用于确定电池的荷电状态与开路端电压对应关系的方法与流程

本发明涉及电池领域，具体涉及一种用于确定电池的荷电状态与开路端电压对应关系的方法。

背景技术：

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、对环境友好等优点，因此，其不仅在3c数码领域获得了广泛应用，近年来在电动车领域也得到了飞速发展。其中，钛酸锂电池是锂电池中应用较为广泛的一种，钛酸锂电池由于具有运行温度范围宽、充放电倍率高、循环寿命长、安全性高等优点，成为动力机车和电网调频领域的最佳选择。

钛酸锂电池在使用过程中，其荷电状态soc(stateofcharge)表示电池当前剩余的电量，是一个衡量钛酸锂电池性能好坏的重要指标。荷电状态soc无法直接测量获得，仅能通过现有的一些方法估算获得，由于电池的开路状态下的端电压ocv(opencircuitvoltage)能够被测量，因此现有的常用的一种方法是利用荷电状态soc和开路状态下的端电压ocv(opencircuitvoltage)的一一对应关系来估算钛酸锂电池的荷电状态soc，即通过测量得到的电池开路状态下的端电压ocv后通过查找获得荷电状态soc。

但现有的获得电池的荷电状态soc和开路状态下的端电压ocv(opencircuitvoltage)的一一对应关系的方法无法获得准确的对应关系，其获得的数据值非常粗糙，无法准确推测出电池的荷电状态soc，也就不能准确获得电池点钱剩余的电量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种用于确定电池的荷电状态与开路端电压对应关系的方法，以解决现有技术中获得荷电状态soc和开路状态下的端电压ocv对应关系的方法无法获得上述两者。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于确定电池的荷电状态与开路端电压对应关系的方法，其特征在于，对多支电池按照以下步骤进行测试：

s1、多支所述电池在预定温度下静置预定时长；

s2、所述电池以1c恒流放电至第一电压值后静置第一预定时长；

s3、所述电池以1c恒流充电至第二电压值，并以恒压第二电压值充电至电流小于0.05c后静置第二预定时长；

s4、所述电池以1c恒流放电至第一电压值后静置第三预定时长，该步骤中所述电池的放电容量为所述电池的容量cap；

s5、所述电池以1c恒流充电测试时长，判断所述电池的电压是否大于所述第二电压值，若是，则执行s7，

若否，则执行s6，其中，将该步骤中所述电池的充电容量作为所述电池的单步充入容量ccapn，其中，n为正整数；

s6、执行完s5的所述电池静置第四预定时长，记录所述第四预定时长的最后时刻的所述电池的开路端电压cvn并返回s5；

s7、所述电池静置第五预定时长后，所述电池以1c恒流放电测试时长，判断所述电池的开路端电压是否小于所述第一电压值，若是，则执行s9，

若否，则执行s8，其中，该步骤中所述电池的单步放出容量为dcapn；

s8、执行完s7的所述电池静置第六预定时长，记录所述第六预定时长的最后时刻的所述电池的开路端电压dvn并返回s7；

s9、所述电池静置第七预定时长后，所述电池以1c恒流充电至2.3v，并以恒压2.3v充电至电流小于0.05c。

优选地，所述电池的数量为30至50支；和/或，

所述恒定温度为25至30℃；和/或，

预定时长为4至8小时。

优选地，所述第一预定时长为5至15分钟；和/或，

所述第二预定时长为5至15分钟；和/或，

所述第三预定时长为1小时至2小时；和/或，

所述第四预定时长为1小时至2小时；和/或，

所述第五预定时长为1小时至2小时；和/或，

所述第六预定时长为1小时至2小时；和/或，

所述第七预定时长为1小时至2小时；和/或，

所述第一电压值为1.5v；和/或，

所述第二电压值为2.9v。

优选地，所述测试时长为90秒、60秒或30秒。

优选地，根据所述电池的单步充入容量ccapn计算获得所述电池的累计充入容量ccn，

其中，计算获得所述电池的累计充入容量ccn的方法包括：

cc1＝ccap1，

cc2＝cc1+ccap2，……，

ccn＝ccn-1+ccapn。

优选地，根据所述电池的累计充入电量和所述电池的容量cap计算获得所述电池的单步充入容量对应的所述电池的荷电状态socn(c)值，

其中，计算方法包括：

socn(c)＝ccn/cap*100，单位：％；

并将计算获得的所述电池的荷电状态socn(c)与所述电池在充电测试过程中的开路端电压cvn进行一一对应。

优选地，根据所述电池的单步放出容量dcapn计算获得所述电池的累计放出容量dcn，

其中，计算获得所述电池的累计放出容量dcn的方法包括：

dc1＝dcap1，

dc2＝dc1+dcap2，……，

dcn＝dcn-1+dcapn。

优选地，根据所述电池的累计放出电量和所述电池的容量cap计算获得所述电池的单步放出容量对应的所述电池的荷电状态socn(d)值，

其中，计算方法包括：

socn(d)＝1-dcn/cap*100，单位：％；

并将计算获得的所述电池的荷电状态socn(d)与所述电池在放电测试过程中的开路端电压dvn进行一一对应。

优选地，按照预定方式对所述socn(d)和所述socn(c)的数值进行划分，并将经过划分的数值与所述电池的开路端电压cvn和dvn进行一一对应。

优选地，所述预定方式包括第一预定方式、第二预定方式和第三预定方式，所述第一预定方式包括将所述socn(d)和所述socn(c)的数值在0％至1％范围内，每间隔0.2％取一个数值点；

所述第二预定方式包括将所述socn(d)和所述socn(c)的数值范围在1％至99％范围内，每间隔1％取一个数值点；

所述第三预定方式包括将所述的数值范围在99％至100％范围内，每间隔0.2％取一个数值点。

本申请中的用于确定电池的荷电状态与开路端电压对应关系的方法，能够获得更加准确的对应关系，以便于通过开路端电压对电池的电量进行推测确定，以保证用户能够对电池的电量进行实时掌握，提升用户的使用体验。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明具体实施方式提供的确定电池的荷电状态与开路端电压对应关系的方法的流程图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

本申请提供了一种用于确定电池的荷电状态与开路端电压对应关系的方法，首先通过试验获得电池在充电状态下的单步充入容量和放电状态下单步放出容量，并对试验过程中的开路端电压进行记录，并对上述数据进行相应的数据处理，以获得电池的荷电状态与开路端电压的对应关系。

如图1所示，本申请中的用于确定电池的荷电状态与开路端电压对应关系的方法中，对多支电池按照以下步骤进行试验测试：

s1、多支电池在预定温度下静置预定时长；

s2、电池以1c恒流放电至第一电压值后静置第一预定时长；

在该步骤中，第一预定时长为5至15分钟，优选为5分钟；第一电压值为1.5v。

s3、电池以1c恒流充电至第二电压值，并以恒压第二电压值充电至电流小于0.05c后静置第二预定时长；

在该步骤中，第二预定时长为5至15分钟，优选为5分钟；第二电压值为2.9v。

s4、电池以1c恒流放电至第一电压值后静置第三预定时长，该步骤中电池的放电容量为电池的容量cap；

在该步骤中，第三预定时长为1小时至2小时，优选为1小时。

s5、电池以1c恒流充电测试时长，判断电池的电压是否大于第二电压值，若是，则执行s7，

若否，则执行s6，其中，将该步骤中电池的充电容量作为电池的单步充入容量ccapn，其中，n为正整数；

在该步骤中，测试时长为90秒、60秒或30秒，测试时长越短，在测试过程中获得的数据点值越多，从而能够获得更加精确的测试结果。

s6、执行完s5的电池静置第四预定时长，记录第四预定时长的最后时刻的电池的开路端电压cvn并返回s5；

在该步骤中，第四预定时长为1小时至2小时，优选为1小时。

s7、电池静置第五预定时长后，电池以1c恒流放电测试时长，判断电池的开路端电压是否小于第一电压值，若是，则执行s9，

若否，则执行s8，其中，该步骤中电池的单步放出容量为dcapn；

在该步骤中，第五预定时长为1小时至2小时，优选为1小时。

s8、执行完s7的电池静置第六预定时长，记录第六预定时长的最后时刻的电池的开路端电压dvn并返回s7；

在该步骤中，第六预定时长为1小时至2小时，优选为1小时。

s9、电池静置第七预定时长后，电池以1c恒流充电至2.3v，并以恒压2.3v充电至电流小于0.05c。

在该步骤中，第七预定时长为1小时至2小时，优选为1小时。通过该步骤，能够保证电池保持在合适的电量。

在上述测试步骤中，电池的数量为30至50支，以保证具有足够多的样本数量，从而能够减小因样本数量少造成的试验结果中的电池的荷电状态与开路端电压在对应过程中的误差。上述试验过程中的恒定温度为25至30℃，优选为25℃，优选将电池防止在保温箱中进行静置，以保证在后期对电池的试验过程中，电池能够处于最佳的状态，不会因温度过高或过低而对电池的性能产生影响。并且需要注意的时，根据电池的大小不同，电池静置的预定时长为4至8小时，大电池优选静置8小时，小电池优选静置4小时，以保证电池的表面及内部都能够保持在适宜温度。

在进行完上述试验过程并对上述试验过程中的数据进行记录后，对上述测试过程的数据进行相应的处理，以保证能够获得电池的荷电状态与开路端电压之间的准确的对应关系，从而能够根据开路端电压获得相应的电池的电荷状态。对上述数据的具体处理过程中如下：

根据电池的单步充入容量ccapn计算获得电池的累计充入容量ccn，其中，计算获得电池的累计充入容量ccn的方法包括：

cc1＝ccap1，

cc2＝cc1+ccap2，……，

ccn＝ccn-1+ccapn。

其中，在每一次以1c恒流对电池进行测试时长充电后，都对电池的单步充入容量进行记录。经过多次测试时长以1c恒流充电后，能够通过上述方法获得电池在上述试验过程中累计充入的容量。其中，n代表的是进行的单步充入过程的次数，也即在对电池进行充电过程中，总共进行了多少次以1c恒流进行充电的步骤。

进一步，根据电池的累计充入电量和电池的容量cap计算获得电池的单步充入容量对应的电池的荷电状态socn(c)值，

其中，计算方法包括：

socn(c)＝ccn/cap*100，单位：％；

并将计算获得的电池的荷电状态socn(c)与电池在充电测试过程中的开路端电压cvn进行一一对应。

更进一步地，根据电池的单步放出容量dcapn计算获得电池的累计放出容量dcn，

其中，计算获得电池的累计放出容量dcn的方法包括：

dc1＝dcap1，

dc2＝dc1+dcap2，……，

dcn＝dcn-1+dcapn。

其中，在每一次以1c恒流对电池进行测试时长放电后，都对电池的单步放出容量进行记录。经过多次测试时长以1c恒流放电后，能够通过上述方法获得电池在上述试验过程中累计放出的容量。其中，n代表的是进行的单步放出过程的次数，也即在对电池进行放电过程中，总共进行了多少次以1c恒流进行放电的步骤。

更进一步地，根据电池的累计放出电量和电池的容量cap计算获得电池的单步放出容量对应的电池的荷电状态socn(d)值，

其中，计算方法包括：

socn(d)＝1-dcn/cap*100，单位：％；

并将计算获得的电池的荷电状态socn(d)与电池在放电测试过程中的开路端电压dvn进行一一对应。

更进一步地，按照预定方式对socn(d)和socn(c)的数值进行划分，并将经过划分的数值与电池的开路端电压cvn和dvn进行一一对应。其中，预定方式包括第一预定方式、第二预定方式和第三预定方式，第一预定方式包括将socn(d)和socn(c)的数值在0％至1％范围内，每间隔0.2％取一个数值点。第二预定方式包括将socn(d)和socn(c)的数值范围在1％至99％范围内，每间隔1％取一个数值点。第三预定方式包括将的数值范围在99％至100％范围内，每间隔0.2％取一个数值点。在进行上述数值划分完成后，将socn(d)和在放电过程中得到的开路端电压dvn进行对应，将socn(c)与在充电过程中得到的开路端电压cvn进行对应。

由于充电过程中的开路端电压cvn和放电过程中的开路端电压dvn的计算方法相同，因此，下面以充电过程中的开路端电压cvn为例，对本申请中的计算和对应方法进行说明。标定soc1(c)等于0％时为充电过程得到对应的开路端电压cv1，标定socn(c)等于100％时为充电过程得到对应的对应的开路端电压cvn。标定soc2(c)等于0.2％时为充电过程得到对应的开路端电压cv2的计算方法为：

若soc1(c)到socn(c)中恰好有一个值为0.2％，则0.2％对应的直接就是开路端电压cv2的值。若在soc1(c)到socn(c)中找不到0.2％，则找与soc1(c)相邻的soc2(c)、soc3(c)依次类推。当出现满足socm-1(c)<0.2％<socm(c)，其中，0＜m＜n，此时，socm-1(c)和socm(c)对应的开路端电压cvm和cvm-1则标定为soc(c)为0.2％对应的开路端电压cv：

即

标定socn(c)为0.4％到99.8％对应的cvn的计算方法同标定socn(c)为0.2％对应的cvn的方法相同，在此不再赘述。

通过测试约30支电池即可得到比较精确的电池的荷电状态与开路端电压的对应关系。每一支电池的得到2对电池的荷电状态与开路端电压(充电一对，放电一对)，30支电池会得到60对电池的荷电状态与开路端电压的对应关系。

另外，在此需要说明的是，本申请中的方法中的单步充电电量和单步放出电量还可以是0.5c和1.5c等。