电池soc的确定方法及使用该方法的电池管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电池S0C的确定方法，W及使用该方法的电池管理系统。
【背景技术】
[0002] 随着石油资源的日益枯竭和环境问题的日趋严峻，寻求新能源，减少碳排放成为 了世界的主流趋势。电动汽车就是其中一个主要的发展方向，目前的电动汽车，主要可 W分为肥V(HybridElectricVehicle;混合动力车)、P肥V(Plug-inHybridElectric Vehicle;插电式混合动力车）、EV巧lectricVehicle;纯电动车）该几类，通过部分或者完 全使用电能来驱动车辆，可W提高能效，减少车辆行驶过程中的碳排放量。
[0003] 对于任意类型的电动汽车，其内部都需要设置多个电池(或称电池包）作为储存 电能的装置，而如何管理该些电池的充电和放电W及对该些电池进行监控就成为了电动 汽车设计中的一个重要问题。尤其是，目前的电动汽车所用的电池多数选用裡离子电池 化ithiumionbatte巧)，裡离子电池在过充、过放的情况下容易出现安全问题甚至可能起 火燃烧。因此，如何对于电池，特别是裡离子电池在使用中的状态进行准确的监控就成了设 计电动汽车用电池包时一个至关重要的问题。
[0004] 在现有技术中，一般是采用BMS(BatteryManagementSystem;电池管理系统）通 过传感器件来对裡离子电池的S0C(Stateof化arge;荷电态)进行监控。S0C，是一个定义 出来用于衡量电池荷电量的参数。定义该参数的目的是希望可W通过该个参数来得知电池 中还有多少电荷可W被使用。因为不同于车辆的油箱，对于电池而言，无法通过简单观察得 知其内部还有多少电荷可W被使用。例如，一个标称容量为3Ah(Ah是电池行业对于电荷 量的一种通用单位，如果转化为电荷的国际标准单位，则lAh=3600库仑）的电池，如果说它 的S0C为30 %，一般的字面上的意思就是指它的内部还有3AhX30 % =0. 9Ah的电荷可W被 使用。
[0005] 现有技术中，确定S0C的办法一般是基于通过测量电池的0CV(化enCircuit Voltage;开路电压）而间接得到的，该种方法核也的依据在于：将SOC看作是OCV的函数， 目P;电池在充放电过程中会有不同的0CV，不同的0CV对应于不同的S0C。例如，对于最普通 的手机上使用的LC0电池化ithiumCobalt化ide;钻酸裡电池)而言，在充放电过程中，假 设其充电电压如果达到4. 2V，就认为其已经被"充满"，也就是说S0C达到了 100%的状态， 而如果其放电电压跌落至2. 8V，就认为其已经完全放电，也就是说S0C为0。在现有技术中， 一般是通过如下具体方式来测量电池的0CV-S0C标准曲线；对于某一款电池而言，在某一 温度下，W5%S0C为步长，测量电池的0CV，对充电过程和放电过程分别进行0CV测量。
[0006] 上述的0CV-S0C法具体是该样测量的(例如在1(TC条件下）：首先在标准条件下 (例如25C，0. 33C，对于不同的电池体系，"标准条件"也有所不同）测量出该电池的标准 容量，例如是lAh;然后将lAh进行20等分，即0. 05Ah(该值即是5%S0C的确定标准，因 为得到标准容量lAh后即认为标准容量是100%的S0C),然后，在电池的充电过程中，通 过对充入电池的电量的追踪积分，来确定电池到达了哪一个5%的步长点。例如如果电池 从容量为0开始充入了 0. 〇5Ah的电量，即认为电池达到了 5%的SOC点；在此点进行静置 (约3~4个小时）后得到该点所对应的0CV点（即5%S0C充电过程所对应的0CV点）；而 如果继续从该5%S0C点出发，继续充入了 0. 05Ah的电量，则认为到达了 10%的S0C点， 继续在此点进行静置（约3~4个小时）后得到该点所对应的0CV点（即10%S0C充电过 程所对应的0CV点），依次类推继续得到15%，20%，25%. .. 100%的各个点。
[0007] 上面描述了 1(TC充电过程的0CV-S0C具体测量过程，对于1(TC下的放电过程也 是采用同样的方式进行。
[0008] 对于其他温度下的0CV-S0C充放电曲线，采用与上述所类似的方法进行。
[0009] 可W看出：在传统的充放电过程的0CV-S0C的具体测量过程中，实际上是依据对 于充电或放电过程中的电量的追踪积分来确定出每一个S0C点巧%，10%，15%. ... 100%);并 且认为上述的每一个S0C点实际上代表了电池的"真正的"荷电状态。
[0010] 而目前的技术对于用于电动汽车的电池的S0C测量则是该样进行的：首先，在出 车前，由BMS系统测量电池的0CV，得出一个值，再利用上述所测得的0CV-S0C曲线得到一 个S0C值，例如是0. 95,则认为初始的电池荷电量(例如记为A)是额定容量X0. 95 ;而在行 车过程中，由BMS记录电池的放电量累积，该放电量累积可W在数学上表示为/I(t)?化； 其中I(t)为电池放电电流随时间的变化，化为时间的微分。上述积分即表示BMS记录的 电池放出了多少电荷，如果需要计算某一时刻(例如T1)的S0C，则首先计算出电池从开始 时刻（即出车时)至T1时刻放出了多少电荷，例如记为B，则A-B就是T1时刻的电池的荷电 量，也既是电池的S0C值，需要指出，该S0C值既可WWAh作为单位来表示，即上述的A-B; 也可W用百分比来表示，即（A-B)/电池的额定容量。
[0011] 上述的现有技术中的该套S0C测量体系在实际使用中存在很多技术缺陷，并且由 于该些技术缺陷将导致在实际使用中电池的S0C不能被精确监控，申请人在下面部分将详 细描述该些技术缺陷： 技术缺陷一
[0012] 上述现有技术中所得到的S0C不能"真正地"代表电池的荷电状态，而该问题具体 的表现在于：
[0013] 首先，在同一温度下的充电和放电0CV-S0C曲线并不重合，也就是说，对于上述的 l〇°C下的0CV-S0C曲线，其充电过程中的5%S0C所对应的电压值并不等于其放电过程中的 5%S0C所对应的电压值，充电过程中的10%S0C所对应的电压值并不等于其放电过程中的 10%S0C所对应的电压值...充电过程中的100%S0C所对应的电压值并不等于其放电过程中 的100%S0C所对应的电压值。
[0014] 其次，对于不同的温度下的0CV-S0C曲线之间也并不重合，也就是说：1(TC下的 充电0CV-S0C曲线中的5%S0C所对应的电压值并不等于15C下的充电0CV-S0C曲线中的 5%S0C所对应的电压值；15C下的放电0CV-S0C曲线中的25%S0C所对应的电压值并不等于 20°C下的放电0CV-S0C曲线中的25%S0C所对应的电压值...30°C下的放电0CV-S0C曲线中 的50%S0C所对应的电压值并不等于20°C下的放电0CV-S0C曲线中的50%S0C所对应的电压 值。
[0015] 上述偏差的根本物理原因在于：传统测量0CV-S0C曲线的技术手段中，其得到的 每一个S0C点巧%，10%，15%. ... 100%)并不能实际上代表电池的"真正的"荷电状态，也就 是说，在传统的体系中得到了一个SOC点，例如15%，在技术人员基于传统的技术的观点看 来，该个时候电池内所剩余的电量就是额定电量X15%。但是实际上并不是如此，因为上述 的15%该个值是依据对于充电或放电的电量的追踪所得到的，而电池实际上还剩余多少电 量是由电池内部具体还有多少可W用来进行电化学氧化-还原反应的活性物质所决定的， 上述基于电量所确定的S0C点并不能真正代表电池内部实际还有多少可W用来进行电化 学氧化-还原反应的活性物质的比例。所W才会导致充电和放电的0CV-S0C曲线不能重 合，W及不同温度下的0CV-S0C曲线也不能重合。因此传统技术中所测得的0CV-S0C线中 的S0C实质上是一种"歷S0C"，其并不能"真正地"表示出电池内部的荷电状态。 技术缺陷二
[0016] 在另一方面，在现有的技术中，对于0CV-S0C曲线中的S0C值的取值范围默认为是 0%~100%，即，传统技术中认为电池可W从"电量完全为零的态"经过充电到达"电量达到 充满的态";或者相反，可W从"电量达到充满的态"经过放