一种基于电流和温度状态信息的锂原电池SOC估算方法技术

一种基于电流和温度状态信息的锂原电池SOC估算方法：选定同一类型的锂原电池，在不同温度环境下，按设定的功率或电流放电至截止电压，放电过程中记录电池累计放出容量；依据测试结果建立一个以环境温度为自变量，电池容量为因变量的数组列表，选定电池的额定容量，建立数学模型；实时采集锂原电池当前环境温度，计算当前温度为时电池的放电容量；实时采集锂原电池放电电流，计算锂原电池已放电容量。本发明专利技术实现了锂原电池在线SOC的实时估算和实时修正，提高了电池使用安全性和可靠性，不仅能够防止锂原电池出现过放电的情况，更能为整机产品提供可靠准确的电池剩余容量信息，为整机产品使用策略制定和实时调整提供了可靠依据。产品使用策略制定和实时调整提供了可靠依据。产品使用策略制定和实时调整提供了可靠依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流和温度状态信息的锂原电池SOC估算方法


[0001]本专利技术涉及一种锂原电池SOC估算方法。特别是涉及一种基于电流和温度状态信息的锂原电池SOC估算方法。

技术介绍

[0002]锂原电池以其优异的贮存性能和高比能特性成为当前一次电源的研究热点，目前该体系电池已经越来越多的应用于户外装备、应急救援以及无人机等领域，不仅可用以替代产品原有电池体系以提高产品整体性能，更是直接推动了因受制于电源系统无法进一步开展研制生产的产品的开发进程。随着工程化应用的不断深入，锂原电池BMS技术愈发重要，成为提升锂原电池安全性、可靠性以及环境适应性的关键所在。这其中，SOC估算是BMS保证锂原电池在安全可靠前提下能够物尽其用的核心技术，对于提升锂原电池的效能、任务完成的可靠性、放电的安全性和可控性、电池热管理等均起到至关重要的作用。当前，SOC的研究主要是针对锂二次电池展开的。然而，锂原电池功率输出能力相比于锂二次电池较差，锂原电池的电压对温度、电流以及负载功率等参数的变化十分敏感，尤其是在放电过程中，电池的电压噪声特别明显，从而导致依据锂二次电池获得的SOC研究成果难以直接应用到锂原电池上。现在，能否实现高精度SOC估算已经成为影响锂原电池能否大规模工程化应用的重要因素之一，亟需得到解决。
[0003]在当前的工程应用中，锂原电池SOC估算主要采用开路电压法或者安时积分法实现。上述两种方法在工程应用均存在明显不足，开路电压法需要电池静止一段时间开路电压稳定后方能使用，否则可能因为开路电压失准造成SOC估算偏差过大，且该方法无法实现在线SOC估算。安时积分法基于电池放电电流实现，但是积分本身更适合于已用电容量的统计，采用该方法忽略了不同使用温度下锂原电池可用容量的差异性，因此在估算剩余容量时易出现较大偏差。
[0004]鉴于此，针对某一特定锂原电池体系，如何根据电池可用观测状态信息有效预测电池荷电状态确保电池使用过程中安全性，同时为产品使用策略调整提供准确参考依据，进而提升产品可靠性具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，为了克服现有技术的不足，提供一种能够提升锂原电池产品的可靠性和智能化程度的基于电流和温度状态信息的锂原电池SOC估算方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种基于电流和温度状态信息的锂原电池SOC估算方法，包括如下步骤：
[0007]1)选定同一类型的锂原电池，在不同温度环境下，按设定的功率或电流放电至截止电压，放电过程中记录电池累计放出容量；
[0008]2)依据测试结果建立一个以环境温度为自变量，电池容量C为因变量的数组列表，选定常温T
N
＝25℃时的电池容量为额定容量C
N
，建立以环境温度为自变量，电池容量C为因
变量的数学模型，数学模型如下：
[0009]C
i
＝(At
x2
+Bt
x
+D)
×
C
N
ꢀꢀꢀ
(1)
[0010]其中，T
i
为当前环境温度；C
i
为T
i
下的锂原电池容量；C
N
为锂原电池额定容量；t
x
为中间变量，t
x
＝1
‑
T
i
/T
N
；A、B、D为拟合计算系数，是通过所述的数组列表和公式(1)获得。
[0011]3)实时采集锂原电池当前环境温度T
i
，依据公式(1)计算当前温度为T
i
时电池的放电容量C
i
；
[0012]4)实时采集锂原电池放电电流I
i
，利用公式(2)计算锂原电池当前工作过程中已放电容量C
d
；
[0013]C
d
＝∑(I
i
*t
i
)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0014]其中：t
i
为上次电流采样至此次电流采样时间间隔；
[0015]5)依据公式(3)，实时估算当前电池SOC值，
[0016]SOC
i
＝1
‑
C
d
/C
i
‑
SOC
R
ꢀꢀꢀ
(3)
[0017]其中：SOC
i
为当前SOC估算值；SOC
R
为历史累计SOC估算值，若为首次放电，则SOC
R
＝0；
[0018]6)放电过程中实时将SOC
i
替换SOC
R
。
[0019]步骤1)所述的锂原电池是锂
‑
金属氧化物电池、锂
‑
氟化碳电池、锂
‑
二硫化铁电池中的一种或一种以上。
[0020]步骤1)包括：选取设定数量检验合格的同一类型锂原电池，并对所述的锂原电池进行编号，在设定的温度范围内，每间隔5℃为1档，按设定的功率或电流进行相同倍率放电，放电至截止电压，记录所述锂原电池累计放出容量，每档锂原电池样品不少于2只，并以该档锂原电池样品累计放出容量的平均值作为该环境温度下锂原电池容量。
[0021]步骤5)中所述的SOC
R
为历史累计SOC估算值，是从所述的锂原电池BMS的Flash芯片中读取。
[0022]本专利技术的一种基于电流和温度状态信息的锂原电池SOC估算方法，针对锂原电池体系，通过试验数据与实时状态信息相结合的方式，实现了锂原电池在线SOC的实时估算和实时修正，提高了电池使用安全性和可靠性，不仅能够防止锂原电池出现过放电的情况，更能为整机产品提供可靠准确的电池剩余容量信息，为整机产品使用策略制定和实时调整提供了可靠依据，提升锂原电池产品的可靠性和智能化程度。
附图说明
[0023]图1是本专利技术一种基于电流和温度状态信息的锂原电池SOC估算方法的流程图；
[0024]图2是本专利技术所用的电池管理系统的框图。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例和附图对本专利技术的一种基于电流和温度状态信息的锂原电池SOC估算方法做出详细说明。
[0026]如图1所示，本专利技术的一种基于电流和温度状态信息的锂原电池SOC估算方法，包括如下步骤：
[0027]1)选定同一类型的锂原电池，在不同温度环境下，按设定的功率或电流放电至截
止电压，放电过程中记录电池累计放出容量(Ah)；包括：
[0028]选取设定数量检验合格的同一类型锂原电池，并对所述的锂原电池进行编号，在设定的温度范围内，每间隔5℃为1档，按设定的功率或电流进行相同倍率放电，放电至截止电压，记录所述锂原电池累计放出容量，每档锂原电池样品不少于2只，并以该档锂原电池样品累计放出容量的平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电流和温度状态信息的锂原电池SOC估算方法，其特征在于，包括如下步骤：1)选定同一类型的锂原电池，在不同温度环境下，按设定的功率或电流放电至截止电压，放电过程中记录电池累计放出容量；2)依据测试结果建立一个以环境温度为自变量，电池容量C为因变量的数组列表，选定常温T
N
＝25℃时的电池容量为额定容量C
N
，建立以环境温度为自变量，电池容量C为因变量的数学模型，数学模型如下：C
i
＝(At
x2
+Bt
x
+D)
×
C
N
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，T
i
为当前环境温度；C
i
为T
i
下的锂原电池容量；C
N
为锂原电池额定容量；t
x
为中间变量，t
x
＝1
‑
T
i
/T
N
；A、B、D为拟合计算系数，是通过所述的数组列表和公式(1)获得。3)实时采集锂原电池当前环境温度T
i
，依据公式(1)计算当前温度为T
i
时电池的放电容量C
i
；4)实时采集锂原电池放电电流I
i
，利用公式(2)计算锂原电池当前工作过程中已放电容量C
d
；C
d
＝∑(I
i
*t
i
)
ꢀꢀꢀꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志伟，王九洲，米娟，苏晓倩，杨雪莹，周威，郭际，巴金玉，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：