CN116243228A - 电池包及其荷电状态校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池包及其荷电状态校准方法，其中，所述电池包包括串联连接的第一电池单元和第二电池单元，所述荷电状态校准方法包括：判断所述第一电池单元是否处于双电压平台期；若判断结果为是，则根据所述第二电池单元的荷电状态‑开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，其中，所述第二电池单元的充放电曲线斜率大于所述第一电池单元的充放电曲线斜率。本发明通过在所述第一电压平台期和所述第二电压平台期时，采用开路电压变化明显的所述第二电池单元对所述第一电池单元的荷电状态进行校准，从而可提高所述第一电池单元的荷电状态的估算准确度，以改善具有双电压平台期的电池单元的荷电状态的校准效果不佳的技术问题。

Description

电池包及其荷电状态校准方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池包及其荷电状态校准方法。

背景技术

对于充放电平台期较长的电池(如，磷酸铁锂电池或磷酸锰铁锂电池)，SOC(Stateof charge，荷电状态)的估算在平台期时多采用的是按时积分法，即，

其中，C为标准容量，t为放电时间，I为放电电流，由于该算法存在长期累积的偏差，导致电池的荷电状态的估算不准确，需要在充放电末端进行荷电状态的校准，但对于绝大部分荷电状态都处于平台期的电池而言，校准后的精度仍得不到保障，而且只能在低荷电状态下进行校准，从而会影响终端客户的体验。

而另一种电荷状态的估算采用的是SOC-OCV(Open-circuit Voltage，开路电压)方法，通过静态时的荷电状态所对应的开路电压测试，建立荷电状态与开路电压之间的对应关系，从而根据测得的电池的开路电压来估算荷电状态，但该方法仅适用于充放电曲线斜率较大，即△SOC对应较大的△OCV，而对于充放电平台期较长的电池而言，在长平台期时，△SOC对应较小的△OCV，由于OCV变化不明显，再叠加设备的测量误差，导致该方法也不适用于具有长平台期的电池，只适用于充放电曲线斜率较大的电池，如三元体系的电池。

因此，需解决具有长平台期的电池单元的荷电状态的校准效果不佳的技术问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种电池包及其荷电状态校准方法，以改善具有双电压平台期的电池单元的荷电状态的校准效果不佳的技术问题。

第一方面，本发明的实施例提供一种电池包的荷电状态校准方法，所述电池包包括串联连接的第一电池单元和第二电池单元，所述荷电状态校准方法包括：

判断所述第一电池单元是否处于双电压平台期；

若判断结果为是，则根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，其中，所述第二电池单元的充放电曲线斜率大于所述第一电池单元的充放电曲线斜率。

在一实施例中，所述根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，包括：

根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第二电池单元的荷电状态；

根据所述第二电池单元的荷电状态以及所述第二电池单元与所述第一电池单元的荷电状态映射关系获得所述第一电池单元的荷电状态。

在一实施例中，所述根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获取所述第二电池单元的荷电状态，包括：

获取所述第二电池单元的开路电压；

根据所述开路电压和所述荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第二电池单元的荷电状态。

在一实施例中，所述第一电池单元的荷电状态与所述第二电池单元的荷电状态映射关系式为：SOC(L)＝SOC(3)+(SOC(4)-SOC(3))*SOC(N)/(SOC(2)-SOC(1))，其中，SOC(N)为所述第二电池单元的荷电状态，SOC(1)为所述第二电池单元的荷电状态的下限值，SOC(2)为所述第二电池单元的荷电状态的上限值，SOC(L)为所述第一电池单元的荷电状态，SOC(3)为所述第一电池单元的荷电状态的下限值，SOC(4)为所述第一电池单元的荷电状态的上限值。

在一实施例中，若判断结果为否，则根据所述第一电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，其中，所述第二电池单元的充放电曲线斜率小于所述第一电池单元的充放电曲线斜率。

在一实施例中，所述根据所述第一电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，包括：

获取所述第一电池单元的开路电压；

根据所述开路电压和所述荷电状态-开路电压关系曲线获取所述第一电池单元的荷电状态。

在一实施例中，所述判断所述电池包是否处于所述第一电池单元的双电压平台期的步骤，包括：

获取所述第一电池单元处于所述双电压平台期间隔时的最大开路电压和最小开路电压；

获取所述第一电池单元的开路电压，并判断所述开路电压是否处于所述最小开路电压和所述最大开路电压之间。

在一实施例中，当所述第一电池单元处于所述双电压平台期间隔时，所述第一电池单元的荷电状态介于50％至80％之间。

在一实施例中，所述第一电池单元包括磷酸锰铁锂电池单元，所述第二电池单元为三元电池单元。

第二方面，本发明的实施例提供一种电池包，包括电池管理系统，其中，所述电池管理系统用于执行程序指令以实现所述的电池包的荷电状态校准方法。

本发明的实施例的有益效果：

发明的实施例中，通过在所述第一电压平台期和所述第二电压平台期时，采用开路电压变化明显的所述第二电池单元对所述第一电池单元的荷电状态进行校准，从而可提高所述第一电池单元的荷电状态的估算准确度，以改善具有双电压平台期的电池单元的荷电状态的校准效果不佳的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施例提供的电池包的结构示意图；

图2是本发明的实施例提供的荷电状态的校准方法的流程示意图；

图3是本发明的实施例提供的第一电池单元和第二电池单元的SOC-OCV曲线关系示意图；

图4是本发明的实施例提供的电池包的荷电状态的校准方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

针对具有长平台期的电池的荷电状态校准效果不佳的技术问题，本发明的实施例提供了一种电池包的荷电状态校准方法，其中，如图1所示，所述电池包包括串联连接的第一电池单元和第二电池单元，在本实施例中，对串联连接的所述第一电池单元和所述第二电池单元的数量以及连接顺序不做进一步的限定。

具体地，如图2所示，所述荷电状态校准方法包括：

S10、判断所述第一电池单元是否处于双电压平台期；

S20、若判断结果为是，则根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，其中，所述第二电池单元的充放电曲线斜率大于所述第一电池单元的充放电曲线斜率。

本实施例中，请继续参考图3，如图3所示所述第一电池单元的SOC-OCV关系曲线具有两个电压平台期，即，低荷电状态下的第一电压平台期和高荷电状态下的第二电压平台期，且所述第一电压平台期和所述第二电压平台期之间为双电压平台期间隔，需说明的是，图2中所示的SOC-OCV关系曲线是以磷酸锰铁锂电池作为所述第一电池单元及镍钴锰酸锂电池作为第二电池单元所测得的相关数据，其中，明显可看出，在所述第一电压平台期和所述第二电压平台期时，所述第一电池单元的充放电曲线斜率小于所述第二电池单元的充放电曲线斜率，而在所述双电压平台期间隔时，所述第一电池单元的充放电曲线斜率大于所述第二电池单元的充放电曲线斜率。

由于在所述第一电压平台期和所述第二电压平台期时，△SOC对应较小的△OCV，即开路电压的变化不明显，再叠加设备的测量误差，根据测得的所述第一电池单元的开路电压来估算荷电状态时会出现较大误差，因此，本实施例中，采用在所述第一电压平台期和所述第二电压平台期时，开路电压变化明显的所述第二电池单元对所述第一电池单元的荷电状态进行校准，从而可提高所述第一电池单元的荷电状态的估算准确度。

其中，步骤S10、判断所述第一电池单元是否处于双电压平台期，包括：

S100、获取所述第一电池单元处于所述双电压平台期间隔时的最大开路电压和最小开路电压；

S110、获取所述第一电池单元的开路电压，并判断所述开路电压是否处于所述最小开路电压和所述最大开路电压之间。

具体地，仍以图3中所示的所述磷酸锰铁锂电池的SOC-OCV关系曲线以及所述镍钴锰酸锂电池的SOC-OCV关系曲线的数据为例进行说明，其中，所述磷酸锰铁锂电池处于所述双电压平台期间隔时的最大开路电压，即所述磷酸锰铁锂电池处于第一电压平台期的最小电压，如图3中所示为3.8V，所述磷酸锰铁锂电池处于所述双电压平台期间隔时的最小开路电压，即所述磷酸锰铁锂电池处于所述第二电压平台期的最大电压，如图3中所示为3.3V。

因此，当获取的所述第一电池单元的开路电压落入3.3V至3.8V的范围时，即可判断所述第一电池单元处于所述双电压平台期间隔，而当获取的所述第一电池单元的开路电压落入0V至3.3V的范围或3.8V至4.3V的范围时，即可判断所述第一电池处于所述双电压平台期，且获取的所述第一电池单元的开路电压落入3.8V至4.3V的范围时，所述第一电池单元处于低荷电状态的所述第一电压平台期，而获取的所述第一电池单元的开路电压落入0V至3.8V的范围时，所述第一电池单元处于高荷电状态的所述第二电压平台期。

进一步地，步骤S20、若判断结果为是，则根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，包括：

S200、根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第二电池单元的荷电状态；

S210、根据所述第二电池单元的荷电状态以及所述第二电池单元与所述第一电池单元的荷电状态映射关系获得所述第一电池单元的荷电状态。

具体地，步骤S200、根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第二电池单元的荷电状态，包括：

S201、获取所述第二电池单元的开路电压；

S202、根据所述开路电压和所述荷电状态-开路电压关系曲线获取所述第二电池单元的荷电状态。

在本实施例中，如图3所示，当所述第一电池单元处于所述双电压平台期时，由于所述第二电池单元的充放电斜率大于所述第一电池单元的充放电斜率，故先获取所述第二电池单元的开路电压，并根据所述第二电池单元的SOC-OCV关系曲线获得所述第二电池单元的荷电状态，其后，根据所述第二电池单元的荷电状态和所述第二电池单元与所述第一电池单元的荷电状态的映射关系，即可获得所述第一电池单元的荷电状态。

具体地，所述第一电池单元的荷电状态与所述第二电池单元的荷电状态映射关系式为：SOC(L)＝SOC(3)+(SOC(4)-SOC(3))*SOC(N)/(SOC(2)-SOC(1))，其中，SOC(N)为所述第二电池单元的荷电状态，SOC(1)为所述第二电池单元的荷电状态的下限值，SOC(2)为所述第二电池单元的荷电状态的上限值，SOC(L)为所述第一电池单元的荷电状态，SOC(3)为所述第一电池单元的荷电状态的下限值，SOC(4)为所述第一电池单元的荷电状态的上限值。

可理解地是，在本实施例中，考虑到处于所述第一电压平台期和处于所述第二电压平台期的所述第一电池单元和所述第二电池单元分别具有各自的荷电状态的下限值和上限值，因此，在本实施例中，所述第一电池单元的荷电状态与所述第二电池单元的荷电状态的映射关系需分为处于第一电压平台期和处于第二电压平台期两不同阶段。

具体地，以所述第一电压平台期为例，处于所述第一电压平台期的所述第一电池单元的荷电状态的上限值为SOC(4-1)及下限值为SOC(3-1)，处于所述第一电压平台期的所述第二电池单元的荷电状态的上限值为SOC(2-1)及下限值为SOC(1-1)，将SOC(1-1)、SOC(2-1)、SOC(3-1)以及SOC(4-1)带入公式：SOC(L)＝SOC(3)+(SOC(4)-SOC(3))*SOC(N)/(SOC(2)-SOC(1))，即可得到所述第一电压平台期的所述第二电池单元与所述第一电池单元的荷电状态的映射关系式，在所述第一电池单元的荷电状态落入SOC(3-1)至SOC(4-1)范围内时，根据所述第二电池单元的荷电状态和所述第二电池单元与所述第一电池单元的荷电状态的映射关系式，即可获得所述第一电池单元的荷电状态。

而在所述第二电压平台期时，处于所述第二电压平台期的所述第一电池单元的荷电状态的上限值为SOC(4-2)及下限值为SOC(3-2)，处于所述第二电压平台期的所述第二电池单元的荷电状态的上限值为SOC(2-2)及下限值为SOC(1-2)，将SOC(1-2)、SOC(2-2)、SOC(3-2)以及SOC(4-2)带入公式：SOC(L)＝SOC(3)+(SOC(4)-SOC(3))*SOC(N)/(SOC(2)-SOC(1))，即可得到所述第二电压平台期的所述第二电池单元与所述第一电池单元的荷电状态的映射关系式，在所述第一电池单元的荷电状态落入SOC(3-2)至SOC(4-2)范围内时，根据所述第二电池单元的荷电状态和所述第二电池单元与所述第一电池单元的荷电状态的映射关系式，即可获得所述第一电池单元的荷电状态。

进一步地，在本实施例中，所述荷电状态校准方法还包括：

S30、若判断结果为否，则根据所述第一电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，其中，所述第二电池单元的充放电曲线斜率小于所述第一电池单元的充放电曲线斜率。

可理解地，若判断结果为否，即所述第一电池单元处于所述双电压平台期间隔，由于在所述双电压平台期间隔时，所述第二电池单元的充放电曲线斜率小于所述第一电池单元的充放电曲线斜率，因此，所述第一电池单元在所述双电压平台期间隔内的△SOC对应较大的△OCV，可根据测得的所述第一电池单元的开路电压来估算荷电状态。

其中，步骤S30、所述根据所述第一电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，包括：

S300、获取所述第一电池单元的开路电压；

S310、根据所述开路电压和所述荷电状态-开路电压关系曲线获取所述第一电池单元的荷电状态。

本实施例中，如图4所示，所述荷电状态校准方法中，当所述第一电池单元处于所述双电压平台期间隔时，根据所述第一电池单元的开路电压及所述第一电池单元的所述荷电状态-开路电压关系曲线获取所述第一电池单元的荷电状态，而当所述第一电池单元处于所述双电压平台期时，则先根据所述第二电池单元的开路电压和所述荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第二电池单元的荷电状态，其后，再根据所述第二电池单元的荷电状态及所述第二电池单元与所述第一电池单元的荷电状态映射关系以获得所述第一电池单元的荷电状态。

其中，当所述第一电池单元处于所述双电压平台期间隔时，所述第一电池单元的荷电状态介于50％至80％之间。

可理解地，所述第一电池单元处于所述双电压平台期间隔的荷电状态会根据所述第一电池单元的种类的不同而发生改变，通常所述第一电池单元处于所述双电压平台期间隔时的荷电状态介于50％至80％之间的较多。

优选地，所述第一电池单元包括磷酸锰铁锂电池单元，所述第二电池单元为三元电池单元。

在本实施例中，所述第一电池单元包括磷酸锰铁锂电池单元，也包括磷酸铁锂电池单元，其中，所述磷酸锰铁锂电池单元被视为所述磷酸铁锂电池单元的升级版，所述磷酸锰铁锂电池单元的能量密度较所述磷酸铁锂电池单元高出20％，所述第二电池单元为所述三元电池单元，优选地，所述第二电池单元为镍钴锰酸锂电池单元。

第二方面，本发明的实施例提供一种电池包，包括电池管理系统，其中，所述电池管理系统用于执行程序指令以实现所述的电池包的荷电状态校准方法。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，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，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电池包的荷电状态校准方法，其特征在于，所述电池包包括串联连接的第一电池单元和第二电池单元，所述荷电状态校准方法包括：

判断所述第一电池单元是否处于双电压平台期；

若判断结果为是，则根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，其中，所述第二电池单元的充放电曲线斜率大于所述第一电池单元的充放电曲线斜率。

2.根据权利要求1所述的电池包的荷电状态校准方法，其特征在于，所述根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，包括：

根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第二电池单元的荷电状态；

根据所述第二电池单元的荷电状态以及所述第二电池单元与所述第一电池单元的荷电状态映射关系获得所述第一电池单元的荷电状态。

3.根据权利要求2所述的电池包的荷电状态校准方法，其特征在于，所述根据所述第二电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获取所述第二电池单元的荷电状态，包括：

获取所述第二电池单元的开路电压；

根据所述开路电压和所述荷电状态-开路电压关系曲线获得获取所述第二电池单元的荷电状态。

4.根据权利要求2所述的电池包的荷电状态校准方法，其特征在于，所述第一电池单元的荷电状态与所述第二电池单元的荷电状态映射关系式为：SOC(L)＝SOC(3)+(SOC(4)-SOC(3))*SOC(N)/(SOC(2)-SOC(1))，其中，SOC(N)为所述第二电池单元的荷电状态，SOC(1)为所述第二电池单元的荷电状态的下限值，SOC(2)为所述第二电池单元的荷电状态的上限值，SOC(L)为所述第一电池单元的荷电状态，SOC(3)为所述第一电池单元的荷电状态的下限值，SOC(4)为所述第一电池单元的荷电状态的上限值。

5.根据权利要求1所述的电池包的荷电状态校准方法，其特征在于，若判断结果为否，则根据所述第一电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，其中，所述第二电池单元的充放电曲线斜率小于所述第一电池单元的充放电曲线斜率。

6.根据权利要求5所述的电池包的荷电状态校准方法，其特征在于，所述根据所述第一电池单元的荷电状态-开路电压关系曲线获得所述第一电池单元的荷电状态，包括：

获取所述第一电池单元的开路电压；

根据所述开路电压和所述荷电状态-开路电压关系曲线获取所述第一电池单元的荷电状态。

7.根据权利要求1所述的电池包的荷电状态校准方法，其特征在于，所述判断所述电池包是否处于所述第一电池单元的双电压平台期的步骤，包括：

获取所述第一电池单元处于所述双电压平台期间隔时的最大开路电压和最小开路电压；

获取所述第一电池单元的开路电压，并判断所述开路电压是否处于所述最小开路电压和所述最大开路电压之间。

8.根据权利要求1所述的电池包的荷电状态校准方法，其特征在于，当所述第一电池单元处于所述双电压平台期间隔时，所述第一电池单元的荷电状态介于50％至80％之间。

9.根据权利要求1所述的电池包的荷电状态校准方法，其特征在于，所述第一电池单元包括磷酸锰铁锂电池单元，所述第二电池单元为三元电池单元。

10.一种电池包，其特征在于，包括电池管理系统，其中，所述电池管理系统用于执行程序指令以实现如权利要求1-9任一项所述的电池包的荷电状态校准方法。

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