動力電池充電時soc變化量及充電電量折算系數測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化學電源應用技術領域，特別涉及一種動力電池充電的測量，尤其是電池充電電量折算系數和SOC變化量測量方法。
【背景技術】
[0002]動力電池SOC變化量是計算電池SOC的基礎，而動力電池SOC是電動汽車整車能量控制策略和電池管理系統中的一個重要參數，準確的SOC信息對電池的高效管理和整車性能提高有著重要意義。SOC即State of Charge，意為荷電狀態，也叫剩余電量。目前國際上關于電池SOC尚無統一的定義，但大多數是采用電池電量進行定義。例如美國先進電池聯合會(USABC)在《電動汽車電池實驗手冊》中定義SOC為:在指定的放電倍率下，電池剩余容量與等同條件下額定容量的比值。由于不同充放電倍率下，電池的額定容量不同，而我國GB/T18332.2-2001是用規定條件C/3倍率放電定義電池的額定容量Qn。
[0003]電動汽車的動力電池在使用過程中，需要關注電池的許多狀態參數，其中，測量動力電池SOC變化量具有顯著的意義:1)由準確的電池SOC變化量可以準確預估電池當前的SOC值；2)準確的電池SOC值是制定電動汽車整車能量控制策略的基礎；3)準確的電池SOC值是進行電池高效管理的重要參數；4)對于純電動汽車而言，準確的電池SOC值可預測汽車的續馳里程。
[0004]為了準確計算電池在充電時的S0C，應將不同充電電流I下的電量通過電量折算系數統一到C/3倍率放電的釋放電量，通過折算到電池C/3倍率放電的釋放電量可以得到電池剩余容量，用電池剩余容量與額定容量Qn的比值可以準確估算電池充電時SOC值。
[0005]因此，定義電池充電電量折算系數測量方法和動力電池充電時SOC變化量的測量方法很有必要。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種結果準確、方法簡便的電池充電電量折算系數測量方法，通過該電池充電電量折算系數可以將電池在任意充電電流I下的電量折算為C/3倍率放電的釋放電量。
[0007]為了實現上述目的，本發明的動力電池充電電量折算系數測量方法，包括如下步驟:
[0008](I)將處于完全充電的電池單體在標準規定條件下以C/3倍率恒流放電至放電終止電壓，記錄電池放電電流隨時間變化的曲線，采用安時積分法計算得到電池C/3倍率放電的標準放電電量Qsd;C為電池3h率額定容量；
[0009](2)將處于放電終止電壓的電池單體在標準規定條件下以電流I恒流充電至充電終止電壓，計算得到電池在電流I充電的電量值Qk;
[0010](3)電池以電流I充電的電量折算成C/3倍率放電下釋放電量％的電池充電電量折算系數Kk= Qsd/Qic；
[0011](4)獲取電池單體以多個不同電流I恒流充電的充電電量折算系數Κκ;將充電電流1、充電電量折算系數1^通過擬合，得到充電電量折算系數Kie與電流I的函數關系式:Kic= f ic(I) ο
[0012]所述的動力電池充電電量折算系數測量方法，所述步驟(3)中的多個不同電流I的電流 I 值為 0.1C、0.2C、0.3C、0.4C、0.5C、0.6C、0.7C、0.8C、1C、1.5C、2C。
[0013]所述的動力電池充電電量折算系數測量方法，充電或者放電完畢后，將所述的電池靜置I小時。
[0014]所述的動力電池充電電量折算系數測量方法，電池單體充放電的測試溫度為標準規定條件。
[0015]動力電池充電電量折算系數測量方法的有益效果:本發明通過電池充電電量折算系數電池以電流I充電的電量折算成C/3倍率放電下釋放的電量Q z。將該折算電量Qz= / Kic Idt = J fdDldt(安時積分法，即對電流I按時間進行積分后，再乘以Kic進行折算。在充電時電流符號取正)。為了得到函數關系式Kk= fie(I)，本發明采用了擬合方法，也就是說，將不同的充電電流I及與該充電電流對應的充電電量折算系數Kk通過擬合，得到充電電量折算系數與電流I的函數關系式Kie= f IC (I)。擬合得到的函數關系式Kk= fIC(I)適用范圍廣，對于不同的充電電流I，只有代入函數關系式Kk= fIC(I)即可得到電池充電電量折算系數Kk，簡單易行，測試更加快捷方便，測量結果穩定，適用范圍廣。
[0016]將充電電流I與充電電量折算系數擬合時，通過線性擬合或多項式擬合。
[0017]本發明同時還提供了一種與測試準確、簡單易行的動力電池充電時SOC變化量的測量方法。
[0018]本動力電池充電時SOC變化量的測量方法包括如下步驟:
[0019](I)將處于放電終止電壓的電池單體在常溫下以C/3充電倍率恒流充電至充電終止電壓，再恒壓充電至電流小于0.5A，最后，放電至終止電壓，記錄電池單體放電電流隨時間變化的曲線，采用安時積分法得到電池單體放電電量，記作動力電池單體的額定容量Qn;
[0020](2)采用上述的動力電池充電電量折算系數測量方法得到充電電量折算系數Kic與電流I的函數關系式:Kie= fK(I)；
[0021](3)通過充電電量折算系數Kk把動力電池以電流I充電的電量折算成C/3倍率放電下釋放電量Qz，折算電量Qz= J KieIdt = J fie⑴Idt，在充電時電流符號取正；以不同電流I充電時動力電池SOC變化量Λ SOC是折算成C/3放電倍率下的電量02與額定容量的比值，計算公式為Λ SOC = Qz/Qn0
[0022]動力電池充電時SOC變化量的測量方法的有益效果:本發明通過電池充電電量折算系數電池以電流I充電的電量折算成C/3倍率放電下釋放的電量Q z，將該折算電量Qz=/ KieIdt = J fK(I)Idt(安時積分法，即對電流I按時間進行積分后，再乘WKk進行折算)與額定容量Qn相比即可得到以不同電流I充電時動力電池SOC變化量Λ SOC = Qz/Qn。該SOC變化量Λ SOC的測量方法簡單易行，測試更加快捷方便，測量結果穩定，適用范圍廣。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明蓄電池荷電電量變化量測量方法的流程圖。
[0024]圖2為不同充電電流與不同電流充電電量折算系數的多項式擬合曲線圖。
[0025]圖3為不同放電電流與不同電流放電電量折算系數的多項式擬合曲線圖。
【具體實施方式】
[0026]通過以下的描述并結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發明的實施例。
[0027]現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。
[0028]在說明本發明蓄電池電量折算系數測量方法之前，先對涉及的幾個概念進行說明。
[0029]充電電量折算系數:KIC= Q sd/Qic
[0030]放電電量折算系數:KID= Q sd/Qid
[0031]后面還會對發明蓄電池電量折算系數測量方法進行詳細說明。
[0032]下面實施例以電池單體為某公司生產的1^?#04型鋰離子動力電池為例，其3h率額定容量C為10Ah，額定電壓為3.2V，充電終止電壓為3.65V，放電終止電壓為2.5V。
[0033]下面參考圖1并結合圖2、3，說明本發明的蓄電池荷電電量SOC變化量的測量方法。所述方法包括以下步驟:
[0034]步驟SI，根據電池類型確定充電制度和放電制度，本實施例中電池類型為LiFePO4電池(確定充電制度和放電制度是對電池實施操作的前提，根據這些制度可以確定如何將電池充滿電、如何將電池電放完、測定額定容量、確定充電終止電壓或結束條件、放電終止電壓或結束條件；在每完成一個充電或放電過程都要靜置一段時間才能進行下一次操作，靜置時間以電池電壓不再發生任何變動為準，在本實例中通常需要Ih ;充電制度和放電制度既可由電池生產廠家提供，也可以依據國家標準如QC/T742-2006、QC/T743-2006和QC/T744-2006分別對應鉛酸電池、鋰電池電池和鎳氫電池來設定)；
[0035]步驟S2，確定LiFeP04i池的額定容量:將LiFePO 4電池組按照步驟SI確定的放電制度(以0.33C即3.3A恒流放電)將其剩余電放完，接著按照步驟SI確定的充電制度(以0.33C即3.3A恒流充電)充電至充電終止電壓，再恒壓放電至電流小于0.5A，最后放電至放電終止電壓，從充滿電狀態到放電終止電壓放出的電量即為額定容量Qn，在本實施例中，額定容量Qn的測量值為10.57Ah ;
[0036]步驟S3，確定LiFeP