CN113933728A - 一种磷酸铁锂电池soc-ocv曲线校准静态soc的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷酸铁锂电池SOC‑OCV曲线校准静态SOC的方法，包括以下步骤：步骤1：设定不同温度，在不同温度下分别平行取样至少2只电池，标定基准容量；步骤2：OCV测试；步骤3：重复步骤1至2，测试得到所有温度下的SOC‑OCV曲线；步骤4：根据算法校准SOC；步骤5：根据条件及逻辑进行SOC校准：1)非电压平台区，立即校准；2)电压平台区，目标SOC值与当前SOC值差异在10％以内，不校准；3)电压平台区，目标SOC值与当前SOC值差异在10％以上，立即校准。本发明方法在静置后的稳态电压下，根据测得的SOC‑OCV曲线校准SOC，减小误差范围，有效提高了SOC的估算精度。
Description
技术领域
本发明属于磷酸铁锂电池技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法。
背景技术
锂离子电池具有循环寿命长、比能量高、无记忆效应、环境兼容性较好等优点，锂离子电池作为新能源产业呈现高速发展的态势。橄榄石结构的LiFePO4相对过渡金属氧化物正极材料具有循环寿命长、安全性好、成本低等优势，在电动汽车、通信储能等领域有着大范围的应用。电池的使用过程中，电池荷电状态SOC(state of charge)的估算是一个极其重要的指标，SOC估算准确与否，将直接影响到电池管理系统的决策，精确的SOC能够改善电池性能，提高电池可靠性，延长电池使用寿命。开路电压OCV(open circuit voltage)不受电流影响，与电池的荷电状态相关，一般认为电池在经充放电后的静置能够消除极化影响达到稳定状态。在一定的温度下，电池的SOC与OCV具有一一对应的关系。
SOC的估算与电池的开路电压、充放电电流、内阻、温度、自放电及电池的循环寿命等参数有关，且呈现较强的非线性。在实际应用中，磷酸铁锂电池的SOC估算常用的方法有开路电压法和安时积分法。但是，磷酸铁锂电池由于具有较长的充放电平台区间，当电池充分静置后，如果单体电压处于平台区间范围内，则无法进行准确的SOC修正，电池SOC的估算误差较大。
发明内容
有鉴于此，本发明期望提供一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法，能够在静止后的稳态电压下，根据测得的SOC-OCV曲线校准SOC，减小误差，提高SOC估算精度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法，包括以下步骤：
步骤1：设定不同温度，在不同温度下分别平行取样至少2只电池，标定基准容量后进行OCV测试；
步骤2：开始OCV测试，将电池充满电，通过放电调整至指定的SOC，静置一定时间，测试当前温度下SOC对应的OCV值；
步骤3：重复步骤1)至2)，测试得到所有温度下的SOC-OCV曲线；
步骤4：根据算法校准，根据当前电池的平均温度和平均单体电压，取与当前温度最接近的上下各1条SOC-OCV曲线，在曲线1下根据电压插值法或查表得到SOC1，在曲线2下根据电压插值法或查表得到SOC2，再根据SOC1与SOC2的值进行插值法比对后得出当前温度下的目标SOC值；
步骤5：根据条件及逻辑进行SOC校准：
1)非电压平台区，立即校准成计算得出的目标SOC；
2)电压平台区，目标SOC值与当前SOC值差异在10％以内，不校准；
3)电压平台区，目标SOC值与当前SOC值差异在10％以上，立即校准成目标SOC值。
进一步地，所述步骤1不同温度分别依次设定为：-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、25℃、35℃、45℃、55℃。
这里，电池可用容量在低温时呈现较明显的降低，高温时可用容量比常温略多，但影响不显著，因此设定不同温度条件，测试SOC-OCV曲线以对SOC算法进行校准。
进一步地，所述步骤1中，电池恒流充放电倍率为1.0C，充电截止电压为3.7V，重复充放电3次，取后2次放电容量的平均值，设定为当前电池的基准容量。在不同环境条件下，电池的可用容量具有差异，使用满充容量计算的SOC会引入较大误差，这里采用标定基准容量的方法，提高SOC精度。
进一步地，所述步骤2中，静置时间为6小时。具体时间可根据电池电压稳定情况调整，分别获取不同温度下所设静置时间的SOC-OCV曲线。
进一步地，所述步骤5中电压平台区，SOC估算值位于25％～80％区间。SOC估算值即目的SOC值。
这里，所述步骤5中，非电压平台区，QCV电压曲线较陡，可信度高，立即校准成计算得出的目标SOC；电压平台区，电压曲线较平，如果目标SOC值与当前SOC值差异在10％以内，不校准，以避免单体采样带来的误差，如果目标SOC值与当前SOC值差异在10％以上，则立即校准成目标SOC值。当前SOC值为当前积分算法SOC值。
本发明有益效果如下：本发明方法提供了一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法，充分考虑了可用容量和标称容量的差异及静置时间对OCV的影响，在静置后的稳态电压下，根据测得的SOC-OCV曲线校准SOC，减小误差范围，有效提高了SOC的估算精度。
附图说明
图1为本发明实施例一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法流程图；
图2为本发明实施例一种磷酸铁锂电池25℃静态SOC-OCV曲线图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。
图1为本发明实施例一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法流程图，如图1所示，一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法，包括以下步骤：
步骤1：设定不同温度，分别为-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、25℃、35℃、45℃、55℃，在不同温度下分别平行取样至少2只电池，标定基准容量为C0；
这里，电池可用容量在低温时呈现较明显的降低，高温时可用容量比常温略多，但影响不显著，因此设定不同温度条件，测试SOC-OCV曲线以对SOC算法进行校准。
在不同环境条件下，电池的可用容量具有差异，使用满充容量计算的SOC会引入较大误差，这里采用标定基准容量的方法，提高SOC精度。
步骤2：开始OCV测试，将电池充满电，通过放电调整至指定的SOC，分别为100％C0、95％C0、90％C0、85％C0、……、10％C0、5％C0、0％C0(指定SOC依次递减5％)，静置6h后，测试当前温度下SOC对应的OCV值，得到SOC-OCV曲线；
步骤3：重复步骤1)至2)，测试得到所有温度下的SOC-OCV曲线；
其中，本发明实施例一种磷酸铁锂电池25℃静态SOC-OCV曲线图如图2所示。
步骤4：根据当前电池的平均温度和平均单体电压，取与当前温度最接近的上下各1条SOC-OCV曲线，在曲线1下根据电压插值法或查表得到SOC1，在曲线2下根据电压插值法或查表得到SOC2，再根据SOC1与SOC2的值进行插值法比对后得出当前温度下的目标SOC值；
步骤5：根据当前温度下的OCV值判断其是否处于平台区，若在非平台区，立即校准成计算得出的目标SOC；若在平台区，且目标SOC值与当前SOC值差异在10％以上时，校准为目标SOC值；若在平台区，但目标SOC值与当前SOC值差异在10％以内时，不校准。当前SOC值为算法SOC值。
本发明方法提供了一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法，充分考虑了可用容量和标称容量的差异及静置时间对OCV的影响，在静置后的稳态电压下，根据测得的SOC-OCV曲线校准SOC，减小误差范围，有效提高了SOC的估算精度。
以上所涉及器件的具体型号不作限制及详细描述，以上所涉及器件的深入连接方式不作详细描述，作为公知常识，本领域的技术人员能够理解。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：设定不同温度，在不同温度下分别平行取样至少2只电池，标定基准容量后进行OCV测试；
步骤2：开始OCV测试，将电池充满电，通过放电调整至指定的SOC，静置一定时间，测试当前温度下SOC对应的OCV值；
步骤3：重复步骤1至2，测试得到所有温度下的SOC-OCV曲线；
步骤4：根据算法校准，根据当前电池的平均温度和平均单体电压，取与当前温度最接近的上下各1条SOC-OCV曲线，在曲线1下根据电压插值法或查表得到SOC1，在曲线2下根据电压插值法或查表得到SOC2，再根据SOC1与SOC2的值进行插值法比对后得出当前温度下的目标SOC值；
步骤5：根据条件及逻辑进行校准：
1)非电压平台区，立即校准成计算得出的目标SOC；
2)电压平台区，目标SOC值与当前SOC值差异在10％以内，不校准；
3)电压平台区，目标SOC值与当前SOC值差异在10％以上，立即校准成目标SOC值。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法，其特征在于，所述步骤1不同温度分别依次设定为：-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、25℃、35℃、45℃、55℃。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法，其特征在于，所述步骤1中，电池恒流充放电倍率为1.0C，充电截止电压为3.7V，重复充放电3次，取后2次放电容量的平均值，设定为当前电池的基准容量。
4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法，其特征在于，所述步骤2中，静置时间为6小时。
5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池SOC-OCV曲线校准静态SOC的方法，其特征在于，所述步骤5中电压平台区，SOC估算值位于25％～80％区间。
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