一种基于磷酸铁锂电池的SOC-OCV自唤醒校准方法与流程

一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法
技术领域
1.本发明涉及磷酸铁锂电池技术领域，尤其涉及一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法。


背景技术：

2.soc-ocv自唤醒校准方法是一种用于电池管理系统中的电量计算的方法。它利用电池开路电压(ocv)和已知电荷状态(soc)之间的关系，通过监测电池在空闲状态下的电压变化来实现soc值的更新。该方法需要进行周期性的校准以确保精度，并且可以通过使用外部参考电池或充放电过程来进行校准。作为本发明最接近的现有技术，专利号：cn113933728a，一种磷酸铁锂电池soc-ocv曲线校准静态soc的方法，公开了不同温度条件下测试的至少两只的磷酸铁锂电池的soc-ocv曲线，然后根据目标soc值与当前soc值差异是否在10％以内，确定电压平台区或非平台区，决定是否进行校准。
3.上述技术中未考虑迟滞电压对ocv曲线的影响。在真实校准情况中，由于迟滞电压存在，会导致真实ocv曲线与平均ocv曲线出现偏离的情况，从而导致soc出现误校准。未考虑电压测量误差，上述磷酸铁锂电池的soc-ocv曲线是在稳态电压下测量的，但是基于部分磷酸铁锂电池测试数据，3毫伏的电压测量误差容易导致在平台区出现soc》10％的偏差，从而发生误校准。未考虑bms系统(bms，battery management system，电池管理系统)是否处于休眠期间。若bms在发生校准时有电流或极化现象存在，则此时的测量电压会包含极化电压，从而产生校准误差。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是解决磷酸铁锂电芯soc校准难的问题，提高磷酸铁锂电池soc校准的可靠性，增加磷酸铁锂电池系统的可靠性与耐久性。
5.技术方案：为了实现上述发明目的，本发明的一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法，
6.基于离线状态，测试磷酸铁锂电池在不同温度下对应的充电ocv曲线与放电ocv曲线；
7.判断磷酸铁锂bms状态是否满足soc-ocv休眠自唤醒校准前提条件；
8.当磷酸铁锂bms状态满足soc-ocv休眠自唤醒校准前提条件时，进行soc-ocv自唤醒校准；
9.测量磷酸铁锂电池在休眠自唤醒校准条件下的vt；
10.根据磷酸铁锂电池是否处于平台区，采用不同的soc-ocv自唤醒校准策略。
11.进一步地，所述休眠自唤醒校准前提条件包括：
12.磷酸铁锂bms处于休眠自唤醒模式；
13.流经磷酸铁锂bms电流小于i_min；
14.磷酸铁锂bms休眠时间大于t_slp。
15.进一步地，所述休眠自唤醒模式为休眠期间磷酸铁锂bms的短暂自动唤醒状态。
16.进一步地，所述i_min为电流传感器测量噪声的10-50倍。进一步地，测量磷酸铁锂电池在休眠自唤醒校准条件下的vt，包括：所述soc-ocv休眠自唤醒校准条件有三个，分别为：
17.条件一：当前soc大于soc校准阈值上界，且差值大于δsoc；同时，当前soc通过充电ocv曲线查表获得的ocv_max与实际测量电压，差值在δvt以上；
18.条件二：当前soc小于soc校准阈值下界，且差值大于δsoc；同时，当前soc通过放电ocv曲线查表获得的ocv_min与实际测量电压，差值在δvt以上；
19.条件三：当前soc与soc非平台校准值差大于δsoc；同时，当前soc通过平均ocv曲线查表获得的ocv_avg与实际测量电压，差值在δvt以上。
20.优先的，所述平均ocv曲线是根据充电ocv曲线与放电ocv曲线通过平均得到的。
21.进一步地，根据磷酸铁锂电池是否处于平台区，采用不同的soc-ocv自唤醒校准策略，包括：
22.若soc-ocv曲线斜率小于15mv/％，则磷酸铁锂电池处于平台区，采用soc-ocv自唤醒校准策略a；
23.若soc-ocv曲线斜率大于15mv/％，则磷酸铁锂电池处于非平台区，采用soc-ocv自唤醒校准策略b；
24.更具体地说，所述15mv/％依据ocv测试结果决定。
25.更具体地，自唤醒校准策略a包括：
26.基于当前磷酸铁锂电池的电芯温度与vt，通过充电ocv曲线查表得到soc校准阈值下界；通过放电ocv曲线查表得到soc校准阈值上界；判断是否满足条件一，若满足条件一，则将当前soc校准为soc校准阈值上界；若不满足条件一，再判断其是否满足条件二，若满足条件二，则将当前soc校准为soc校准阈值下界，若不满足条件二，则不校准当前soc。
27.更具体地，自唤醒校准策略b包括：
28.基于当前磷酸铁锂电池的电芯温度与vt，若vt《3300mv，采用放电ocv曲线查表，若vt》3300mv，采用充电ocv曲线查表，查表获得的soc值均为soc非平台校准值；判断是否满足条件三，若满足条件三时，则将当前soc校准为soc非平台校准值，若不满足条件三，则不校准当前soc。
29.更具体地，soc：state of charge，荷电状态；ocv：open circuit voltage，开路电压；vt:单体磷酸铁锂电池测量电压；ocv_max：当前soc与温度下通过充电ocv曲线查得的开路电压ocv_min：当前soc与温度下通过放电ocv曲线查得的开路电压；ocv_avg：当前soc与温度下通过平均ocv曲线查得的开路电压；bms：battery management system，电池管理系统；δsoc：soc偏差阈值，依据具体项目而定；δvt：电压偏差阈值，依据具体项目而定；i_min:小电流阈值，依据具体项目而定；t_slp:休眠时间阈值，依据具体项目而定。
30.有益效果：1、本发明考虑了迟滞电压对ocv曲线的影响，加入了充电ocv曲线与放电ocv曲线用于判断soc的校正区间，避免了未考虑迟滞电压对soc校准产生的影响。
31.2、本发明考虑了电压测量误差，当前soc与充放电ocv曲线查表获得的ocv值与单体磷酸铁锂电池实际测量电压的差值大于δvt，才进行校准，避免了由于电压测量误差导
致的误校准。
32.3、本发明考虑了极化电压的影响，将soc-ocv校准设置在磷酸铁锂bms休眠的自唤醒期间，自唤醒状态确保了此时电池不存在极化电压，从而避免产生校准误差。
附图说明
33.图1是本实施例中的整体流程图；
34.图2是本实施例测试的ocv充放电曲线以及平均ocv曲线；
35.图3是实施例1处于平台区且满足条件一的校准曲线图；
36.图4是实施例2处于平台区且满足条件二的校准曲线图；
37.图5是实施例3处于非平台区且满足条件三的校准曲线图。
具体实施方式
38.如图1所示，一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法，
39.s1：基于离线状态，测试磷酸铁锂电池在不同温度下对应的充电ocv曲线与放电ocv曲线；
40.s2：判断磷酸铁锂bms状态是否满足soc-ocv休眠自唤醒校准前提条件；
41.休眠自唤醒校准前提条件为：磷酸铁锂bms处于休眠自唤醒模式、流经磷酸铁锂bms电流小于i_min以及磷酸铁锂bms休眠时间大于t_slp。其中休眠自唤醒模式为休眠期间磷酸铁锂bms的短暂自动唤醒状态。i_min为电流传感器测量噪声的10-50倍。
42.s3：当磷酸铁锂bms满足soc-ocv休眠自唤醒校准前提条件时，进行soc-ocv自唤醒校准；
43.s4：测量磷酸铁锂电池在休眠自唤醒校准条件下的vt；
44.soc-ocv休眠自唤醒校准条件有三个，分别为：
45.条件一：当前soc大于soc校准阈值上界，且差值大于δsoc；同时，当前soc通过充电ocv曲线查表获得的ocv_max与实际测量电压，差值在δvt以上；
46.条件二：当前soc小于soc校准阈值下界，且差值大于δsoc；同时，当前soc通过放电ocv曲线查表获得的ocv_min与实际测量电压，差值在δvt以上；
47.条件三：当前soc与soc非平台校准值差大于δsoc；同时，当前soc通过平均ocv曲线查表获得的ocv_avg与实际测量电压，差值在δvt以上。其中平均ocv曲线是根据充电ocv曲线与放电ocv曲线通过平均得到的。
48.s5：根据磷酸铁锂电池是否处于平台区，采用不同的soc-ocv自唤醒校准策略。
49.若soc-ocv曲线斜率小于15mv/％，则磷酸铁锂电池处于平台区，采用soc-ocv自唤醒校准策略a；
50.校准策略a：基于当前磷酸铁锂电池的电芯温度与vt，通过充电ocv曲线查表得到soc校准阈值下界；通过放电ocv曲线查表得到soc校准阈值上界；判断是否满足条件一，若满足条件一，则将当前soc校准为soc校准阈值上界；若不满足条件一，再判断其是否满足条件二，若满足条件二，则将当前soc校准为soc校准阈值下界，若不满足条件二，则不校准当前soc。
51.若soc-ocv曲线斜率大于15mv/％，则磷酸铁锂电池处于非平台区，采用soc-ocv自唤醒校准策略b；
52.校准策略b：基于当前磷酸铁锂电池的电芯温度与vt，若vt《3300mv，采用放电ocv曲线查表，若vt》3300mv，采用充电ocv曲线查表，查表获得的soc值均为soc非平台校准值；判断是否满足条件三，若满足条件三时，则将当前soc校准为soc非平台校准值，若不满足条件三，则不校准当前soc。
53.15mv/％依据ocv测试结果决定；soc：state of charge，荷电状态；ocv：open circuit voltage，开路电压；vt:单体磷酸铁锂电池测量电压；ocv_max：当前soc与温度下通过充电ocv曲线查得的开路电压ocv_min：当前soc与温度下通过放电ocv曲线查得的开路电压；ocv_avg：当前soc与温度下通过平均ocv曲线查得的开路电压；bms：battery management system，电池管理系统；δsoc：soc偏差阈值，依据具体项目而定；δvt：电压偏差阈值，依据具体项目而定；i_min:小电流阈值，依据具体项目而定；t_slp:休眠时间阈值，依据具体项目而定。
54.实施例1
55.如图2所示，首先，基于离线状态下，提前通过ocv测试获得磷酸铁锂电芯的充电ocv曲线与放电ocv曲线，获得充电ocv曲线与放电ocv曲线后，判断磷酸铁锂电池是否进入校准前提条件。若磷酸铁锂bms满足soc-ocv休眠自唤醒校准前提条件，进行soc-ocv自唤醒校准；当前温度25℃，磷酸铁锂电芯soc在57％，vt约为3280mv，基于图2所示的ocv测试结果，根据soc-ocv曲线斜率小于15mv/％，判断当前磷酸铁锂电池处于平台期，因此进入校准策略a。如图3所示，在25℃下，基于充电ocv曲线与放电ocv曲线获得的soc校准阈值下界和soc校准阈值上界大约分别是25％与36％。由于当前soc为57％，因此大于soc校准阈值上界，且差值大于δsoc，本项目δsoc取值为3％，因此此时电压差对比应该选择充电ocv曲线，通过充电ocv曲线查表获得的ocv_max为3310mv,与当前vt差值大于δvt，本项目δvt取值5mv，因此满足了条件一，此时酸铁锂电池bms将当前soc(57％)校准为soc校准阈值上界(36％)。
56.实施例2
57.如图2所示，首先，基于离线状态下，提前通过ocv测试获得磷酸铁锂电芯的充电ocv曲线与放电ocv曲线，获得充电ocv曲线与放电ocv曲线后，判断磷酸铁锂电池是否进入校准前提条件。若磷酸铁锂bms满足soc-ocv休眠自唤醒校准前提条件，进行soc-ocv自唤醒校准；当前温度25℃，磷酸铁锂电芯soc在14％，vt约为3280mv，基于图2所示的ocv测试结果，根据soc-ocv曲线斜率小于15mv/％，判断当前磷酸铁锂电池处于平台期，因此进入校准策略a。如图4所示，在25℃下，基于充电ocv曲线与放电ocv曲线获得的soc校准阈值下界和soc校准阈值上界大约分别是25％与36％。由于当前soc为14％，因此小于soc校准阈值下界，且差值大于δsoc，本项目δsoc取值为3％，因此此时电压差对比应该选择放电ocv曲线，通过充电ocv曲线查表获得的ocv_min为3205mv,与当前vt差值大于δvt，本项目δvt取值5mv，因此满足了条件二，此时酸铁锂电池bms将当前soc(14％)校准为soc校准阈值下界(25％)。
58.实施例3
59.如图2所示，首先，基于离线状态下，提前通过ocv测试获得磷酸铁锂电芯的充电ocv曲线与放电ocv曲线，获得充电ocv曲线与放电ocv曲线后，判断磷酸铁锂电池是否进入校准前提条件。若磷酸铁锂bms满足soc-ocv休眠自唤醒校准前提条件，进行soc-ocv自唤醒校准；当前温度25℃，磷酸铁锂电芯soc在20％，vt约为3150mv，基于图2所示的ocv测试结果，根据soc-ocv曲线斜率大于15mv/％，判断当前磷酸铁锂电池处于非平台期，因此进入校准策略b。由于此时vt《3300mv，如图5所示，在25℃下，基于放电ocv曲线获得的soc非平台校准值为8％。由于当前soc为14％，与soc非平台校准值差值大于δsoc，本项目δsoc取值为3％，通过平均ocv曲线查表获得的ocv_avg为3250mv,与当前vt差值大于δvt，本项目δvt取值5mv，因此满足了条件三，此时酸铁锂电池bms将当前soc(20％)校准为soc非平台校准值(8％)。
60.上述实施例图2中，ocvmean为平均ocv曲线，ocvcharge为充电ocv曲线，ocvdischarge为放电ocv曲线
61.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法，其特征在于，基于离线状态，测试磷酸铁锂电池在不同温度下对应的充电ocv曲线与放电ocv曲线；判断磷酸铁锂bms状态是否满足soc-ocv休眠自唤醒校准前提条件；当磷酸铁锂bms状态满足soc-ocv休眠自唤醒校准前提条件时，进行soc-ocv自唤醒校准；测量磷酸铁锂电池在休眠自唤醒校准条件下的vt；根据磷酸铁锂电池是否处于平台区，采用不同的soc-ocv自唤醒校准策略。2.根据权利要求1所述的一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法，其特征在于，所述休眠自唤醒校准前提条件包括：磷酸铁锂bms处于休眠自唤醒模式；流经磷酸铁锂bms电流小于i_min；磷酸铁锂bms休眠时间大于t_slp。3.根据权利要求2所述的一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法，其特征在于，所述休眠自唤醒模式为休眠期间磷酸铁锂bms的短暂自动唤醒状态。4.根据权利要求2所述的一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法，其特征在于，所述i_min为电流传感器测量噪声的10-50倍。5.根据权利要求1所述的一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法，其特征在于，测量磷酸铁锂电池在休眠自唤醒校准条件下的vt，包括：所述soc-ocv休眠自唤醒校准条件有三个，分别为：条件一：当前soc大于soc校准阈值上界，且差值大于δsoc；同时，当前soc通过充电ocv曲线查表获得的ocv_max与实际测量电压，差值在δvt以上；条件二：当前soc小于soc校准阈值下界，且差值大于δsoc；同时，当前soc通过放电ocv曲线查表获得的ocv_min与实际测量电压，差值在δvt以上；条件三：当前soc与soc非平台校准值差大于δsoc；同时，当前soc通过平均ocv曲线查表获得的ocv_avg与实际测量电压，差值在δvt以上。6.根据权利要求1所述的一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法，其特征在于，根据磷酸铁锂电池是否处于平台区，采用不同的soc-ocv自唤醒校准策略，包括：若soc-ocv曲线斜率小于15mv/％，则磷酸铁锂电池处于平台区，采用soc-ocv自唤醒校准策略a；若soc-ocv曲线斜率大于15mv/％，则磷酸铁锂电池处于非平台区，采用soc-ocv自唤醒校准策略b。7.根据权利要求6所述的一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法，其特征在于，所述自唤醒校准策略a包括：基于当前磷酸铁锂电池的电芯温度与vt，通过充电ocv曲线查表得到soc校准阈值下界；通过放电ocv曲线查表得到soc校准阈值上界；判断是否满足条件一，若满足条件一，则将当前soc校准为soc校准阈值上界；若不满足条件一，再判断其是否满足条件二，若满足条件二，则将当前soc校准为soc校准阈值下界，若不满足条件二，则不校准当前soc。8.根据权利要求6所述的一种基于磷酸铁锂电池的soc-ocv自唤醒校准方法，其特征在
于，所述自唤醒校准策略b包括：基于当前磷酸铁锂电池的电芯温度与vt，若vt<3300mv，采用放电ocv曲线查表，若vt>3300mv，采用充电ocv曲线查表，查表获得的soc值均为soc非平台校准值；判断是否满足条件三，若满足条件三时，则将当前soc校准为soc非平台校准值，若不满足条件三，则不校准当前soc。

技术总结
本发明公开了一种基于磷酸铁锂电池的SOC-OCV自唤醒校准方法，基于离线状态，测试磷酸铁锂电池在不同温度下对应的充电OCV曲线与放电OCV曲线；判断磷酸铁锂BMS状态是否满足SOC-OCV休眠自唤醒校准前提条件；当磷酸铁锂BMS状态满足SOC-OCV休眠自唤醒校准前提条件时，进行SOC-OCV自唤醒校准；测量磷酸铁锂电池在休眠自唤醒校准条件下的Vt；根据磷酸铁锂电池是否处于平台区，采用不同的SOC-OCV自唤醒校准策略。解决磷酸铁锂电芯SOC校准难的问题，提高磷酸铁锂电池SOC校准的可靠性，增加磷酸铁锂电池系统的可靠性与耐久性。铁锂电池系统的可靠性与耐久性。铁锂电池系统的可靠性与耐久性。


技术研发人员：王勇 严驰洲 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：2023.05.23
技术公布日：2023/7/27