一种磷酸铁锂电池的DZSOC算法制造技术

本发明专利技术公开一种磷酸铁锂电池的DZSOC算法，其在充分考虑负载功率影响和电池特性的前提下，首次提出死区SOC（DZSOC）的概念，采用本发明专利技术提供的DZSOC算法，在DZSOC阈值熔断机制下，能有效的保护电池的使用，避免深度放电，从而延长电池的寿命。同时，本发明专利技术还利用改进的等效电路模型来估算当前荷电状态NSOC，具有更加高的精度；通过准确估算磷酸铁锂电池的当前荷电状态，不仅可以有效防止电池过充和过放，避免对电池造成永久性的伤害，大大提高电池的寿命；而且可以大大减小电池性能设计时的剩余容量，确保电池的容量充分使用。确保电池的容量充分使用。确保电池的容量充分使用。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂电池的DZSOC算法


[0001]本专利技术涉及到磷酸铁锂电池放电管理系统
，尤其涉及一种磷酸铁锂电池的DZSOC（Dead Zone SOC）算法。

技术介绍

[0002]近几年，电子产品中磷酸铁锂电池的需求量大大增加。锂电池可以满足电动汽车的需求，这类电池在未来动力能源领域举足轻重。锂电池过放电是锂电池的放电电量大于电池的额定容量。如果电池放到某一特定电压以下，虽然电池内部的安全电路会启动，但这个时候电池就会出现寿命受损，甚至使电池报废期提前。目前，国内外的学者都将注意力集中在SOC的预估和电池管理系统的研究上，没有对电池的放电截止点进行分析研究。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于一种能有效的保护电池的使用、避免深度放电、从而延长电池寿命的磷酸铁锂电池DZSOC算法。
[0004]为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案。
[0005]一种磷酸铁锂电池的DZSOC算法，其特征在于，包括如下步骤：1）测量电池的电压、电流；2）通过OCV函数计算电池当前荷电状态NSOC；3）判断当前荷电状态NSOC是否大于最低荷电状态LSOC；如果否，则以最低荷电状态LSOC为DZSOC；如果是，则通过电压、电流计算输出功率P0、并进一步判断P0是否大于负载功率P
L
；如果P0＞P
L
，则继续电池放电使用，如果P0≤P
L
，则以当前荷电状态NSOC为DZSOC，并停止电池放电。
[0006]OVC函数为：OVC
i
=y(SOC
i
,w)+ε
i
。
ꢀꢀ
（1）。
[0007]。
ꢀꢀ
（2）。
[0008]式中，SOC
i
和OCV
i
分别对应剩余电量和电源开路电压值，ε
i
是采集噪声，符合高斯分布；w是可调节权值，权值可通过上面公式迭代得出；实现步骤如下：a）初始化参数和数据集合，确定初始权值w；并将SOC值与w值带入式（2）中计算，随后计算误差平方,将r2升序排列,并依据r2的顺序排列，最后将这个集合的前一半作为T0；b）利用新的T0集合来更新w，随后通过新的w来更新y和，利用来判断噪声的大小，设定一个阀值，当小于阀值时，以此来更新T0；c）根据新集合来更新权值，并通过新权值对参数进行重新计算；d）重复步骤b）和步骤c），直到得到稳定的权值，随后代入SOC和对应的权值，就得到OCV的值，完成了OCV与SOC的算法。
[0009]更为优选的是，最低荷电状态LSOC的取值为20%。
[0010]更为优选的是，利用改进的PNGV等效电路模型来估计当前荷电状态NSOC的变化情况。
[0011]更为优选的是，改进的PNGV等效电路模型是在PNGV等效电路模型的基础上增加了一组RC回路并取消了串联电容。
[0012]更为优选的是，在改进的PNGV等效电路模型中，用E0表示电池的初始开路电压，用Rs表示电池的欧姆阻抗，用R1‑
C1回路表示电池的电化学极化，用R2‑
C2表示锂离子在电极上的扩散过程。
[0013]更为优选的是，在改进的PNGV等效电路模型中，具体模型公式和参数识别方法如下：利用脉冲放电法对电池NSOC进行参数识别；电池开路电压为。
[0014]。
ꢀꢀ
（3）。
[0015]。
ꢀꢀ
（4）。
[0016]K
U1
取值1.89—1.92，K
S1
取值14.00—15.12。
[0017]。
ꢀꢀ
（5）。
[0018]K
SC1
取值
‑
25.11—
‑
24.92，K
SC2
取值33.10—34.22，K
SC3
取值
‑
4.30—
‑
4.42， K
SC4
取值0.51—0.62。
[0019]。
ꢀꢀ
（6）。
[0020]K
SR1
取值
‑
4.11—
‑
4.92，K
SR2
取值0.90—0.98，K
SR3
取值
‑
0.73—
‑
0.74，K
SR4
取值0.19—0.22。
[0021]。
ꢀꢀ
（7）。
[0022]K
U2
取值0.032—0.043，K
S2
取值1.15—1.23。
[0023]。
ꢀꢀ
（8）。
[0024]K
SR5
取值2.41—2.43，K
SE
取值
‑
3.13—
‑
3.27，K
SR6
取值为0.05270—0.5280。
[0025]。
ꢀꢀ
（9）。
[0026]K
SC5
取值
‑
7.31—
‑
7.42，K
SC6
取值25.11—26.62。
[0027] R
S
取值0.0119—0.0120。
[0028]本专利技术的有益效果是。
[0029]一、本专利技术在充分考虑负载功率影响和电池特性的前提下，首次提出死区SOC（DZSOC）的概念，采用本专利技术提供的DZSOC算法，在DZSOC阈值熔断机制下，能有效的保护电池的使用，避免深度放电，从而延长电池的寿命。
[0030]二、利用改进的等效电路模型来估算当前荷电状态NSOC具有更加高的精度。通过准确估算磷酸铁锂电池的当前荷电状态，不仅可以有效防止电池过充和过放，避免对电池造成永久性的伤害，大大提高电池的寿命；而且可以大大减小电池性能设计时的剩余容量，确保电池的容量充分使用。
附图说明
[0031]图1所示为本专利技术提供的DZSOC算法的具体流程图。
[0032]图2所示为当前荷电状态的估算等效电路模型。
具体实施方式
[0033]下面结合说明书的附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的描述，使本专利技术的
技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0034]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
[0035]名词解释：DZSOC，Dead Zone SOC的英文缩写；SOC，state of charge的英文缩写。
[0036]电池的DZSOC是电动汽车可持续行驶的最低阈值直接依据，本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂电池的DZSOC算法，其特征在于，包括如下步骤：1）测量电池的电压、电流；2）通过OCV函数计算电池当前荷电状态NSOC；3）判断当前荷电状态NSOC是否大于最低荷电状态LSOC；如果否，则以最低荷电状态LSOC为DZSOC；如果是，则通过电压、电流计算输出功率P0、并进一步判断P0是否大于负载功率P
L
；如果P0＞P
L
，则继续电池放电使用，如果P0≤P
L
，则以当前荷电状态NSOC为DZSOC，并停止电池放电；OVC函数为：OVC
i
=y(SOC
i
,w)+ε
i
ꢀꢀ
（1）
ꢀꢀ
（2）式中，SOC
i
和OCV
i
分别对应剩余电量和电源开路电压值，ε
i
是采集噪声，符合高斯分布；w是可调节权值，权值可通过上面公式迭代得出；实现步骤如下：a）初始化参数和数据集合，确定初始权值w；并将SOC值与w值带入式（2）中计算，随后计算误差平方,将r2升序排列,并依据r2的顺序排列，最后将这个集合的前一半作为T0；b）利用新的T0集合来更新w，随后通过新的w来更新y和，利用来判断噪声的大小，设定一个阀值，当小于阀值时，以此来更新T0；c）根据新集合来更新权值，并通过新权值对参数进行重新计算；d）重复步骤b）和步骤c），直到得到稳定的权值，随后代入SOC和对应的权值，就得到OCV的值，完成了OCV与SOC的算法。2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的DZSOC算法，其特征在于，最低荷电状态LSOC的取值为20%。3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的DZSOC算法，其特征在于，利用改进的PNGV等效电路模型来估计当前荷电状态NSOC的变化情况。4.根据权利要求3所述的一种磷酸铁锂电池的DZSOC算法，其特征在于，改进的PNGV等效电路模型是在PNGV等效电路模型的基础上增加了一组RC回路并取消了串联电容。5.根据权利要求4所述的一种磷酸铁锂电池的DZSOC算法，其特征在于，在改进的PNGV等效电路模型中，用E0表示电池的初始开路电压，用Rs表示电池的欧姆阻抗，用R1‑
C1回路表示电池的电化学极化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学鹏，彭一航，李荣恩，黄永恩，冯勇豪，姚志轩，
申请(专利权)人：佛山职业技术学院，
类型：发明
国别省市：