一種電池荷電狀態的在線校準方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電池管理系統領域，更具體地說是一種電池荷電狀態的在線校準方 法。
【背景技術】
[0002] 電池是通過電化學氧化還原反應將活性材料內貯存的化學能轉換成電能的裝置， 它可以為筆記本、移動通訊工具以及電動車等供電。用戶需要對電池的狀態加以準確的 監控以確保合理使用電池，在使用能量的電化學存儲的每個系統中，荷電狀態（state of Charge，縮寫S0C)的估計和指示都是重要的要求。
[0003] 當前常用的S0C估算方法有開路電壓法、安時積分法、神經網絡法、卡爾曼濾波法 等，但是在實際工作中由于電池運行所涉及的過程的復雜性（比如不同倍率、不同溫度等 等）以及電流采樣精度限制等，使得S0C估算易于出錯，會產生累積誤差，從而導致電池在 所希望的S0C范圍外運行，這樣不但會造成誤報警等非正常停機現象，也會減少電池的壽 命。
[0004] 為了避免這種情況的出現，需要對S0C進行校準處理。現有技術也提出過對S0C 進行校準的方案。例如公開日為2013年10月9日，公開號為CN103344919A，名稱為"一 種校準鋰離子動力電池S0C的方法"的中國發明專利文獻，公開了采用S0C和電壓的對應 關系進行S0C校準的方法，但是存在幾個問題：首先，實際所測得的電壓值對應的充放電倍 率、溫度是否和已有的對應關系均一致？其次，所測的電池是處于壽命的哪個階段？再則， 制作這么一個S0C和V對應數據查表需要大量的電池（不同倍率、不同溫度等正交）和很 長的時間（不同壽命時期都要測）。
[0005] 還有比如采用對電池進行完全地充電或放電的方法進行S0C校準。但是該方法存 在幾個明顯的缺點：一是要求電池脫離設備或者離線，對于要求連續運行的場合顯得不切 實際；二是眾所周知對電池進行完全的充電或放電會加速電池性能的衰減。
【發明內容】
[0006] 本發明旨在解決現有的動態情況下電池荷電狀態估算誤差大的問題，提供了一種 荷電狀態的在線校準方法，該方法可以對電池荷電狀態進行在線的、快速簡便的而且對電 池無害的校準，通過采用該方法可以提高電池荷電狀態估算的準確度和精度。
[0007] 為了實現上述發明目的，其具體的技術方案如下：
[0008] 一種電池荷電狀態的在線校準方法，其特征在于包括如下步驟：
[0009] a.判斷電池所處狀態，若電池處于充電態則執行步驟b，若電池處于放電態則執 行步驟c ;
[0010] b.判斷電池是否滿足充電校準條件，若滿足則執行步驟d，若不滿足則退出；
[0011] C.判斷電池是否滿足放電校準條件，若滿足則執行步驟d，若不滿足則退出；
[0012] d.執行電池荷電狀態校準；
[0013] 步驟b中的判斷電池是否滿足充電校準條件是指：對電池實際充電過程中取得到 K值，判斷K值是否為極值，如果是極值，則電池滿足充電校準條件；
[0014] 步驟c中的判斷電池是否滿足放電校準條件是指：對電池實際放電過程中取得到 K值，判斷K值是否為極值，如果是極值，則電池滿足放電校準條件；
[0015] 所述K值是指容量變化值與電壓變化值的比值，或電壓變化值與溫度變化值的比 值。
[0016] 步驟b中判斷電池是否滿足充電校準條件的具體過程如下：
[0017] 1.對電池完全充電時得到的關系曲線進行處理，得到目標曲線；
[0018] 2.在目標曲線上找到特殊點（比如最大值、最小值、1/2峰位、1/4峰位等）的荷電 態數據，更優的是指曲線上的一系列波峰、波谷的荷電態數據，形成數據列表；
[0019] 3.對電池實際充電過程中的數據進行處理，得到不同時刻的K值，然后判斷某一 時刻的K值是否是極值；
[0020] 4.當K值是極值時，電池滿足放電校準條件，將K值與數據列表中的數據進行對比 判斷，根據當時的電壓所處范圍確定K值屬于數據列表中的第幾個峰或谷，進行校準。
[0021] 上述具體過程中的完全充電是在電池廠家要求的倍率范圍、工作溫度范圍以及電 壓范圍內進行。
[0022] 步驟c中判斷電池是否滿足放電校準條件的具體過程如下：
[0023] 1.對電池完全放電時得到的關系曲線進行處理，得到目標曲線；
[0024] 2.在目標曲線上找到特殊點（比如最大值、最小值、1/2峰位、1/4峰位等）的荷電 態數據，更優的是指曲線上的一系列波峰、波谷的荷電態數據，形成數據列表；
[0025]3.對電池實際放電過程中的數據進行處理，得到不同時刻的K值，然后判斷某一 時刻的K值是否是極值；
[0026]4.當K值是極值時，電池滿足放電校準條件，將K值與數據列表中的數據進行對比 判斷，根據當時的電壓所處范圍確定K值屬于數據列表中的第幾個峰或谷，進行校準。
[0027] 上述具體過程中的完全放電是在電池廠家要求的倍率范圍、工作溫度范圍以及電 壓范圍內進行。
[0028] 所述關系曲線是指電壓-容量曲線或電壓_溫度曲線等。
[0029] 對關系曲線的處理均是指常規的簡單的數學處理手段，更優地，是指對關系曲線 的某個坐標進行微分處理。所述的目標曲線是是至少包含微分處理值以及SOC兩個坐標的 曲線；SOC是相對于完全充電或完全放電所獲得的實際容量。
[0030] 所述K值的具體獲得過程為：
[0031] 首先，在第一個采樣點時刻，采集關系曲線的坐標參數值，比如一個容量值1和 一個電壓值v 1;
[0032] 然后，在下一個采樣點t2時刻，采集關系曲線的坐標參數值，比如一個容量值(： 2和 一個電壓值v2;
[0033] 此時，將坐標參數值變化量相除可得到K值，比如，
其中AC u 是采用安時積分法獲得，有AC=f/A，I表示充電或放電電流；隨著電池工作的進行，會得 廣1 到一系列K值。
[0034] 所述步驟d中執行荷電狀態校準是指：當確定滿足步驟b或步驟c的校準條件并 確定屬于第幾個峰谷時，則將當前SOC當前置為：SOC_ = SOC雛-SOC延時。進一步地，SOC校準 通過查數據列表獲得，所述的SOCsw通過下式獲得：
[0035]
[0036] 其中，Cn為電池額定容量，t是極值時刻與確定出K值為極值時的采樣間隔，I為 采樣間隔內的充電或放電電流（充電為負，放電為正）。
[0037] 本發明的有益效果如下：
[0038] 本發明通過對電池實時工作的數據進行一系列處理，可以實現對電池荷電狀態進 行在線校準，即快速簡便又對電池無害，該方法依據電池自身的電化學特性對荷電狀態進 行校準從而達到提高荷電狀態估算準確度和精度的目的。
【附圖說明】
[0039] 圖1是本發明的流程圖；
[0040] 圖2是本發明的充電校準條件確定流程圖；
[0041] 圖3是本發明的放電校準條件確定流程圖；
[0042] 圖4是本發明的電池的充電關系曲線示意圖；
[0043] 圖5是本發明的電池的充電目標曲線示意圖；
[0044] 圖6是本發明的電池的放電關系曲線示意圖；
[0045] 圖7是本發明的電池的放電目標曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0046] 下面通過【具體實施方式】并結合附圖對本發明作進一步的說明，但本發明并不限于 實施例。
[0047] -種電池荷電狀態的在線校準方法，包括如下具體步驟：
[0048] a.判斷電池所處狀態，若電池處于充電態則執行步驟b，若電池處于放電態則執 行步驟c ;
[0049] b.判斷電池是否滿足充電校準條件，若滿足則執行步驟d，若不滿足則退出；
[0050] c.判斷電池是否滿足放電校準條件，若滿足則執行步驟d，若不滿足則退出；
[0051] d.執行電池荷電狀態校準。
[0052] 步驟b中具體判斷電池是否滿足充電校準條件的具體過程如下：
[0053] 1.對電池完全充電時的關系曲線進行處理，得到目標曲線；
[0054] 所述關系曲線可以是電池出廠前的充電測試的關系曲線，也可以是將同批次同體 系電池在充放電設備上進行完全充電得到的關系曲線，包括電壓-容量曲線、電壓_溫度曲 線等，比如圖4為某體系電池充電的電壓-容量關系曲線。
[0055] 所述完全充電是在廠家要求的倍率范圍、工作溫度范圍以及電壓范圍內進行。
[0056] 所述處理是指常規的簡單的數學處理手段，更優地，是指對關系曲線的某個坐標 進行微分處理，比如將圖4的電壓對容量取微分。
[0057] 上述處理后得到的目標曲線是指至少包含微分處理值以及SOC兩個坐標的曲線， 見圖5,其z軸是電壓對容量的微分值。
[0058] 進一步地，所述SOC是相對于完全充電所獲得的實際充電容量。
[0059] 2.在目標曲線上找到特殊的點，比如最大值、最小值、1/2峰