监测温度用的热电偶；2)使用恒定的电流对磷酸铁锂电池进行充电，记录充电过程中电池的温度和充电容量SOC％；3)做温度
‑
SOC％容量的曲线，并用多项式方式拟合温度曲线，对拟合得温度曲线做一次微分、二次微分：4)取一次微分后温度曲线上的特征点和二次微分后温度曲线上的特征点，读取数据库中一次微分后温度曲线上的特征点对应的SOC％和二次微分后温度曲线上的特征点对应的SOC％。2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池荷电状态的监测方法，其特征在于，所述酸铁锂电池的正极材料为磷酸铁锂或磷酸铁锂的质量分数≥50％的混合物。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：毛焕宇，刘贯东，徐晓波，刘一阳，翟荣国，
申请(专利权)人：苏州宇量电池有限公司，
类型：发明
国别省市：