一种磷酸铁锂电芯的SOC自适应修正估算方法与流程

本发明涉及锂电池，尤其涉及一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法。

背景技术：

1、动力电池的荷电状态(state of charge,soc)反应了电池剩余电量，是衡量电池放电能力、电池均衡管控、充放电截止条件的关键参数。目前通过安时积分法算出当前电池soc，将该值代入电池二阶rc等效模型中算出当前电池端电压(u估算)，与真实采样端电压值(u真实)进行差值计算，现有技术方案未考虑迟滞电压对soc计算的影响，且仅以传感器测量误差作为固定阈值判断是否开启soc修正，容易造成频繁修正与误修正。

技术实现思路

1、基于此，本发明为解决现有技术容易造成频繁修正与误修正的问题，提供了一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法。

2、本发明提供了一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法，包括：

3、建立离线开路电压ocv曲线，通过hppc测试获得磷酸铁锂电芯的状态参数；

4、基于三阶rc模型和磷酸铁锂电芯的状态参数计算电池模型平均电动势vemf；

5、将所述电池模型平均电动势vemf与当前soc通过平均emf曲线查表所得的电池模型标准电动势vemf_lut获取电压偏差dv，设置自适应修正启动阈值dvthreshold，并判断是否需要进行soc修正。

6、所述开路电压ocv曲线包括充电开路电压ocvchg曲线和放电开路电压ocvdchg曲线。

7、所述磷酸铁锂电芯的状态参数包括三阶极化电阻rp1、rp2、rp3，三阶极化电容c1、c2、c3和直流阻抗r0。

8、所述电池模型平均电动势vemf的计算包括，

9、基于三阶等效电路模型，计算电池模型平均电动势vemf，具体包括：

10、vemf＝vt-vr0-vp1-vp2-vp3-vhys

11、其中，vt表示单体测量电压，vr0表示直流阻抗对应的压降，vp1、vp2、vp3表示三阶极化电压，vhys表示迟滞电压。

12、三阶极化电压vp1、vp2、vp3的计算包括，

13、

14、其中，dt表示采样时间，τj＝rpj*cj，i表示当前电流，下标j取值1-3，分别表示三阶不同极化过程。

15、迟滞电压vhys的计算包括，

16、

17、其中，vh＝(ocvchg-ocvdchg)/2，ocvchg表示充电ocv，ocvdchg表示放电ocv，τh表示迟滞时间常数；

18、τh＝kt*dsoc

19、其中，kt表示可变系数，dsoc表示单位时间内当前电流对电芯soc产生的变化量。

20、所述电压偏差dv的计算包括，

21、dv＝vemf-vemf_lut

22、其中，vemf表示电池模型平均电动势，vemf_lut表示当前soc通过平均emf曲线查表所得的电池模型标准电动势。

23、是否需要进行soc修正的判断包括，

24、设置电压偏差阈值dvthreshold，当且仅当dv绝对值大于dvthreshold，才进行soc修正，否则不进行修正；

25、设定vresid为修正电压，修正电压vresid的计算包括，

26、vresid＝sign(dv)*(|dv|-dvthreshold)if|dv|>dvthreshold

27、vresid＝0if|dv|≤dvthreshold。

28、基于电池实际容量和修正电压vresid推导当前修正值soc(t)，

29、soc(t)＝soc(t-1)+∫idt/q+kp*vresid

30、其中，q表示电池实际容量，kp表示可变修正系数，i表示当前电流。

31、自适应修正启动阈值dvthreshold取值受温度、电流i，可采用二维查表方式查询温度t和有关电流的函数fcur_rate；

32、

33、

34、其中，fcur_rate∈[0,1]定义为当前电流i与基准压降电流iref的比值，vref表示最大极化电压压降。

35、有益效果：基于三阶等效电路模型与安时积分相结合的方法，可以针对电池包的soc进行实时高精度估算，并在较大误差下进行soc自适应修正。根据不同工况与电池状态，自适应调整soc修正阈值与修正速度。本申请提供的soc自适应修正估算方法，有效适应了磷酸铁锂电芯的平台区特性，考虑了迟滞与极化效应，提升了磷酸铁锂电芯的soc估算精度，提升了算法的可靠性与耐久性。

36、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法，其特征在于：所述开路电压ocv曲线包括充电开路电压ocvchg曲线和放电开路电压ocvdchg曲线。

3.根据权利要求1或2所述的一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法，其特征在于：所述磷酸铁锂电芯的状态参数包括三阶极化电阻rp1、rp2、rp3，三阶极化电容c1、c2、c3和直流阻抗r0。

4.根据权利要求3所述的一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法，其特征在于：所述电池模型平均电动势vemf的计算包括，

5.根据权利要求4所述的一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法，其特征在于：三阶极化电压vp1、vp2、vp3的计算包括，

6.根据权利要求5所述的一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法，其特征在于：迟滞电压vhys的计算包括，

7.根据权利要求6所述的一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法，其特征在于：所述电压偏差dv的计算包括，

8.根据权利要求7所述的一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法，其特征在于：是否需要进行soc修正的判断包括，

9.根据权利要求8所述的一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法，其特征在于：基于电池实际容量和修正电压vresid推导当前修正值soc(t)，

10.根据权利要求5～9任意一项所述的一种磷酸铁锂电芯的soc自适应修正估算方法，其特征在于：自适应修正启动阈值dvthreshold取值受温度、电流i，可采用二维查表方式查询温度t和有关电流的函数fcur_rate；

技术总结
本发明公开了一种磷酸铁锂电芯的SOC自适应修正估算方法，涉及锂电池领域。具体实现方案为：建立离线开路电压OCV曲线，通过HPPC测试获得磷酸铁锂电芯的状态参数；基于三阶RC模型和磷酸铁锂电芯的状态参数计算电池模型平均电动势V<subgt;EMF</subgt;；将所述电池模型平均电动势V<subgt;EMF</subgt;与当前SOC通过平均EMF曲线查表所得的电池模型标准电动势V<subgt;EMF_lut</subgt;获取电压偏差dv，设置自适应修正启动阈值dv<subgt;threshold</subgt;，并判断是否需要进行SOC修正。本发明基于三阶等效电路模型与安时积分相结合的方法，可以针对电池包的SOC进行实时高精度估算，并在较大误差下进行SOC自适应修正，根据不同工况与电池状态，自适应调整SOC修正阈值与修正速度。

技术研发人员：严驰洲,王勇,许科,诸迪焕
受保护的技术使用者：万向一二三股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16