CN112415399A - 电池单体ocv-soc曲线修正方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池单体OCV‑SOC曲线修正方法、设备及存储介质，其方法包括：检测老化电池单体的第一测试关系式；建立老化电池单体的第一构造关系式；将放电截止电压和充电截止电压分别代入第一测试关系式和第一构造关系式，得到第一荷电状态值和第二荷电状态值、第三荷电状态值和第四荷电状态值；将第一荷电状态值、第二荷电状态值、第三荷电状态值和第四荷电状态值对应的电池容量进行计算，以得到总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量，并修正第一测试关系式，以得到最终测试关系式。本发明通过低端未放出容量和高端未充入容量修正第一测试关系式，得到符合老化电池单体的最终测试关系式，以便于电池管理。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，尤其是涉及一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法、设备及存储介质。
背景技术
面对严峻的能源危机与环境问题，通过推动新能源汽车的发展以减少碳排放和降低化石能源消耗。其中，动力锂离子电池系统是新能源汽车的核心关键部件之一，也是限制其发展的技术瓶颈。
目前，由于电池电压和功率等级的限制，在实际实用中需要将大量的电池单体串并联以满足车辆功率和能量的需求。通过电池单体串联并形成的电池组需要检测电池的内部容量，因此需要检测每一个电池单体的系统状态，且电池系统状态包括荷电状态(SOC)、功率状态(SOP)和健康状态(SOH)。其中需要检测电池单体内的荷电状态值和开路电压之间的关系，以便于根据每一个电池单体荷电状态值和开路电压的关系以准确地计算出整个电池组关于荷电状态值和开路电压之间的关系式，以根据关系式精确地计算出任意时刻电池组的荷电状态值。但是随着电池组内电池单体的老化，电池单体关于荷电状态值和开路电压也发生变化，由于在实际使用过程中电池单体无法实现充满和放完，也就无法得知电池单体的起始荷电状态值和终止荷电状态值，因此直接检测出老化的电池单体上的荷电状态值和开路电压之间的关系式不准确，不利于电池组的管理。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法，能够根据低端未放出容量和高端未充入容量修正第一测试关系式，得到更加符合老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的最终测试关系式。
本发明还提出一种电池单体OCV-SOC曲线修正设备。
本发明还提出一种计算机可读存储介质。
第一方面，本发明的一个实施例提供了一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法，包括：
检测老化电池单体的开路电压和电池容量之间的关系，以得到第一关系式，将所述第一关系式转换为第一测试关系式；
建立所述老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第一构造关系式；
将放电截止电压和充电截止电压代入所述第一测试关系式，以得到第一荷电状态值和第二荷电状态值；将所述放电截止电压和所述充电截止电压代入所述第一构造关系式，以得到第三荷电状态值和第四荷电状态值；
将所述第一荷电状态值、所述第二荷电状态值、所述第三荷电状态值和所述第四荷电状态值对应的电池容量进行计算，以得到总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量；
根据所述总放电容量、所述低端未放出容量、所述高端未充入容量修正所述第一测试关系式，以得到最终测试关系式。
本发明实施例的一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法至少具有如下有益效果：通过将第一构造关系式和第一测试关系式分别代入充电截止电压和放电截止电压得到第一荷电状态值、第二荷电状态值、第三荷电状态值和第四荷电状态值，然后根据第一荷电状态值、第二荷电状态值、第三荷电状态值和第四荷电状态值得到总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量，通过总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量进行计算以修正第一测试关系式，得到最终测试关系式，根据多个老化电池单体的最终测试关系式判断出异常的老化电池单体，以对电池组内的各个老化电池单体进行合理管理。
根据本发明的另一些实施例的一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法，根据所述总放电容量、所述低端未放出容量、所述高端未充入容量修正所述第一测试关系式，以得到最终测试关系式，具体包括：
根据所述低端未放出容量、所述总放电容量和所述高端未充入容量求和，以得到最大可用容量；
获取任意时刻放电容量并和所述高端未充入容量进行计算，以得到任意时刻的荷电状态值；
根据所述任意时刻的荷电状态值与所述任意时刻的放电容量之间的关系，以得到最终测试关系式。
根据本发明的另一些实施例的一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法，所述建立老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第一构造关系式，具体包括：
获取全新电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第二测试关系式；
根据所述第二测试关系式，确定所述全新电池单体上正负电极关于荷电状态值和开路电压之间的第二构造关系式和第三构造关系式；
根据损失参数、所述第二构造关系式和所述第三构造关系式，确定所述第一构造关系式。
根据本发明的另一些实施例的一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法，所述根据所述第二测试关系式确定全新电池单体上正负电极关于荷电状态值和开路电压之间的第二构造关系式和第三构造关系式，具体包括；
获取所述全新电池单体上正负极电极关于荷电状态值和开路电压之间的第三测试关系式和第四测试关系式；
根据所述第三测试关系式和正极参数确定第五构造关系式；
根据所述第四测试关系式和负极参数确定第六构造关系式；
将所述第五构造关系式和所述第六构造关系式相减，得到全新电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第七构造关系式；
根据所述第七构造关系式和所述第二测试关系式，确定所述第二构造关系式和所述第三构造关系式。
根据本发明的另一些实施例的一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法，所述根据所述第一荷电状态值、所述第二荷电状态值、所述第三荷电状态值和所述第四荷电状态值对应的电池容量，以得到总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量，具体包括：
将所述第三荷电状态值和所述第四荷电状态值对应的电池容量相减，得到总放电容量；
将所述第一荷电状态值和所述第三荷电状态值对应的电池容量相减，得到低端未放出容量；
将所述第二荷电状态值和所述第四荷电状态值对应的电池容量相减，得到高端未充入容量。
根据本发明的另一些实施例的一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法，所述获取全新电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第二测试关系式，具体包括：
将所述全新电池单体以预设倍率的恒流进行充放电；
根据充放电过程中的荷电状态值与开路电压之间的变化，得到所述第二测试关系式。
根据本发明的另一些实施例的一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法，还包括：
预设若干动态测试工况和误差范围；
根据若干动态测试工况以获取若干所述最终测试关系式；
若干所述最终测试关系式之间的误差在所述误差范围内，所述最终测试关系式为有效测试关系式。
根据本发明的另一些实施例的一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法，所述损失参数、所述第二构造关系式和所述第三构造关系式根据粒子群算法或蚁群算法进行拟合确定所述第一构造关系式，所述第七构造关系式和所述第二测试关系式根据粒子群算法或蚁群算法进行拟合确定第二构造关系式和第三构造关系式。
第二方面，本发明的一个实施例提供了一种电池单体OCV-SOC曲线修正设备，包括：
至少一个处理器，以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面任一项所述的电池单体OCV-SOC曲线修正方法。
本发明实施例的一种电池单体OCV-SOC曲线修正设备至少具有如下有益效果：通过处理器执行第一方面的电池性能检测方法，使得该方法执行简易，操作方便。
第三方面，本发明的一个实施例提供了所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面所述的电池单体OCV-SOC曲线修正方法。
本发明实施例的一种计算机可读存储介质至少具有如下有益效果：通过计算机可读存储介质执行第一方面的电池单体OCV-SOC曲线修正方法，使得该方法执行简易，操作方便。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的一具体实施例流程示意图；
图2是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的另一具体实施例流程示意图；
图3是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的另一具体实施例流程示意图；
图4是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的另一具体实施例流程示意图；
图5是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的另一具体实施例流程示意图；
图6是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的另一具体实施例流程示意图；
图7是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的另一具体实施例流程示意图；
图8是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的一具体实施例中单体电芯低端未放出容量与高端未充入容量计算示意图；
图9是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的另一具体实施例流程示意图；
图10是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的一具体实施例中最终测试关系式的示意图；
图11是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的一具体实施例中第一测试关系式的示意图；
图12是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的另一具体实施例流程示意图；
图13是本发明实施例中电池单体OCV-SOC曲线修正方法的一具体实施例中不同动态工况放电条件下若干最终测试示意图的对比示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
随着电池单体的老化，老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间关系式会发现明显的变化，且关系式的变化会跟电池老化的程度相关，因此根据该关系式无法准确地获取该老化电池的荷电状态值和开路电压。为了修正老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式，目前已有基于等效电路模型，利用扩展卡曼滤波或递归最小二乘法从电池管理系统在线采集到电池单一动态工况放电数据中识别出开路电路随电池容量变化的关系式，但是由于各个电池单体之间存在不一致性以及较大的充放电倍率导致的极化现象，在实际使用过程中电池组内电池单体无法实现充满和完全放完，也就无法辨识出电池单体关于开路电压和电池容量之间的关系式对应的起始荷电状态值和终止荷电状态值。因此，无法准确得到电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式，不利于电池系统荷电状态(SOC)、功率状态(SOP)和健康状态(SOH)估计精度的提升，以及耐久性管理的实现。
本申请公开了一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法，根据电池单体的老化状态定期修正电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式，以得到准确的荷电状态值和开路电压之间的关系式，有利于电池组的管理。
参照图1，本发明实施例公开了一种电池单体OCV-SOC曲线修正方法，其具体包括步骤：
S100、检测老化电池单体的开路电压和电池容量之间的关系，以得到第一关系式，将第一关系式转换为第一测试关系式。
其中，获取老化电池单体的开路电压以及开路电压对应的电池容量，通过将开路电压和电池容量之间的数据进行拟合以得到第一关系式，且通过第一关系式直接转变为老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第一测试关系式。
S200、建立老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第一构造关系式。
其中，不同的荷电状态值对应的开路电压不同，因此通过建立老化电池单体的第一构造关系式，能够得到一般老化电池单体在不同荷电状态值对应不同开路电压的第一构造关系式，且第一构造关系式为理论下老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式。
S300、将放电截止电压和充电截止电压代入第一测试关系式，以得到第一荷电状态值和第二荷电状态值；将放电截止电压和充电截止电压代入第一构造关系式，以得到第三荷电状态值和第四荷电状态值。
将放电截止电压代入第一测试关系式能够得到第一荷电状态值，也即实际上完全放电后的电荷状态值。将充电截止电压代入第一测试关系式得到第二荷电状态值，也即实际上完全充电后的电荷状态值。将放电截止电压代入第一构造关系式得到第三荷电状态值，也即理论上完全放电后的荷电状态值。将充电截止电压代入第二构造关系式得到第四荷电状态值，也即理论上完全充电后的荷电状态值。通过获取第一荷电状态值、第二荷电状态值、第三荷电状态值和第四荷电状态值，能够判断出实际上完全充放电后的荷电状态值与理论上充放电荷电状态值之间的区别。
S400、将第一荷电状态值、第二荷电状态值、第三荷电状态值和第四荷电状态值对应的电池容量进行计算，以得到总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量。
由于第一荷电状态值和第二荷电状态值为老化电池单体实际上充放电后的荷电状态值，第三荷电状态值和第四荷电状态值为理论上充电放电后的荷电状态值。因此，将第一荷电状态值、第二荷电状态值、第三荷电状态值和第四荷电状态值对应的电池容量进行计算，计算得到老化电池单体的总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量。
S500、根据总放电容量、低端未放出容量、高端未充入容量修正第一测试关系式，以得到最终测试关系式。
通过实际检测获取开路电压和电池容量的数据以得到老化电池单体关于开路电压和电池容量之间的第一关系式，再将第一关系式转换为老化电池关于荷电状态值和开路电压之间的第一测试关系式。同时建立老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第一构造关系式，以得到理论上老化电池单体的荷电状态值和开路电压之间的关系式。根据放电截止电压和充电截止电压分别代入到第一测试关系式和第二构造关系式，以得到实际上充放电后的荷电状态值和理论上充放电后的荷电状态值，再将该荷电状态值对应的电池量能够得到总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量。因此根据总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量对第一测试关系式进行修正，修正后得到老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的最终测试关系式。根据最终测试关系式能够准确得到老化电池单体的荷电状态值和开路电压之间的关系，进行电池组内各个老化电池单体进行合理管理，以便于识别出电池组内是否存在异常的老化电池单体。
参照图2，在一些实施例中，步骤S100具体包括：
S110、获取老化电池单体上不同开路电压对应不同的电池容量的数据，将该数据进行拟合，得到第一关系式；
S120、根据第一关系式转换为老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第一测试关系式。
其中，基于电池系统试车使用过程中由电池管理系统采集各个老化电池单体再动态工况下放电的电压电流数据，然后利用扩展卡曼滤算法和一阶等效电路模型，辨识出各个老化电池单体关于开路电压和电池容量之间的第一关系式，同时假设第一关系式高低两个端点对应的老化电池单体的荷电状态值为1和0，然后将第一关系式转换为第一测试关系式，以得到老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式。
在一些实施例中，参照图3，步骤S200具体包括：
S210、获取全新电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第二测试关系式。
其中，估计电池组内各个老化电池单体在全生命周期任一时刻的最大可用容量和工作荷电状态区间的不一致性，需要对待估计该老化电池单体同一批生产的一个全新电池单体进行测试。对全新电池单体进行完全充满和放空，然后得到全新电池单体在不同的荷电状态值下对应的开路电压，然后根据荷电状态值和开路电压之间的关系得到第二测试关系式。
S220、根据第二测试关系式，确定全新电池单体上正负电极关于荷电状态值和开路电压之间的第二构造关系式和第三构造关系式。
其中，第二构造关系式和第三构造关系式为理论上全新电池单体的正负电极关于荷电状态值和开路电压之间的关系式。其中，全新电池单体的容量和全新电池单体的正负电极相关，也即第二构造关系式和第三构造关系式相减得到第二测试关系式，因此通过第二测试关系式能够得到准确的第二构造关系式和第三构造关系式。
S230、根据损失参数、第二构造关系式和第三构造关系式，确定第一构造关系式。
其中，老化电池单体主要由于可用锂离子损失、正极活性材料损失和负极活性材料损失所导致，且可用锂离子损失、正极活性材料损失和负极活性材料损失统一未损失参数。因此根据损失参数和全新电池单体之间的关系即可得到老化电池单体的理论关系式。因此根据第二构造关系式和第三构造关系式能够得到第四构造关系式，第四构造关系式也即理论上老化电池单体关于荷电状态值和开路电路之间的关系式，所以第四构造关系式和第一构造关系式相同。
由于第一测试关系式为测试老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式，而通过将第一测试关系式和第四构造关系式相互逼近，也即使得第四构造关系式和第一测试关系式进行对齐，使得第四构造关系式与第一测试关系式相互拟合。其中，第一测试关系式和第四构造关系式通过粒子群或蚁群算法进行拟合，以第一测试关系式和第四构造关系式之间的误差最小为优化目标，计算得到损失参数的具体值，也即定量辨识出该老化电池单体在当前老化状态下所遭受的正负极活性材料损失程度和可用锂离子损失程度。
通过计算出损失参数的具体值后代入第二构造关系式和第三构造关系式得到第一构造关系式，且第一构造关系式也即第四构造关系式，第一构造关系式相当于该老化电池单体在当前老化状态下荷电状态值和开路电压之间的关系式。
通过根据全新电池单体的第二测试关系式，然后得到全新电池单体的正负电极关于荷电状态值和开路电压之间的第二构造关系式和第三构造关系式。其中，老化电池单体与全新电池单体的区别在于受到可用锂离子损失和正负极活性材料损失的影响，因此通过损失参数、第二构造关系式和第三构造关系式能够得到第四构造关系式，也即理论上老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式。通过将第四构造关系式和第一测试关系式相互拟合实现对齐，以得到当前老化电池单体的损失参数得具体值，因此通过损失参数得具体值代入第四构造关系式能够计算出符合理论上该老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第一构造关系式。根据第一构造关系式能够获取在充电截止电压和放电截止电压上对应的荷电状态值，也即获取理论上老化电池单体完全放电后和完全充电后的荷电状态值。将理论上荷电状态值对应的电池容量跟实际测量荷电状态值对应的电池容量相比较，即可得到该老化电池单体高端未充入容量和低端未放出容量。然后通过计算整个电池组内的多个老化电池单体，通过统一分析每一个电池高端未充入容量和低端未放出容量来修正电池组内老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第一测试关系式，以便于根据不一致性对电池组进行合理管理。
在一些实施例中，参照图4，步骤S210具体包括：
S211、将全新电池单体以预设倍率的恒流进行充放电；
S212、根据充放电过程中的荷电状态值和开路电压之间的变化，得到第二测试关系式。
其中，需要对待估计的老化电池单体同一批次的一个全新电池单体进行测试，且主要根据预设倍率的恒流来控制电池进行充电或者放电。在本实施例中预设倍率为0.05C或0.02C，以便于全新电池单体在0.05C或0.02C下的恒流充放电测试。全新电池单体需要完全充满和完全放空，通过在充电过程和放电过程中的荷电状态值和开路电压之间的关系得到第二测试关系式，且第二测试关系式为多个荷电状态值对应的多个开路电压进行拟合得到，则第二测试关系式符合全新电池单体的荷电状态值和开路电压之间的变化。
在一些实施例中，参照图5，步骤S220具体包括：
S221、获取全新电池单体上正负极电极关于荷电状态值和开路电压之间的第三测试关系式和第四测试关系式；
S222、根据第三测试关系式和正极参数确定第五构造关系式；
S223、根据第四测试关系式和负极参数确定第六构造关系式；
S224、将第五构造关系式和第六构造关系式相减，得到全新电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第七构造关系式；
S225、根据第七构造关系式和第二测试关系式，确定第二构造关系式和第三构造关系式。
其中，全新电池单体内设置正负电极，且全新电池单体的开路电压通过正电极的开路电压和负电极的开路电压求差得到，因此，通过第二测试关系式得到准确地第二构造关系式和第三构造关系式需要与正极参数、负极参数相关，且第二构造关系式和第三构造关系式的具体计算步骤如下：
完成全新电池单体的第二测试关系式后，需要将全新电池单体内的正负电极极片取出，然后制作呈正半电池和负半电池，通过对正半电池进行测试以得到正半电池关于荷电状态值和开路电压之间的第三测试关系式，通过对负半电池进行测试以得到负半电池关于荷电状态值和开路电压之间的第四测试关系式。第三测试关系式和第四测试关系式的计算公式具体如下：
式中，OVCPE为正半电池的开路电压，OVCNE为负半电池的开路电压，E0,i和ai为模型参数。
由于正负电极单独测量会有所偏差，因此，需要引入正极参数和负极参数才能将正负电极的关系式匹配全新电池单体的关系式，因此通过第三测试关系式和正极参数得到第五构造关系式，具体公式如下：
SOCPE＝KP*(1-fPE(OCVPE))+SP＝fPE,cell(OCVPE) (3)
式中，Kp、Sp为正极参数。
第四测试关系式与负极参数得到第六构造关系式，且具体公式如下：
SOCNE＝KN*fNE(OCVNE)+SN＝fNE,cell(OCVNE) (4)
式中，Kn、Sn负极参数。
由于全新电池单体的开路电压与正负电极的开路电压相关，因此通过将第五构造关系式和第六构造关系式相减，得到全新电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第七构造关系式的反函数，且第七构造关系式的反函数具体公式如下：
式中，
为构造的全新电池单体的开路电压，SOCcell为全新电池的荷电状态值。
由于第七构造关系式相当于全新电池单体理论上关于开路电压和荷电状态值之间的关系式，且理论上全新电池单体的第七构造关系式与第二测试关系式相同。因此第七构造关系式和第二测试关系式进行拟合，具体地，第七构造关系式和第二测试关系式采用粒子群算法和蚁群算法等寻优算法，以第七构造关系式和第二测试关系式之间的误差最小为优化目标，也即第七构造关系式逼近第二测试关系式。然后得到第七构造关系式的具体公式，根据第七构造关系式能够得到正极参数和负极参数得具体值，也即公式(3)和(4)中的Kp、Kn、Sp和Sn的具体值。根据正极参数和负极参数带入公式(3)和(4)即可得到第二构造关系式和第三构造关系式，且第二构造关系为将正极参数代入第五构造关系式得到，第三构造关系式是通过将负极参数代入第六构造关系式得到，因此，能够得到理论上正负电极关于荷电状态值和开路电压之间的关系式。
在一些实施例中，参照图6，步骤S230具体包括：
S231、根据第二构造关系式和正极损失参数得到第八构造关系式；
S232、根据第三构造关系式、锂离子损失参数和负极损失参数得到第九构造关系式；
S233、根据第八构造关系式和第九构造关系式得到第四构造关系式。
由于损失参数包括：锂离子损失参数、正极损失参数和负极损失参数，且正极损失参数为正极活性材料损失参数，负极损失参数为负极活性材料损失参数。因此，根据第二构造关系式和正极损失参数得到的第八构造关系式具体如下：
式中，LAMPE为正极损失参数。
根据第三构造关系式、负极损失参数和锂离子损失参数得到的第九构造关系式如下：
式中，LLI为锂离子损失参数，LAMNE为负极损失参数。
其中，第八构造关系式相当于老化电池单体的正极电极关于荷电状态值和开路电压之间的关系式，而第九构造关系式相当于老化电池单体的负极电极关于荷电状态值和开路电压之间的关系式。老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式也即第四构造关系式，且第四构造关系式与第八构造关系式、第九构造关系式相关，因此通过以下公式得到第四构造关系式的反函数，且将公式(9)进行反函数即可得到关于荷电状态值和开路电压之间的第四构造关系式。
式中，
为构造的老化电池单体的开路电压。
由于第四构造关系式为老化电池单体理论上关于荷电状态值和开路电压的关系式，通过第四构造关系式和第一测试关系式进行相拟合，也即将第四构造关系式和第一测试关系式相互对齐。其中，第四构造关系式和第一测试关系式通过粒子群或蚁群算法，以第四构造关系式和第一测试关系式之间的误差最小为优化目标，定量辨识出各个电池单体在当前老化状态下所遭受的正负极活性材料损失和可用锂离子损失以得到锂离子损失参数、正极损失参数和负极损失参数的具体值。将锂离子损失参数、正极损失参数和负极损失参数的具体值代入第四构造关系式，得到第一构造关系式。因此计算得到的第一构造关系式符合当前老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式，所以根据第一构造关系式计算出的第一荷电状态值和第二荷电状态值准确。
在一些实施例中，参照图7，步骤S400具体包括:
S410、将第三荷电状态值和第四荷电状态值对应的电池容量相减，得到总放电容量；
S420、将第一荷电状态值和第三荷电状态值对应的电池容量相减，得到低端未放出容量；
S430、将第二荷电状态值和所述第四荷电状态值对应的电池容量相减，得到高端未充入容量。
其中，参照图8，图8中的横坐标为荷电状态值，而纵坐标为开路电压，则第一测试关系式通过“★”表示，而第一构造关系式通过“●”表示，且SOC1为第一荷电状态值，SOC2为第二荷电状态值，SOC3为第三荷电状态值，SOC4为第四荷电状态值。第一荷电状态值为第一构造关系式上与放电截止电压对应的荷电状态值，第二荷电状态值为第一构造关系式上与充电截止电压对应的荷电状态值，第三荷电状态值为第一测试关系式上与放电截止电压对应的荷电状态值，第四荷电状态值为第一测试关系式上与充电截止电压对应的荷电状态值。通过第三荷电状态值和第四荷电状态值对应电池容量的差值得到老化电池单体在动态工况放电过程累计的总放电容量。第一荷电状态值为理论上应该完全放电后的荷电状态值，第三荷电状态值为实际上完全放电后的荷电状态值，因此通过第一荷电状态值和第二荷电状态值对应的电池容量之间的差值计算得到该老化电池单体在放电段端的低端未放出容量。第二荷电状态值为理论上该老化电池单体完全充电后的荷电状态值，而第四荷电状态值为实际上老化电池单体完全充电后的荷电状态值，通过计算第二荷电状态值和第四荷电状态值对应的电池容量之间的差值即可得到该老化电池单体在放电开始前的高端未充入容量。
低端未放出容量和高端未充入容量的具体计算公式为：
Qdisch＝(SOC2-SOC1)*Qd/SOC3-SOC2 (11)
Qch＝(SOC4-SOC3)*Qd/SOC3-SOC2 (12)
式中，SOC1为第一荷电状态值，SOC2为第二荷电状态值，SOC3为第四荷电状态值，SOC4为第五荷电状态值，Qd为总放电容量。
在一些实施例中，参照图9，步骤S500具体包括：
S510、根据低端未放出容量、总放电容量和高端未充入容量求和，以得到最大可用容量；
S520、获取任意时刻放电容量并和高端未充入容量进行计算，以得到任意时刻的荷电状态值；
S530、根据任意时刻的荷电状态值与任意时刻的放电容量之间的关系，以得到最终测试关系式。
由于第一测试关系式上高低两端点对应的荷电状态值假设为1和0，但是实际上第一测试关系上高低两端点的荷电状态值并不准确。通过低端未放出容量和高端未充入容量得到最大可用容量，因此根据实际上测量得到的放电容量、最大放电容量进行计算后，得到当前放电容量对应真实的荷电状态值，且具体计算公式为：
SOC＝1-Q+Qch/(Qdisch+Qd+Qch) (13)
式中，Q为放电容量。
通过低端未放出容量和高端未充入容量，能够通过公式(13)得到任意放电容量真实对应的荷电状态值，因此根据真实的荷电状态值对第一测试关系式进行修正，以得到最终测试关系式。得到最终测试关系式更加符合老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式，以便于根据老化电池单体内的最终测试关系式对整个电池组进行管理，以便于识别出异常的老化电池单体，提高电池组的使用寿命。
其中，参照图10和11，且图10中的曲线为老化电池单体的最终测试关系式，而图11中的曲线为同一个老化电池单体的第一测试关系式，也即实际测试得到的荷电状态值和开路电压的曲线，通过图10和图11可以得到实际测量得到的第一测试关系式和修正后的最终测试关系式具有明显的差异，因此需要定时对第一测试关系式进行修正，以得到更加准确的老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式。
在一些实施例中，参照图12，电池单体OCV-SOC曲线修正方法还包括：
S600、预设若干动态测试工况和误差范围；
S700、根据若干动态测试工况以获取若干最终测试关系式；
S800、若干最终测试关系式之间的误差在误差范围内，最终测试关系式为有效测试关系式。
其中，参照图13，通过根据不同的动态测试工况获取老化电池单体的荷电状态值和开路电压之间的数据，并根据荷电状态值和开路电压之间的关系得到第一测试关系式。通过步骤S200至S500进行修正后第一测试关系式后得到若干最终测试关系式，若干最终关系式之间的差值是否再误差范围内，若差值在误差范围内该最终关系式为有效关系式，若差值不在误差范围内，该最终关系式不可用，需要重新对第一测试关系式进行修正。
下面参考图1至图13以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的电池单体OCV-SOC曲线修正方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。
为了根据电池系统内各老化电池单体的老化状态定期修正其OCV-SOC曲线，需要先对待估计的电池单体同一批次生产的全新电池单体进行测试，将全新电池单体以预设倍率的恒流进行充放电后，得到全新电池单体在不同荷电状态值下对应的开路电压，然后根据荷电状态值和开路电压之间的关系得到第二测试关系式。将全新电池单体内的正负电极片取出，然后制作成正负半电池，然后以相同方式测试得到全新电池单体正负电极的第三测试关系式和第四测试关系式。将第三测试关系式与正极参数进行计算得到第五构造关系式，第四测试关系式与负极参数进行计算得到第六构造关系式，通过第五构造关系式和第六构造关系式使得第三测试关系式和第四测试关系式和全新电池单体的第二测试关系式对齐。将第五构造关系式和第六构造关系式相减得到第七构造关系式，且第七构造关系式为全新电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式。通过将第七构造关系式和第二测试关系式相拟合，使得第七构造关系式与第二测试关系式对齐，使第七构造关系式与第二测试关系式之间的误差最小时，计算得到正极参数和负极参数的具体值，再将正极参数的具体值代入第五构造关系式得到当前老化电池单体单体的第二构造关系式，将负极参数的具体值代入第六构造关系式得到当前老化电池单体单体的第三构造关系式。
计算得到第二构造关系式和第三构造关系式后，将正极损失参数和第二构造关系式进行计算得到第八构造关系式，将锂离子损失参数、负极损失参数和第三构造关系式进行计算得到第九构造关系式，再将第八构造关系式和第九构造关系式相减得到构造出老化电池单体单体关于开路电压和荷电状态值之间的关系式，也即第四构造关系式的反函数，且根据公式(10)，能够计算得到第四构造关系式，也是通过全新电池单体得到第四构造关系式，然后将第四构造关系式和第一测试关系式相互拟合，以第四构造关系式和第一测试关系式之间的误差最小为优化目标，计算得到电池单体在当前老化状态下所遭受的正极损失参数、负极损失参数和锂离子损失参数的具体值。将正极损失参数、负极损失参数和锂离子损失参数的具体值代入第四构造关系式得到电池单体在当前老化状态下的第一构造关系式，也即理论上电池单体在当前老化状态下关于荷电状态值和开路电压之间的关系式。
得到第一构造关系式后，将充电截止电压和放电截止电压代入第一构造关系式得到第一荷电状态值、第二荷电状态值，再将充电截止电压和放电截止电压代入第一测试关系式得到第三荷电状态值、第四荷电状态值。通过第三荷电状态值和第四荷电状态值对应的电池容量之间的差值得到总放电容量。第一荷电状态值和第三荷电状态值之间对应的电池容量为电池单体低端未放出容量，第二荷电状态值和第四荷电状态值之间对应的电池容量为电池单体高端未充入容量。通过将总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量求和得到最大可用容量，然后根据公式(13)能够得到任意放电容量下真是对应的荷电状态值，因此根据真实荷电状态值对第一测试关系式进行修正，以得到最终测试关系式，且最终测试关系式更加符合当前老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的关系式，以便于电池管理。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.电池单体OCV-SOC曲线修正方法，其特征在于，包括：
检测老化电池单体的开路电压和电池容量之间的关系，以得到第一关系式，将所述第一关系式转换为第一测试关系式；
建立所述老化电池单体关于荷电状态值和所述开路电压之间的第一构造关系式；
将放电截止电压代入所述第一测试关系式，得到第一荷电状态值，将充电截止电压代入所述第一测试关系式，得到第二荷电状态值；将所述放电截止电压代入所述第一构造关系式，得到第三荷电状态值，将所述充电截止电压代入所述第一构造关系式，得到第四荷电状态值；
将所述第一荷电状态值、所述第二荷电状态值、所述第三荷电状态值和所述第四荷电状态值对应的电池容量进行计算，以得到总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量；
根据所述总放电容量、所述低端未放出容量、所述高端未充入容量修正所述第一测试关系式，以得到最终测试关系式。
2.根据权利要求1所述的电池单体OCV-SOC曲线修正方法，其特征在于，根据所述总放电容量、所述低端未放出容量、所述高端未充入容量修正所述第一测试关系式，以得到最终测试关系式，具体包括：
根据所述低端未放出容量、所述总放电容量和所述高端未充入容量求和，以得到最大可用容量；
获取任意时刻放电容量并和所述高端未充入容量进行计算，以得到任意时刻的荷电状态值；
根据所述任意时刻的荷电状态值与所述任意时刻的放电容量之间的关系，以得到最终测试关系式。
3.根据权利要求1所述的电池单体OCV-SOC曲线修正方法，其特征在于，所述建立老化电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第一构造关系式，具体包括：
获取全新电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第二测试关系式；
根据所述第二测试关系式，确定所述全新电池单体上正负电极关于荷电状态值和开路电压之间的第二构造关系式和第三构造关系式；
根据损失参数、所述第二构造关系式和所述第三构造关系式，确定所述第一构造关系式。
4.根据权利要求3所述的电池单体OCV-SOC曲线修正方法，其特征在于，所述根据所述第二测试关系式确定全新电池单体上正负电极关于荷电状态值和开路电压之间的第二构造关系式和第三构造关系式，具体包括；
获取所述全新电池单体上正负极电极关于荷电状态值和开路电压之间的第三测试关系式和第四测试关系式；
根据所述第三测试关系式和正极参数确定第五构造关系式；
根据所述第四测试关系式和负极参数确定第六构造关系式；
将所述第五构造关系式和所述第六构造关系式相减，得到全新电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第七构造关系式；
根据所述第七构造关系式和所述第二测试关系式，确定所述第二构造关系式和所述第三构造关系式。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电池单体OCV-SOC曲线修正方法，其特征在于，所述根据所述第一荷电状态值、所述第二荷电状态值、所述第三荷电状态值和所述第四荷电状态值对应的电池容量，以得到总放电容量、低端未放出容量和高端未充入容量，具体包括：
将所述第三荷电状态值和所述第四荷电状态值对应的电池容量相减，得到总放电容量；
将所述第一荷电状态值和所述第三荷电状态值对应的电池容量相减，得到低端未放出容量；
将所述第二荷电状态值和所述第四荷电状态值对应的电池容量相减，得到高端未充入容量。
6.根据权利要求3所述的电池单体OCV-SOC曲线修正方法，其特征在于，所述获取全新电池单体关于荷电状态值和开路电压之间的第二测试关系式，具体包括：
将所述全新电池单体以预设倍率的恒流进行充放电；
根据充放电过程中的荷电状态值与开路电压之间的变化，得到所述第二测试关系式。
7.根据权利要求1至4任一项所述的电池单体OCV-SOC曲线修正方法，其特征在于，还包括：
预设若干动态测试工况和误差范围；
根据若干动态测试工况以获取若干所述最终测试关系式；
若干所述最终测试关系式之间的误差在所述误差范围内，所述最终测试关系式为有效测试关系式。
8.根据权利要求4所述的电池单体OCV-SOC曲线修正方法，其特征在于，所述损失参数、所述第二构造关系式和所述第三构造关系式根据粒子群算法或蚁群算法进行拟合确定所述第一构造关系式，所述第七构造关系式和所述第二测试关系式根据粒子群算法或蚁群算法进行拟合确定第二构造关系式和第三构造关系式。
9.一种电池单体OCV-SOC曲线修正设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器，以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8任一项所述的电池单体OCV-SOC曲线修正方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至8任一项所述的电池单体OCV-SOC曲线修正方法。
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