CN108802625A - 一种二次利用电池的soc自适应修正方法 - Google Patents

一种二次利用电池的soc自适应修正方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108802625A
CN108802625A CN201810634719.9A CN201810634719A CN108802625A CN 108802625 A CN108802625 A CN 108802625A CN 201810634719 A CN201810634719 A CN 201810634719A CN 108802625 A CN108802625 A CN 108802625A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
active volume
soc
current
secondary use
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810634719.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108802625B (zh
Inventor
吴盛军
刘建坤
袁晓冬
周前
汪成根
李强
费骏韬
付慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd, Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201810634719.9A priority Critical patent/CN108802625B/zh
Publication of CN108802625A publication Critical patent/CN108802625A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108802625B publication Critical patent/CN108802625B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，包括步骤：1)获取指定电压范围内电池运行数据；2)分析电池运行数据，采用安时积分法计算放电倍率电流Ia下电池的可用容量Ca，根据电池的电流‑容量曲线计算电池在标准电流I0下的等效可用容量C'a；3)计算电池可用容量的衰减变化率，在正常范围内则更新电池在标准电流I0下可用容量C'0＝C'a，超过正常范围则不更新，并报异常告警；4)利用标准电流I0下电池的可用容量C'0和初始可用容量计算SOC修正系数k，并更新电池SOC的修正系数。本发明提高了电池SOC估计的准确性。

Description

一种二次利用电池的SOC自适应修正方法
技术领域
本发明属于电池SOC估计技术领域，具体涉及一种二次利用电池的SOC自适应修正方法。
背景技术
电动汽车动力电池的性能随着使用次数的增加而衰减，将不再适合作为动力电池继续使用，退役的动力电池仍有可观的容量和利用价值，通过回收筛选重组可将退役电池应用到对功率和容量性能要求较低的储能应用场景，如数据中心、备用电源、储能电站等，进行退役动力电池的二次利用。
电池规格概念：单体电池，电池组，电池包，电池系统，几个单体电池串联或并联成电池组，几个电池组串并联成电池包，一个或几个电池包组成电池系统，电池系统针对一个完整功能的对象，比如一辆电动汽车上的电池可以称为电池系统。
SOC全称是State of Charge，荷电状态，也叫剩余电量(即可用容量)，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0～1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。退役电池二次利用时一致性较差和容量衰减问题会导致电池可用容量不断减少，影响电池SOC估计准确性。从根本上解决电池可用容量变化导致的SOC估计不准确问题，需要准确评估电池的可用容量，并在SOC估计中更新可用容量。目前，开路电压法、安时积分法和卡尔曼滤波法等常见的SOC估计方法在应对可用容量衰减导致的估计不准确问题效果不好，针对二次利用电池的SOC估计准确性问题需要加强研究。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，解决了目前电动汽车等退役电池二次利用时电池容量衰减及一致性差造成电池SOC估计不准确的问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：包括步骤：
1)获取指定电压范围内电池运行数据；
2)分析电池运行数据，采用安时积分法计算放电倍率电流Ia下电池的可用容量Ca，根据电池的电流-容量曲线计算电池在标准电流I0下的等效可用容量C'a；
3)计算电池可用容量的衰减变化率，在正常范围内则更新电池在标准电流I0下可用容量C'0＝C'a，超过正常范围则不更新，并报异常告警；
4)利用标准电流I0下电池的可用容量C'0和初始可用容量计算SOC修正系数k，并更新电池SOC的修正系数。
前述的一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：所述步骤1)具体为：根据电池生厂商的截止电压推荐值设定单体电池运行电压的上下限保护值，将电池管理系统保护修改为单体电池运行电压上下限保护；利用电池管理系统实时监测电池运行过程，记录电池从电压上限到电压下限运行数据。
前述的一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：所述电池运行数据包括所有单体电池电压、电池系统的电池电流、电压和功率。
前述的一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：所述步骤2)具体为：
放电电流倍率Ia下电池的可用容量Ca计算公式为：
式中，t表示电池从电压上限到电压下限的放电时间；
根据电池的放电电流-容量曲线，分别计算标准电流I0下电池的初始可用容量C0与倍率电流Ia下电池的初始可用容量Ca0，然后由Ca等效计算标准电流I0下电池的等效可用容量C'a，计算公式为：
前述的一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：所述电池可用容量的衰减变化率，计算公式为：
式中，γ是正常情况下电池可用容量的最大变化率，C'0是标准电流I0下电池的可用容量，初始值为C0。
前述的一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：所述SOC修正系数k计算公式为：
C0为标准电流I0下电池的初始可用容量。
本发明具有的有益效果：从电池实际运行过程采集运行数据，利用所采集的数据计算当前电池的可用容量，具有准确和针对性强的特点；按照电池的电流-容量曲线计算标准条件下电池的等效可用容量进行可用容量变化率分析，通过等效计算提高了变化率计算的准确性；此电池SOC自适应修正方法可解决因电池可用容量衰减导致的SOC估计不准确问题，所述方法具有极高的参考价值。
附图说明
图1是本发明方法流程图；
图2是某电池(100Ah)的放电电流-容量曲线图；
图3是某电池恒流放电时SOC修正前后曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，包括以下步骤：
1)根据电池生厂商的截止电压推荐值设定单体电池运行电压的上下限保护值，将电池管理系统保护修改为单体电池运行电压上下限保护；利用电池管理系统实时监测电池运行过程，记录电池从电压上限到电压下限运行数据，电池运行数据包括所有单体电池电压、电池系统的电池电流、电压和功率。此处不参考电池SOC进行放电运行是因为电池容量衰减后SOC已不准确，参考电池SOC放电不能反映电池的实际可用容量。
2)分析电池运行数据，提取含有单体电池从电压上限放电到电压下限的电流有效数据，利用安时积分法计算此过程电池系统的放电能量，即放电倍率电流Ia下电池的可用容量Ca：
式中，t表示电池从电压上限到电压下限的放电时间；
可用容量等效计算，根据电池的放电电流-容量曲线(由厂家提供或者测量得到)，如图2所示，分别计算标准电流I0(额定放电电流或厂家推荐放电电流值)下电池的初始可用容量C0与倍率电流Ia下电池的初始可用容量Ca0(从放电电流-容量曲线读取，或拟合曲线公式计算)，然后由Ca等效计算标准电流I0下电池的等效可用容量C'a；
由于无法获取电池容量衰减过程中所有的放电电流-容量曲线，这里容量等效计算考虑正常情况下(正常使用情况下，不考虑电池失效、极端条件等电池容量突然衰减的情况)电池容量衰减，标准电流I0和倍率电流Ia下电池容量采用等比例衰减计算，计算公式如下：
3)电池可用容量衰减是一个渐变过程，正常情况下电池可用容量衰减变化率较小。当电池失效或电池系统故障时电池可用容量变化较大，电池可用容量衰减变化率计算公式如下：
式中，γ是正常情况下电池可用容量的最大变化率，如10％，C'0是标准电流I0下电池的可用容量，初始值为C0；
若电池可用容量衰减变化率在正常范围γ内则更新电池可用容量C'0＝C'a；若超过正常范围γ则不更新，并报异常告警；
4)电池可用容量衰减后，利用标准电流I0下电池的可用容量C'0和标准电流I0下电池的初始可用容量C0计算SOC修正系数k，在原电池管理系统的SOC基础上，乘以SOC修正系数k即为修正后电池的SOC，SOC修正系数k为：
图3是某电池恒流放电时SOC修正前后曲线，电池额定容量为100Ah，循环使用后电池容量衰减至90Ah，在充满状态以1C(100A)电流恒流放电，放电54分钟电池储存的能量全部释放，此时未修正的SOC为10％，修正的SOC为0％。从图3可以看出电池SOC修正前与修正后的差值随着放电深度的增加而增大，这解释了实际工程中旧电池SOC较低时无法放电的情况，因电池可用容量减少导致的SOC估算不准确，通过更新可用容量修正SOC可提高估算准确性。
本发明从电池实际运行过程采集运行数据，利用所采集的数据计算当前电池的可用容量，具有准确和针对性强的特点；按照电池的电流-容量曲线计算标准条件下电池的等效可用容量进行可用容量衰减变化率分析，通过等效计算提高了变化率计算的准确性；此电池SOC自适应修正方法可解决因电池可用容量衰减导致的SOC估计不准确问题，所述方法具有极高的参考价值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：包括步骤：
1)获取指定电压范围内电池运行数据；
2)分析电池运行数据，采用安时积分法计算放电倍率电流Ia下电池的可用容量Ca，根据电池的电流-容量曲线计算电池在标准电流I0下的等效可用容量C'a；
3)计算电池可用容量的衰减变化率，在正常范围内则更新电池在标准电流I0下可用容量C'0＝C'a，超过正常范围则不更新，并报异常告警；
4)利用标准电流I0下电池的可用容量C'0和初始可用容量计算SOC修正系数k，并更新电池SOC的修正系数。
2.根据权利要求1所述的一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：所述步骤1)具体为：根据电池生厂商的截止电压推荐值设定单体电池运行电压的上下限保护值，将电池管理系统保护修改为单体电池运行电压上下限保护；利用电池管理系统实时监测电池运行过程，记录电池从电压上限到电压下限运行数据。
3.根据权利要求1所述的一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：所述电池运行数据包括所有单体电池电压、电池系统的电池电流、电压和功率。
4.根据权利要求1所述的一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：所述步骤2)具体为：
放电倍率电流Ia下电池的可用容量Ca计算公式为：
式中，t表示电池从电压上限到电压下限的放电时间；
根据电池的放电电流-容量曲线，分别计算标准电流I0下电池的初始可用容量C0与倍率电流Ia下电池的初始可用容量Ca0，然后由Ca等效计算标准电流I0下电池的等效可用容量C'a，计算公式为：
5.根据权利要求1所述的一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：所述电池可用容量的衰减变化率，计算公式为：
式中，γ是正常情况下电池可用容量的最大变化率，C'0是标准电流I0下电池的可用容量，初始值为C0。
6.根据权利要求1所述的一种二次利用电池的SOC自适应修正方法，其特征在于：所述SOC修正系数k计算公式为：
C0为标准电流I0下电池的初始可用容量。
CN201810634719.9A 2018-06-20 2018-06-20 一种二次利用电池的soc自适应修正方法 Active CN108802625B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810634719.9A CN108802625B (zh) 2018-06-20 2018-06-20 一种二次利用电池的soc自适应修正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810634719.9A CN108802625B (zh) 2018-06-20 2018-06-20 一种二次利用电池的soc自适应修正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108802625A true CN108802625A (zh) 2018-11-13
CN108802625B CN108802625B (zh) 2020-11-10

Family

ID=64083716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810634719.9A Active CN108802625B (zh) 2018-06-20 2018-06-20 一种二次利用电池的soc自适应修正方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108802625B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109342959A (zh) * 2018-12-11 2019-02-15 桑顿新能源科技有限公司 一种解决电池不同使用容量需求的soc估算方法
CN109557474A (zh) * 2018-11-22 2019-04-02 北京新能源汽车股份有限公司 一种动力电池的荷电状态的修正方法、装置及设备
CN110376525A (zh) * 2019-07-29 2019-10-25 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种评价退役磷酸铁锂电池寿命衰减性能的方法
CN111413625A (zh) * 2020-04-16 2020-07-14 创新奇智(上海)科技有限公司 一种获取测试电流的方法以及装置
CN111446514A (zh) * 2020-03-17 2020-07-24 上海理工大学 伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法
CN111976542A (zh) * 2020-09-01 2020-11-24 广东高标电子科技有限公司 一种电动车的铅酸电池soc估算方法和装置
WO2021142676A1 (zh) * 2020-01-15 2021-07-22 深圳市大疆创新科技有限公司 电池异常检测方法、系统、电池和可移动平台
CN115616434A (zh) * 2022-09-22 2023-01-17 湖南银杏电池智能管理技术有限公司 一种基于退化模型校准的锂电池soc和soh实时估算方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101212071A (zh) * 2006-12-31 2008-07-02 比亚迪股份有限公司 一种动力电池荷电状态估计方法
WO2010140235A1 (ja) * 2009-06-03 2010-12-09 三菱重工業株式会社 群電池充電率演算装置、群電池充電率演算方法、プログラム、及び群電池ｓｏｃ表示装置
CN102540096A (zh) * 2012-01-17 2012-07-04 浙江大学 一种用于磷酸铁锂动力电池剩余容量估算自修正的方法
CN103018679A (zh) * 2012-12-10 2013-04-03 中国科学院广州能源研究所 一种铅酸电池初始荷电状态soc0的估算方法
CN103728566A (zh) * 2013-12-20 2014-04-16 惠州市亿能电子有限公司 一种基于不同温度和倍率充电曲线修正soc的方法
CN105353314A (zh) * 2015-09-30 2016-02-24 盐城工学院 一种并联型电池系统荷电状态估计方法
CN105372594A (zh) * 2014-08-25 2016-03-02 广州汽车集团股份有限公司 一种估算车用动力电池健康状态数值的方法及装置
CN105974320A (zh) * 2016-04-27 2016-09-28 华中科技大学 一种液态或半液态金属电池荷电状态估计方法
CN106443480A (zh) * 2016-11-04 2017-02-22 天津市捷威动力工业有限公司 一种锂离子电池系统soc估算方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101212071A (zh) * 2006-12-31 2008-07-02 比亚迪股份有限公司 一种动力电池荷电状态估计方法
WO2010140235A1 (ja) * 2009-06-03 2010-12-09 三菱重工業株式会社 群電池充電率演算装置、群電池充電率演算方法、プログラム、及び群電池ｓｏｃ表示装置
CN102540096A (zh) * 2012-01-17 2012-07-04 浙江大学 一种用于磷酸铁锂动力电池剩余容量估算自修正的方法
CN103018679A (zh) * 2012-12-10 2013-04-03 中国科学院广州能源研究所 一种铅酸电池初始荷电状态soc0的估算方法
CN103728566A (zh) * 2013-12-20 2014-04-16 惠州市亿能电子有限公司 一种基于不同温度和倍率充电曲线修正soc的方法
CN105372594A (zh) * 2014-08-25 2016-03-02 广州汽车集团股份有限公司 一种估算车用动力电池健康状态数值的方法及装置
CN105353314A (zh) * 2015-09-30 2016-02-24 盐城工学院 一种并联型电池系统荷电状态估计方法
CN105974320A (zh) * 2016-04-27 2016-09-28 华中科技大学 一种液态或半液态金属电池荷电状态估计方法
CN106443480A (zh) * 2016-11-04 2017-02-22 天津市捷威动力工业有限公司 一种锂离子电池系统soc估算方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EDI LEKSONO 等: "State of charge (SoC) estimation on LiFePO4 battery module using Coulomb counting methods with modified Peukert", 《2013 JOINT INTERNATIONAL CONFERENCE ON RURAL INFORMATION & COMMUNICATION TECHNOLOGY AND ELECTRIC-VEHICLE TECHNOLOGY (RICT & ICEV-T)》 *
许兴阳 等: "锂电管理系统SOC估值算法比较分析", 《数字技术与应用》 *
陈曦 等: "一种改进的安时-开路电压估算SOC的方法", 《北京汽车》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109557474A (zh) * 2018-11-22 2019-04-02 北京新能源汽车股份有限公司 一种动力电池的荷电状态的修正方法、装置及设备
CN109557474B (zh) * 2018-11-22 2021-04-23 北京新能源汽车股份有限公司 一种动力电池的荷电状态的修正方法、装置及设备
CN109342959A (zh) * 2018-12-11 2019-02-15 桑顿新能源科技有限公司 一种解决电池不同使用容量需求的soc估算方法
CN110376525A (zh) * 2019-07-29 2019-10-25 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种评价退役磷酸铁锂电池寿命衰减性能的方法
WO2021142676A1 (zh) * 2020-01-15 2021-07-22 深圳市大疆创新科技有限公司 电池异常检测方法、系统、电池和可移动平台
CN111446514A (zh) * 2020-03-17 2020-07-24 上海理工大学 伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法
CN111413625A (zh) * 2020-04-16 2020-07-14 创新奇智(上海)科技有限公司 一种获取测试电流的方法以及装置
CN111976542A (zh) * 2020-09-01 2020-11-24 广东高标电子科技有限公司 一种电动车的铅酸电池soc估算方法和装置
CN115616434A (zh) * 2022-09-22 2023-01-17 湖南银杏电池智能管理技术有限公司 一种基于退化模型校准的锂电池soc和soh实时估算方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108802625B (zh) 2020-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108802625A (zh) 一种二次利用电池的soc自适应修正方法
Bian et al. A model for state-of-health estimation of lithium ion batteries based on charging profiles
CN106443480B (zh) 一种锂离子电池系统soc估算方法
Zheng et al. A novel capacity estimation method for lithium-ion batteries using fusion estimation of charging curve sections and discrete Arrhenius aging model
CN107991623A (zh) 一种考虑温度和老化程度的电池安时积分soc估计方法
CN103969587B (zh) 一种混合动力车用动力电池soc估算方法
CN109507611B (zh) 一种电动汽车的soh修正方法及系统
CN109557477B (zh) 一种电池系统健康状态估算方法
CN109975708B (zh) 一种电池soc的自动在线修正方法
CN102540096B (zh) 一种用于磷酸铁锂动力电池剩余容量估算自修正的方法
CN109946623A (zh) 一种锂电池的soc在线估测方法
CN107247235A (zh) 一种考虑并联电池差异的电池组容量估算方法
CN104502855B (zh) 铅酸蓄电池soh检测方法和系统
CN111239611B (zh) 一种基于单体电池容量校准packsoc的计算方法
CN105609890B (zh) 修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电方法
CN105676135A (zh) 一种特种工程车用动力铅酸电池剩余容量在线估算方法
CN107664751A (zh) 一种蓄电池实时荷电状态的测算方法及测算装置
CN101860056A (zh) 一种基于Map模型的动力锂电池组均衡管理系统
US10073145B2 (en) Method and system for estimating state of charge of battery
CN105659428B (zh) 电池系统
CN108732503A (zh) 一种电池健康状态与电池容量检测方法及装置
CN103267953B (zh) 一种磷酸铁锂动力电池soc的估算方法
CN109061505A (zh) 一种锂电池soh的检测方法
CN106199437A (zh) 电动车蓄电池剩余电量监测方法及其监测系统
CN105866698A (zh) 考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant