CN107064815B

CN107064815B - 一种电池内阻计算方法

Info

Publication number: CN107064815B
Application number: CN201710208648.1A
Authority: CN
Inventors: 陈爱雨
Original assignee: Huizhou Blueway New Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Huizhou Blueway New Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2019-09-20
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: CN107064815A

Abstract

一种电池内阻计算方法，包括步骤：S1、获取单体电池特征数据，特征数据包括：单体电池SOC、单体电池容量、单体电池累积放电容量、温度T、电流I和端电压V；计算单体电池完全充放电循环次数；若单体电池SOC处于预设区间，执行步骤S2；否则，执行步骤S3；S2、依据单体电池完全充放电循环次数，选择第一老化‑内阻关系式或第二老化‑内阻关系式计算单体电池内阻R；S3、通过查找表的方式匹配当前单体电池SOC、当前单体电池完全充放电循环次数和当前温度T条件下对应的开路电路OCV，利用开路电压OCV、电流I和端电压V计算单体电池内阻R。本发明计算单体电池内阻R精确度高。

Description

一种电池内阻计算方法

技术领域

本发明涉及电池领域，特别是涉及一种电池内阻计算方法。

背景技术

内阻作为电池的内特性，与电池的健康状态、剩余容量等息息相关，精确地计算电池内阻对于良好的管理电池，延长电池的使用寿命具有重要意义。目前电池内阻的计算方式通常是拉大电流，然后采集电压差，通过欧姆定律计算内阻，该方法虽然计算的内阻较为准确，但是应用条件限制较多，不能实时的监控到电池的状态。将电池的欧姆内阻与极化内阻分开研究可以提高电池的欧姆内阻的计算精度。

传统的计算电池内阻的计算方式是通过测量电池的端电压，获取电池的当前的SOC值、当前电流和当前温度，找到匹配当前电池状态下开路电压值，利用R＝(OCV-V)/I，其中，OCV为开路电压，V为端电压，I为当前电流。但此公式由于没有考虑到温度变化和电池老化程度对电池内阻的影响，使其计算的电池内阻与实际的电池内阻存在一定的误差，会对电池管理系统利用电池内阻判定电池健康状态造成影响，情况严重时，会造成电池管理系统的误判，导致事故的发生。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种电池内阻计算方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电池内阻计算方法，包括以下步骤：

S1、获取单体电池特征数据，所述特征数据包括：单体电池SOC、单体电池容量、单体电池累积放电容量、温度T、电流I和端电压V；

若单体电池SOC处于预设区间内，则执行步骤S2，否则执行步骤S3；

S2、依据单体电池完全充放电循环次数，选择第一老化-内阻关系式或第二老化-内阻关系式计算单体电池内阻R；

S3、通过查找表的方式匹配当前单体电池SOC、当前单体电池完全充放电循环次数和当前温度T条件下对应的开路电路OCV，利用开路电压OCV、电流I和端电压V计算单体电池内阻R。

在其中一个实施例中，所述步骤S2具体为：

若单体电池完全充放电循环次数小于或者等于其老化临界值，采用第一老化-内阻关系式R＝(a1*K²-b1*K+c1)/(K-d1)计算单体电池内阻R，否则采用第二老化-内阻关系式R＝(a2*K²-b2*K+c2)/(K+d2)计算单体电池内阻R，其中，a1、b1、c1、d1、a2、b2、c2和d2均为常数项，K为温度参数。

在其中一个实施例中，所述步骤S3中，

单体电池内阻R与开路电压OCV、电流I和端电压V的关系为：单体电池内阻R＝(开路电压OCV-端电压V)/电流I。

在其中一个实施例中，所述步骤S2的单体电池完全充放电循环次数＝单体电池累积充放电容量/单体电池容量。

在其中一个实施例中，所述温度参数K＝温度T+h，其中h为常数偏移量。

在其中一个实施例中，所述常数偏移量h为40-50之间。

在其中一个实施例中，所述常数偏移量为40。

在其中一个实施例中，所述常数偏移量为50。

在其中一个实施例中，所述预设区间的下限范围为[20％，30％]，所述预设区间的上限范围为[80％，90％]。

在其中一个实施例中，所述预设区间范围为[30％，80％]。

本次技术方案相比于现有技术有以下有益效果：

1.采用SOC值分段的方式计算单体电池内阻，节约计算资源，提高运算效率。

2.充分考虑单体电池温度和单体电池老化程度两大因素对单体电池内阻的影响，使计算出来的单体电池内阻结果更为接近真实单体电池内阻，防止电池管理系统误判。

附图说明

图1为不同温度下单体电池LG 18650的内阻与SOC值的变化示意图；

图2为不同SOC值下单体电池LG 18650的内阻与温度的变化示意图；

图3为老化前后不同SOC值状态下单体电池LG 18650的内阻与温度变化示意图；

图4为单体电池内阻计算方法流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1、图2和图3所示的都为单体电池LG 18650内阻-SOC-温度关系曲线图，需要说明的是，图1、图2和图3都是通过采集大量的单体电池LG 18650特性数据拟合出来的曲线图。从图1中可以看出，SOC在一定区间内，单体电池LG 18650内阻的几乎是恒定不变的，在该区间内单体电池LG 18650内阻阻值仅随温度变化而变化。从图2中可以看出，在不同SOC值下，单体电池LG 18650内阻与温度的关系曲线基本一致，线性变化较好。如图3，在SOC值为30％的曲线有两条，分别为老化前SOC值为30％的曲线和老化后SOC值为30％的曲线，可以看出，老化前SOC值为30％的曲线对应的内阻和老化后SOC值为30％的曲线对应的单体电池内阻已经发生明显的差异变化，证明单体电池LG 18650内阻会随着电池老化程度而发生明显的差异变化。

如图4所示为电池内阻计算方法流程图，包括以下步骤：

进一步地，所述步骤S2具体为：

进一步地，所述步骤S3中，

进一步地，所述步骤S2的单体电池完全充放电循环次数＝单体电池累积充放电容量/单体电池容量。

进一步地，所述温度参数K＝温度T+h，其中h为常数偏移量。

进一步地，所述常数偏移量h为40-50之间。

进一步地，所述常数偏移量为40。

进一步地，所述常数偏移量为50。

进一步地，所述预设区间的下限范围为[20％，30％]，所述预设区间的上限范围为[80％，90％]。

进一步地，所述预设区间范围为[30％，80％]。

下面结合三个具体的实施例详细说明本次技术方案。

实施例一：

例如单体电池型号LG 18650，单体电池SOC为45％，温度T为35℃，单体电池容量为2AH，单体电池累积放电容量达到400AH，SOC的预设区间为[30％，80％]，老化临界值为完全充放电循环200次。

电池管理系统计算单体电池完全充放电循环次数＝单体电池累计放电容量/单体电池容量＝400AH/2AH＝200次。

电池管理系统判定单体电池SOC处于预设区间[30％，80％]范围内，且单体电池的完全充放电循环次数为200次，等于老化临界值，则电池管理系统采用第一老化-内阻关系式计算单体电池内阻R＝(a1*K²-b1*K+c1)/(K-d1)，其中，a1＝0.4372，b1＝49.2517，c1＝2818.5，d1＝16.4067。

需要说明的是，老化临界值不作数值上的限定，老化临界值会因为选取不同规格的单体电池而发生相应变化。

还需要说明的是，第一老化-内阻关系式中的a1、b1、c1和d1均为常数项，与单体电池特性有关，不作数值上的限定，a1、b1、c1和d1会因为选取不同规格的单体电池而发生相应变化，在实施例一中a1、b1、c1和d1的数值仅仅是单体电池型号为LG 18650且等于老化临界值(即200次)条件下的常数项数值。

实施例二：

例如单体电池型号LG 18650，单体电池SOC为50％，温度T为-5℃，单体电池容量为2AH，单体电池累计放电容量达到500AH，SOC的预设区间为[30％，80％]，老化临界值为完全充放电循环200次。

电池管理系统计算单体电池完全充放电循环次数＝单体电池累计放电容量/单体电池容量＝500AH/2AH＝250次。

电池管理系统判定单体电池SOC处于预设区间[30％，80％]范围内，且单体电池的完全充放电循环次数为250次，大于老化临界值200次，则电池管理系统采用第二老化-内阻关系式计算单体电池内阻R＝(a2*K²-b2*K+c2)/(K+d2)，其中，常数项a2＝2.4168，b1＝364.317，c1＝16907.5，d1＝40.835。

需要说明的是，在实施二中，老化临界值以及常数项a2、b2、c2和d1和实施例一中的老化临界值和常数项a1、b1、c1和d1的概念一致，不作数值上的限定。实施例二中的a2、b2、c2和d2的数值仅仅是单体电池型号为LG 18650且大于老化临界值(即200次)条件下的常数项数值。

实施例三：

例如单体电池型号LG 18650，单体电池SOC为25％，单体电池容量2AH，单体电池累计放电容量200AH，温度T为45℃，端电压为2V，电流I为1A，SOC的预设区间为[30％，80％]，老化临界值为完全充放电循环200次。

电池管理系统计算单体电池完全充放电次数＝单体电池累积放电容量/单体电池容量＝200AH/2AH＝100次。

电池管理系统判定单体电池SOC不处于预设区间[30％，80％]内，如表1所示为单体电池LG 18650在SOC为25％、完全充放电循环次数为100次的条件下温度T与开路电压OCV的对应表数据。电池管理系统获取单体电池的状态数据，在当前单体电池SOC为25％、当前完全充放电循环次数为100次和当前温度T为45℃下通过查找表的方式匹配到的开路电压为3.5537V，利用关系式R＝(开路电压OCV-端电压V)/电流I计算单体电池内阻R。

温度T/℃	开路电压OCV/V
		-10	3.6018
25	3.5608
		45	3.5537

表1单体电池LG 18650温度T与开路电路对应表

需要说明的是，若单体电池所处的SOC和温度T下电池管理系统中没有刚好匹配的特征数据，则通过插值运算得到单体电池SOC和温度T状态下的开路电压数据，插值运算为电池领域惯用的技术手段，在说明书不在详细进行阐述。

本次技术方案在计算电池内阻R时将温度和完全充放电循环次数因素考虑入第一老化-内阻关系式和第二老化-内阻关系中，大大提高计算精度。

需要特别强调的是，在本次说明书中列举的三个实施例中，都是以单体电池为例计算内阻。当然，本技术方案可以扩展到对电池包内阻和电池模组内阻的计算。不同在于，老化临界值以及第一老化-内阻关系式和第二老化-内阻关系式的常数项需要进行相应调整。具体不作数值限定，同样会因为选取不同的规格的电池包和不同的电池模组而发生相应变化。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种电池内阻计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S3、通过查找表的方式匹配当前单体电池SOC、当前单体电池完全充放电循环次数和当前温度T条件下对应的开路电路OCV，利用开路电压OCV、电流I和端电压V计算单体电池内阻R；

所述步骤S2具体为：

2.根据权利要求1所述的电池内阻计算方法，其特征在于，所述步骤S3中，

3.根据权利要求1所述的电池内阻计算方法，其特征在于，所述步骤S2的单体电池完全充放电循环次数＝单体电池累积充放电容量/单体电池容量。

4.根据权利要求1所述的电池内阻计算方法，其特征在于，所述温度参数K＝温度T+h，其中h为常数偏移量。

5.根据权利要求4所述的电池内阻计算方法，其特征在于，所述常数偏移量为40。

6.根据权利要求4所述的电池内阻计算方法，其特征在于，所述常数偏移量为50。

7.根据权利要求1所述的电池内阻计算方法，其特征在于，所述预设区间的下限范围为[20％，30％]，所述预设区间的上限范围为[80％，90％]。

8.根据权利要求7所述的电池内阻计算方法，其特征在于，所述预设区间范围为[30％，80％]。