CN112505564A - 一种电池soc-ocv曲线的测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池SOC‑OCV曲线的测定方法,包括:S1:在第一预设温度下将待测电池充电至电压上限或者将待测电池放电至电压下限;S2:在第二预设温度下静置待测电池,且静置时长为预设时长;S3:待测电池的电压为电压上限时,以预设电流对待测电池进行放电至电压下限;待测电池的电压为电压下限时,以预设电流对待测电池进行充电至电压上限,预设电流小于等于0.01C;S4:根据容量电压曲线关系,确定步骤S3过程中待测电池的荷电状态与待测电池的两端电压的关系,得出待测电池的SOC‑OCV曲线。测定方法无需标定容量,能够充分消除电池充放电导致的电池温升和极化带来的不利影响,提升了曲线的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池的SOC-OCV曲线的测定方法。
背景技术
在电池使用过程中,荷电状态(state of charge,简称SOC)为当前状态下所能提供的实际电量与完全充满电的状态下所能提供电量的比值,是一个非常重要的指标。对于纯电动汽车来说,准确的SOC估算是保证动力电池在工作范围内充、放电的主要依据。开路电压(open-circuit voltage,简称OCV)为电池在长时间静置后电池两端的电压。在一定的温度下,电池的荷电状态与开路电压呈一一对应的关系。
一般认为开路电压不受充放电电流的影响,仅与电池的材料体系和荷电状态相关。但在实际的测试过程中开路电压在很大程度上受到电流大小,温度高低的影响,也就是受到电池极化的影响。
目前的SOC-OCV测试方法,先以特定电流,在待测温度下对电池进行定容,取一次或多次放电容量的均值作为电池标定容量,以定容容量为基准,每间隔一定容量,调整电池的SOC,充分静置后测量一次电池的开路电压,直至电池达到空电状态,每个点一一对应,即成为电池在该温度下的SOC-OCV曲线。该测试过程中需要频繁调整SOC和搁置电池,步骤较繁琐,整个测试过程耗时较长;且获得的SOC-OCV曲线是一条间断曲线,SOC取点密集时,测试时间进一步延长;其余SOC的取值则需要插值法获得,定容的容量为一次放电,而测试过程为多步间歇放电,两者容量不一致和不同的温升效应会造成SOC的偏移。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电池SOC-OCV曲线的测定方法,该测定方法无需标定容量,且获得的SOC-OCV曲线是连续的曲线,无需插值求取,并且在测试中能够充分消除电池充放电导致的电池温升和极化带来的不利影响,提升了曲线的准确度。
为实现上述技术效果,本发明的技术方案如下:
本发明公开了一种电池SOC-OCV曲线的测定方法,包括:
S1:在第一预设温度下将待测电池充电至电压上限或者将所述待测电池放电至电压下限;
S2:在第二预设温度下静置所述待测电池,且静置时长为预设时长;
S3:所述待测电池的电压为所述电压上限时,以预设电流对所述待测电池进行放电至所述电压下限;
所述待测电池的电压为所述电压下限时,以所述预设电流对所述待测电池进行充电至所述电压上限,所述预设电流小于等于0.01C;
S4:根据容量电压曲线关系,确定步骤S3过程中所述待测电池的荷电状态与所述待测电池的两端电压的关系,得出所述待测电池的SOC-OCV曲线。
在一些实施例中,在步骤S1中,所述第一预设温度为25℃。
在一些实施例中,在步骤S1中,所述待测电池的充电电流为0.33C-1C。
在一些实施例中,在步骤S1中,所述待测电池的放电电流为0.33C-1C。
在一些实施例中,在步骤S2中,所述第二预设温度为T,T<0℃,所述预设时长为10小时。
在一些实施例中,在步骤S2中,所述第二预设温度为T,0℃≤T<15℃,所述预设时长为8小时。
在一些实施例中,在步骤S2中,所述第二预设温度为T,15℃≤T,所述预设时长为3小时-5小时。
在一些实施例中,所述预设电流为a,0.005C≤a≤0.01C。
在一些实施例中,在步骤S1中,所述待测电池的充电过程包括:
S11:以1C的恒定电流充电至所述待测电池的电压为电压上限;
S12:以所述电压上限的恒压充电至所述待测电池的电流为0.05C。
本发明的电池SOC-OCV曲线的测定方法的有益效果为:由于在测试曲线的过程中,采用小于等于0.01C的电流进行待测电池的充放电,并且根据容量电压曲线关系,确定待测电池在充电过程中,待测电池的荷电状态与待测电池的两端电压的关系,从而得出待测电池的SOC-OCV曲线,简化了测定步骤,提升了测定效率,较好地消除充放电过程中产生的待测电池温升或者极化现象带来的误差,提升了SOC-OCV曲线的精确度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例的电池SOC-OCV曲线的测定方法的步骤图。
图2是采用本发明实施例的电池SOOC-OCV曲线的测定方法测定的曲线与现有技术的测定方法的曲线对比图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征,用于区别描述特征,无顺序之分,无轻重之分。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考图1-图2描述本发明实施例的电池SOC-OCV曲线的测定方法的具体步骤。
本发明公开了一种电池SOC-OCV曲线的测定方法,包括:
S1:在第一预设温度下将待测电池充电至电压上限或者将待测电池放电至电压下限;
S2:在第二预设温度下静置待测电池,且静置时长为预设时长;
S3:待测电池的电压为电压上限时,以预设电流对待测电池进行放电至电压下限;
待测电池的电压为电压下限时,以预设电流对待测电池进行充电至电压上限,预设电流小于等于0.01C;
S4:根据容量电压曲线关系,确定步骤S3过程中待测电池的荷电状态与待测电池的两端电压的关系,得出待测电池的SOC-OCV曲线。
可以理解的是,本实施例的SOC-OCV曲线的测定方法的SOC-OCV曲线可以采用两种方式测定,具体来说:
第一种为:先在第一预设温度下将待测电池充电至电压上限,然后在第二预设温度下静置待测电池,且静置时长为预设时长,接着以小于或者等于0.01C的电流对待测电池进行放电至电压下限;最后根据容量电压曲线关系,确定待测电池在放电过程中,待测电池的荷电状态与待测电池的两端电压的关系,得出待测电池的SOC-OCV曲线。
第二种为:先在第一预设温度下将待测电池放电至电压下限,然后在第二预设温度下静置待测电池,且静置时长为预设时长,接着以小于或者等于0.01C的电流对待测电池进行充电至电压上限;最后根据容量电压曲线关系,确定待测电池在充电过程中,待测电池的荷电状态与待测电池的两端电压的关系,得出待测电池的SOC-OCV曲线。
在上述两个方式中,无论哪一种得出的曲线均是一条不间断的曲线,无需像现有技术中采用取点测量差值求解的方法,不仅简化了测定步骤,提升了测定效率,还提升了测定精度。与此同时,在步骤S3的充电或者放电过程中,充电电流和放电电流均小于或者等于0.01C,采用这种小电流充放电,维持测试过程中待测电池温度恒定,消除温升对测试结果的影响,并且还能确保测试电池接近稳态测试,极大程度上消除极化的影响,从而提升了SOC-OCV曲线的精确度。与此同时,进行小电流充放电的设备的量程较小,设备误差较小,精度较高,从而进一步提升了SOC-OCV曲线的精确度。
本发明实施例的电池SOC-OCV曲线的测定方法,由于在测试曲线的过程中,采用小于或者等于0.01C的电流进行待测电池充放电,并且根据容量电压曲线关系,确定充电过程中待测电池的荷电状态与待测电池的两端电压的关系,从而得出待测电池的SOC-OCV曲线,简化了测定步骤,提升了测定效率,较好地消除充放电过程中产生的待测电池温升或者极化现象带来的误差,提升了SOC-OCV曲线的精确度。
在一些实施例中,在步骤S1中,第一预设温度为25℃。可以理解的是,步骤S1是对待测电池的容量的预处理,如果预处理的过程中出现异常情况就会直接影响到后续的测量结果,在常温下对待测电池进行充放电能够保证待测电池的状态,避免对待测电池的容量的预处理过程中出现异常状态,确保了后续实验能够稳定的进行。当然,在本发明的其他实施例中,第一预设温度还可以根据实际需要选择,并不限于本实施例的25℃。
在一些实施例中,在步骤S1中,待测电池的充电电流为0.33C-1C。可以理解的是,充电电流过小会导致待测电池的充电时间较长,而在步骤S1中的充电时长处于无效的实验时长,这个时间越小,整个实验的测定效果就越低。但是充电电流过大可能会提升待测电池的故障率。因此,在本实施例中,将待测电池的充电电流控制在0.33C-1C之间,既能缩短待测电池的预处理时长,提升测定效率,又能避免待测电池出现充电故障,保证后续实验过程能够稳定进行。当然,在本发明的其他实施例中,待测电池的充电电流可以根据实际需要选择,并不限于上述限定。
在一些实施例中,在步骤S1中,待测电池的放电电流为0.33C-1C。可以理解的是,放电电流过小会导致待测电池的放电时间较长,而在步骤S1中的放电时长处于无效的实验时长,这个时间越小,整个实验的测定效果就越低。但是放电电流过大可能会提升待测电池的故障率。因此,在本实施例中,将待测电池的放电电流控制在0.33C-1C之间,既能缩短待测电池的预处理时长,提升测定效率,又能避免待测电池出现放电故障,保证后续实验过程能够稳定进行。当然,在本发明的其他实施例中,待测电池的放电电流可以根据实际需要选择,并不限于上述限定。
在一些实施例中,在步骤S2中,第二预设温度为T,T<0℃,预设时长为10小时。可以理解的是,由于在步骤S1中,第一预设温度一般为常温的25℃,当第二预设温度小于0℃时,预设时长为10小时,才能使得待测电池的内外温度均小于0℃。如果预设时长太短,就会导致待测电池内外的温度不一致,从而提升测定误差。如果预设时长太长,就会降低实验效率。
在一些实施例中,在步骤S2中,第二预设温度为T,0℃≤T<15℃,预设时长为8小时。可以理解的是,由于在步骤S1中,第一预设温度一般为常温的25℃,当第二预设温度大于0℃且小于15℃时,预设时长为8小时,才能使得待测电池的内外温度达到目标。如果预设时长太短,就会导致待测电池内外的温度不一致,从而提升测定误差;如果预设时长太长,就会降低实验效率。
在一些实施例中,在步骤S2中,第二预设温度为T,15℃≤T,预设时长为3小时-5小时。可以理解的是,由于在步骤S1中,第一预设温度一般为常温的25℃,当第二预设温度大于15℃时,预设时长为3小时-5小时,才能使得待测电池的内外温度达到目标。如果预设时长太短,就会导致待测电池内外的温度不一致,从而提升测定误差;如果预设时长太长,就会降低实验效率。
这里需要补充说明的是,在实际测定过程中,第二预设温度的大小及相应的预设时长均可以根据实际需要选择,并不限于上述限定。
在一些实施例中,预设电流为a,0.005C≤a≤0.01C。可以理解的是,预设电流越小,越能维持测试过程待测电池的温度恒定,从而消除温升对测试结果的影响,并且能够使得待测电池接近稳态测试,极大程度上消除极化的影响,但是相应的充放电时长就会越长,在本实施例中,将预设电流控制在0.005C-0.01C之间既能够确保待测电池的温度恒定,并且使得接近稳态测试,又能在一定程度上缩短充放电时长,从而提升测定效率。
当然,在本发明的其他实施例中,预设电流的大小可以根据实际充放电需要设定,并不限于上述限定。
在一些实施例中,在步骤S1中,待测电池的充电过程包括:
S11:以1C的恒定电流充电至待测电池的电压为电压上限;
S12:以电压上限的恒压充电至待测电池的电流为0.05C。
可以理解的是,先恒流充电再恒压充电能够确在步骤S1中待测电池能够充满电量,从而确保后续的步骤是在待测电池满电的条件下进行的,提升了测定精度。
下面描述本发明一个具体实施例的电池SOC-OCV曲线的测定方法。
本实施例的电池SOC-OCV曲线的测定方法的步骤如下:
S11:在25℃的条件下以1C的恒定电流充电至待测电池的电压为3.65V;
S12:以电压上限的恒压充电至待测电池的电流为0.05C;
S2:在25℃环境下静置待测电池,且静置时长为5小时;
S3:以0.01C的恒定电流对待测电池进行放电至2.5V;
S4:根据容量电压曲线关系,确定步骤S3过程中待测电池的荷电状态与待测电池的两端电压的关系,得出待测电池的SOC-OCV曲线。
对比例1:在25℃下,将待测电池以1C恒流充电至3.65V,转恒压充电,至电流为0.05C截止。满充后的电池,在25℃搁置5小时,以0.1C恒流放电至2.5V,放电容量记为Q。待测电池再次以1C恒流充电至3.65V,转恒压充电,0.05C截止,以0.1C恒流放电,每隔5%Q,静置3小时,取静置末端电压,绘制SOC-OCV曲线;
对比例2:在25℃下,将待测电池以1C恒流充电至3.65V,转恒压充电,0.05C截止。满充后的电池,在25℃搁置5小时,以0.1C恒流放电至2.5V。根据容量-电压曲线,得出待测电池的SOC-OCV曲线;
对比例3:在25℃下,将待测电池以1C恒流充电至3.65V,转恒压充电,0.05C截止。满充后的电池,在25℃搁置5小时,以0.05C恒流放电至2.5V。根据容量-电压曲线,得出待测电池的SOC-OCV曲线;
如图2所示,对比本实施例和对比例2和对比例3的SOC-OCV曲线,可以看出当SOC的数值接近0或者100%时,三条曲线的开路电压的数值相差不大,但是SOC的数值在10%-90%之间,本实施例的开路电压值更大,这是因为放电过程中电流越大,电池极化越明显。实施例采取的电流较小,相应的能削弱极化对电压的影响,,也就是说,该开路电压更符合现实状态,本实施例得出的SOC-OCV曲线更准。
如图2所示,对比本实施例和对比例1的SOC-OCV曲线可以看出,对比例1的测量值处与本实施例的数值接近,而差值计算的值与本实施例的相差较远,这说明,对比例1的实验点的准确度较高,而计算值的准确度较低。就是说,本实施例得出的SOC-OCV曲线更准。
在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种电池SOC-OCV曲线的测定方法,其特征在于,包括:
S1:在第一预设温度下将待测电池充电至电压上限或者将所述待测电池放电至电压下限;
S2:在第二预设温度下静置所述待测电池,且静置时长为预设时长;
S3:所述待测电池的电压为所述电压上限时,以预设电流对所述待测电池进行放电至所述电压下限;
所述待测电池的电压为所述电压下限时,以所述预设电流对所述待测电池进行充电至所述电压上限,所述预设电流小于等于0.01C;
S4:根据容量电压曲线关系,确定步骤S3过程中所述待测电池的荷电状态与所述待测电池的两端电压的关系,得出所述待测电池的SOC-OCV曲线。
2.根据权利要求1所述的电池SOC-OCV曲线的测定方法,其特征在于,在步骤S1中,所述第一预设温度为25℃。
3.根据权利要求1所述的电池SOC-OCV曲线的测定方法,其特征在于,在步骤S1中,所述待测电池的充电电流为0.33C-1C。
4.根据权利要求1所述的电池SOC-OCV曲线的测定方法,其特征在于,在步骤S1中,所述待测电池的放电电流为0.33C-1C。
5.根据权利要求1所述的电池SOC-OCV曲线的测定方法,其特征在于,在步骤S2中,所述第二预设温度为T,T<0℃,所述预设时长为10小时。
6.根据权利要求1所述的电池SOC-OCV曲线的测定方法,其特征在于,在步骤S2中,所述第二预设温度为T,0℃≤T<15℃,所述预设时长为8小时。
7.根据权利要求1所述的电池SOC-OCV曲线的测定方法,其特征在于,在步骤S2中,所述第二预设温度为T,15℃≤T,所述预设时长为3小时-5小时。
8.根据权利要求1所述的电池SOC-OCV曲线的测定方法,其特征在于,所述预设电流为a,0.005C≤a≤0.01C。
9.根据权利要求1所述的电池SOC-OCV曲线的测定方法,其特征在于,在步骤S1中,所述待测电池的充电过程包括:
S11:以1C的恒定电流充电至所述待测电池的电压为电压上限;
S12:以所述电压上限的恒压充电至所述待测电池的电流为0.05C。
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