CN106597287A - 电池soc和soh测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池SOC和SOH测算方法，步骤如下：1)记录单体电池在未工作状态下经历的时间t，以及在未工作状态下的实时电压U和温度T数据；2)按照函数U(t)＝OCV+(c*t+d)/(t²+a*t+b)，将步骤1)获得的数据进行拟合，得到相应的OCV值；OCV为开路电压，a、b、c和d为参数；3)根据电池固有的OCV-SOC-T规律曲线或数据库，得到该单体电池当前的SOC值；曲线或数据库为电池的OCV、SOC、温度T之间的对应关系曲线或数据库；本发明的方法，不需要进行充放电试验，在电池不工作一段时间以后就能够得到真实准确的SOC值。需要时间短，结果准确。同时，根据得到的SOC值进而计算SOH值。

Description

电池SOC和SOH测算方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别是关于电池的健康状态，即SOC、SOH测算方法。

背景技术

电动汽车以其污染小、噪声低、能源效率高和能源来源多元化等优点备受青睐，成为现代汽车工业发展的方向之一。电池作为电动汽车的动力核心，对整车动力性、经济性与安全性至关重要。目前，电动汽车的车载能源系统是由多个锂离子电池经过串并联组成的，所组成的系统在运行一段时间后，会出现不同程度的能量衰减。由于单体不一致性，导致了不同厂家生产的电池系统的衰减各有不同。快速、准确的评估电池系统的健康状态(SOH)对于驾驶者了解电池系统的使用寿命，出现问题及时更换有问题的单体电芯有非常重要的意义。

现有测算SOC、SOH的方法或者完全依赖于BMS，或者需要单独对电池进行充放电试验。BMS检测计算得到的SOC、SOH数据偏离真实值较大；而进行充放电试验虽然能够获得准确的SOC和SOH，但该方法不仅需要专业的大型测试设备，而且需要花费大量的时间。综上，现有技术无法迅速获取准确的SOC、SOH。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池SOC和SOH测算方法，用以解决的现有SOC测算方法不能迅速获得准确值的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

电池SOC测算方法，步骤如下：

1)记录单体电池在未工作状态下经历的时间t，以及在未工作状态下的实时电压U和温度T数据；

2)按照函数U(t)＝OCV+(c*t+d)/(t²+a*t+b)，将步骤1)获得的数据进行拟合，得到相应的OCV值；OCV为开路电压，a、b、c和d为参数；

3)根据电池固有的OCV-SOC-T曲线或数据库，得到该单体电池当前的SOC值；曲线或数据库为电池的OCV、SOC、温度T之间的对应关系曲线或数据库。

进一步的，所述步骤1)中的单体电池为电池组中电压最低的单体电池。

电池SOH测算方法，步骤如下：

1)记录单体电池在未工作状态下经历的时间t，以及在未工作状态下的实时电压U和温度T数据；

2)按照函数U(t)＝OCV+(c*t+d)/(t²+a*t+b)，将步骤1)获得的数据进行拟合，得到相应的OCV值；OCV为开路电压，a、b、c和d为参数；

3)根据电池固有的OCV-SOC-T曲线或数据库，得到该单体电池当前的SOC值；曲线或数据库为电池的OCV、SOC、温度T之间的对应关系曲线或数据库；

4)根据SOH＝[K_T*K_i*∫₀ ^{Δ t} I(t)dt]/[(1-SOC)*Q]计算SOH，其中K_T与K_i分别为温度与电流大小对电池放/充电容量的影响参数；Q为电池的初始或额定容量；Δt为电池从100％SOC状态到当前SOC状态经历时间，或者是从当前SOC状态到100％SOC状态经历时间，I(t)为该时间过程中实时充放电电流。

进一步的，所述步骤1)中的单体电池为电池组中电压最低的单体电池。

进一步的，所述步骤4)中I(t)由BMS记录。

本发明的方法，不需要进行充放电试验，在电池不工作一段时间以后就能够得到准确的SOC值。经过实验证实，该“一段时间”一般在10分钟左右。需 要时间短，结果准确。

在得到SOC的基础上，通过记录到的电池使用过程中，或者是充电过程中的数据(I(t)等)，结合电池初始或额定电量，即可获得SOH值。计算过程简便快捷、结果准确。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细的说明。

SOH测算方法实施例

下面以电动汽车为例进行介绍，电池SOH测算方法，步骤如下：

1)记录单体电池在未工作状态下经历的时间t，以及在未工作状态下的实时电压U和温度T数据；

2)按照函数U(t)＝OCV+(c*t+d)/(t²+a*t+b)，将步骤1)获得的数据进行拟合，得到相应的OCV值；OCV为开路电压，a、b、c和d为参数；

3)根据电池固有的OCV-SOC-T曲线或数据库，得到该单体电池当前的SOC值；曲线或数据库为电池的OCV、SOC、温度T之间的对应关系曲线或数据库；

4)根据SOH＝[K_T*K_i∫₀ ^{Δ t} I(t)dt]/[(1-SOC)*Q]计算SOH，其中K_T与K_i分别为温度与电流大小对电池放/充电容量的影响参数；Q为电池的额定容量；Δt为电池从100％SOC状态到当前SOC状态经历时间，或者是从当前SOC状态到100％SOC状态经历时间，I(t)为该时间过程中实时充放电电流。

上述步骤1)所指的未工作状态下经历的时间t，是指电池静置时间。举例来说，一辆电动汽车，本来处于行驶状态，然后停车关闭电源时，或者使用电流始终小于某一较小电流值时。那么t就是从此时刻开始起算的时间。

步骤2)为拟合过程，t一般在10分钟左右即可获得较准确结果。拟合的目的是求参数a、b、c和d的值。由于对于一个电池，其OCV在不同的SOC对应的值是不变的，因此最终能够得到一个OCV值并通过OCV-SOC-T曲线 或数据库找出相应的SOC值。

步骤3)中涉及OCV-SOC-T曲线或数据库，该曲线或数据库为电池的OCV、SOC、温度T之间的对应关系曲线或数据库,而数据库则是曲线的另一种表达方式，即给出电池使用温度范围内的每一个温度(一般为1℃)所对应的OCV-SOC关系，汇总后形成数据库。对于某一种类电池，其OCV-SOC-T曲线或数据库是基本相同的。该曲线或数据库可以由电池厂家提供或者由实验获得。

经过步骤1)、2)、3)即可获得电池当前的SOC。

步骤4)中，Δt为电池从100％SOC状态到当前SOC状态经历时间，或者是从当前SOC状态到100％SOC状态经历时间，I(t)为该时间过程中实时充放电电流。也就是说，Δt可以是为该电池从100％SOC状态到当前SOC状态经历时间，这需要BMS或者其他设备在电池使用过程中进行检测与记录充放电电流(之所以有充电电流，是因为在使用过程中可能因汽车工作状态(比如回馈制动)存在充电过程)。Δt也可以是从当前SOC状态到100％SOC状态经历时间，这需要对该电池进行充电，记录充电过程中的充电电流。

为了对电动汽车的整组电池进行评价，基于短板理论，在步骤1)中，通常选取电压最低的单体电池。

SOC测算方法实施例

SOC测算方法属于以上SOH测算方法实施例的一部分，即步骤1)、2)、3)，由于在以上实施例中已经详细说明，因此不再赘述。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.电池SOC测算方法，其特征在于，步骤如下：

1)记录单体电池在未工作状态下经历的时间t，以及在未工作状态下的实时电压U和温度T数据；

2)按照函数U(t)＝OCV+(c*t+d)/(t²+a*t+b)，将步骤1)获得的数据进行拟合，得到相应的OCV值；OCV为开路电压，a、b、c和d为参数；

3)根据电池固有的OCV-SOC-T曲线或数据库，得到该单体电池当前的SOC值；曲线或数据库为电池的OCV、SOC、温度T之间的对应关系曲线或数据库。

2.根据权利要求1所述的SOC测算方法，其特征在于，所述步骤1)中的单体电池为电池组中电压最低的单体电池。

3.电池SOH测算方法，其特征在于，步骤如下：

1)记录单体电池在未工作状态下经历的时间t，以及在未工作状态下的实时电压U和温度T数据；

2)按照函数U(t)＝OCV+(c*t+d)/(t²+a*t+b)，将步骤1)获得的数据进行拟合，得到相应的OCV值；OCV为开路电压，a、b为参数；

3)根据电池固有的OCV-SOC-T曲线或数据库，得到该单体电池当前的真实SOC值；曲线或数据库为电池的OCV、SOC、温度T之间的对应关系曲线或数据库；

4)根据SOH＝[K_T*K_i*∫₀ ^Δt I(t)dt]/[(1-SOC)*Q]计算SOH，其中K_T与K_i分别为温度与电流大小对电池放/充电容量的影响参数；Q为电池的额定或初始容量；Δt为电池从100％SOC状态到当前SOC状态经历时间，或者是从当前SOC状态到100％SOC状态经历时间，I(t)为该时间过程中实时充放电电流。

4.根据权利要求3所述的SOH测算方法，其特征在于，所述步骤1)中的单体电池为电池组中电压最低的单体电池。

5.根据权利要求3或4所述的SOH测算方法，其特征在于，所述步骤4)中I(t)由BMS记录。