CN102721933A - 一种锂离子电池的soc估算方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池的SOC估算方法，包括：采集所述锂离子电池在当前运行状态下的温度、电压和电流值，并依据所述采集的电压和电流值计算所述锂离子电池的充放电次数；根据所述充放电次数、温度、电压和电流值，通过预设的映射关系估算所述锂离子电池的SOC。应用本申请实施例提供的锂离子电池SOC估算方法避免了在任何情况下都使用统一的公式计算锂离子电池的SOC，提高了锂离子电池SOC的估算精度。

Description

一种锂离子电池的SOC估算方法和***

技术领域

本申请涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种锂离子电池的SOC估算方法和***。

背景技术

随着传统能源的日益枯竭，环境污染的日益严重，国家提出了节能减排、发展低碳经济的政策，锂离子电池由于其具有能量密度高、安全性好、寿命长、无记忆效应、环保等优点而得到广泛的应用。

在锂离子电池的使用过程中，为了确保锂离子电池能够正常工作，需要实时对锂离子电池的各个参数进行监测，其中锂离子电池的荷电状态（State ofCharge，SOC）是需要监测的一个重要参数，用以描述锂离子电池的剩余电量。

SOC估算不准确，对锂离子电池的运行情况的判断就会出错，进而导致对锂离子电池的误操作，例如，锂离子电池的实际SOC值是80％，而计算得到的SOC值是30％，则告警锂离子电池的剩余电量不足，需要对其充电，从而导致锂离子电池出现过充电的情况，造成锂离子电池使用寿命的缩短，甚至会有***等危险情况发生。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种锂离子电池的SOC估算方法，根据所述锂离子电池的SOC与充放电次数、温度、电压和电流的映射关系，查找所述SOC值，避免了在任何情况下都使用统一的公式计算锂离子电池的SOC，提高了锂电池SOC的估算精度。

技术方案如下：

一种锂离子电池的SOC估算方法，在执行所述方法前，依据所述锂离子电池的充放电特性，预设所述锂离子电池的SOC与所述锂离子电池的充放电次数、温度、电压和电流的映射关系；

所述SOC估算方法包括：

采集所述锂离子电池在当前运行状态下的温度、电压和电流值，并依据所述采集的电压和电流值计算所述锂离子电池的充放电次数；

通过所述映射关系估算所述锂离子电池在当前运行温度、电压、电流值及充放电次数的状态下所对应的SOC。

上述的方法，优选的，所述映射关系存储在四维映射表中。

上述的方法，优选的，所述计算锂离子电池的充放电次数包括：

根据所述采集的电压和电流值，记录所述锂离子电池的充放电循环周期；

对所述锂离子电池的充放电循环周期进行计数；

将计数总和作为所述锂离子电池的充放电次数。

一种锂离子电池的SOC估算***，包括：

采集模块和微控制器；

其中：

所述采集模块用于采集所述锂离子电池在当前运行状态下的温度、电压和电流值；

所述微控制器包括：

预设模块，计算模块和SOC估算模块；

所述预设模块用于依据所述锂离子电池的充放电特性，预设所述锂离子电池的SOC与所述锂离子电池的充放电次数、温度、电压和电流的映射关系；所述计算模块用于依据所述采集的电压和电流值计算所述锂离子电池的充放电次数；

所述SOC估算模块用于通过所述映射关系估算所述锂离子电池在当前运行温度、电压、电流值及充放电次数的状态下所对应的SOC。

上述的***，优选的，所述计算模块包括：

记录单元，用于记录所述锂离子电池的充放电循环周期；

计数单元，用于对所述锂离子电池的充放电循环周期进行计数，将计数总和作为锂离子电池的充放电次数。

由以上本申请提供的技术方案可知，本申请提供一种锂离子电池SOC估算方法，在执行所述方法前，根据所述锂离子电池的充放电特性，预设所述锂离子电池的SOC与所述锂离子电池的充放电次数、温度、电压和电流的映射关系；在执行所述方法时，采集所述锂离子电池在当前运行状态下的温度、电压和电流值，并依据所述采集的电压和电流值计算所述锂离子电池的充放电次数；通过所述映射关系估算所述锂离子电池在当前运行温度、电压、电流值及充放电次数的状态下所对应的SOC值。

由上述可知，本申请提供的锂离子电池SOC估算方法，充分考虑了锂离子电池的新旧程度即充放电次数和温度对SOC的影响，在不同的使用情况与使用条件下，区别对待锂离子电池，避免了在任何情况下都使用统一的公式进行简单计算而得到锂离子电池的SOC，提高了锂离子电池SOC估算精度，而且不会使锂离子电池SOC的估算精度随着锂离子电池的使用次数的增多而降低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种锂离子电池的SOC估算方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种锂离子电池的SOC估算***的结构示意图;

图3为本申请实施例提供的另一种锂离子电池的SOC估算***的结构示意图。

为了图示的简单和清楚，以上附图示出了结构的普通形式，并且为了避免不必要的模糊本发明，可以省略已知特征和技术的描述和细节。另外，附图中的单元不必要按照比例绘制。例如，可以相对于其他单元放大图中的一些单元的尺寸，从而帮助更好的理解本发明的实施例。不同附图中的相同标号表示相同的单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供的一种锂离子电池的SOC估算方法的流程图如图1所示，在执行本方法前，依据所述锂离子电池的充放电特性，预设所述锂离子电池的SOC与所述锂离子电池的充放电次数、温度、电压和电流的映射关系；具体的，从锂离子电池的生产厂商处获得锂离子电池的充放电特性资料，为了能准确获得所述锂离子电池的SOC，本申请充分考虑锂离子电池的新旧程度即充放电次数和温度对SOC的影响，根据所述锂离子电池的充放电特性设置锂离子电池的SOC与锂离子电池的充放电次数、温度、电压和电流的映射关系，将所述映射关系存储在四维映射表中，这里所说的四维映射表是指所述锂离子电池在不同的充放电次数下，所述锂离子电池的SOC与当前运行温度、电压和电流的映射关系表。例如，当充放电次数为N1，所述锂离子电池的SOC、温度、电压和电流的映射关系示意图如表1所示；当充放电次数为N2，所述锂离子电池的SOC、温度、电压和电流的映射关系的示意图如表2所示。

此外，所述表1中的N1和表2中的N2还可以分别是N1所对应的识别标识和N2所对应的识别标识，即通过充放电次数对应的识别标识来查找不同充放电次数下对应的所述锂离子电池的SOC、温度、电压和电流的映射关系表。

表1

表2

所述锂离子电池SOC估算方法包括：

步骤S101：采集所述锂离子电池在当前运行状态下的温度、电压和电流值；

所述锂离子电池的温度和电流值可通过温度传感器和电流传感器进行采集；所述锂离子电池的电压值可采用专用的电压采集芯片，如LTC6802芯片，进行采集，当然也可以通过电压传感器进行采集。

步骤S102：计算所述锂离子电池的充放电次数；

锂离子电池的充放电次数是以锂离子电池的充放电循环周期数来描述的。具体的，锂离子电池的一个充放电循环周期是一个锂离子电池的电量由空充到满，再由满用到空的过程，而不是具体的充一次电，虽然锂离子电池多次充电，但其充电总量为锂离子电池的满电量时才算完成一个充电周期；放电周期的计算同理。例如，假设锂离子电池的满电量为100%，第一次使用了30％电量后，充满电，第二次又使用了70％的电量后，又充满电，一共充了两次电，但这只能算是一个充放电循环周期，因为，这两次总的充电量为30%+70%=100%，总的放电量也为30%+70%=100%，这个刚好是一个充放电循环周期，之后是下一个周期。对锂离子电池的每一个充放电循环周期都进行记录，并对充放电循环周期进行计数，所述锂离子电池的充放电周期的总和就是所述锂离子电池的充放电次数。

步骤S103：根据所述充放电次数、温度、电压和电流值，通过所述映射关系估算所述锂离子电池在当前运行状态下的SOC；

首先根据所述锂离子电池的充放电次数或充放电次数识别标识定位到所述充放电次数下所述锂离子电池的SOC和所述锂离子电池的温度、电压和电流的四维映射关系表，在所述映射关系表中找到所述温度值，在所述温度下，根据所述电压和电流值找到所述锂离子电池的SOC。

具体的，假设检测到的锂离子电池的充放电次数为N1，温度为T2，电压和电流值分别为V7和I7，那么估算锂离子电池的SOC的具体步骤为：

首先根据所述锂离子电池的充放电次数N1对数据库进行搜索，找到所述充放电次数N1下所述锂离子电池的SOC和所述锂离子电池的温度、电压和电流的映射关系表（当然，也可以通过所述锂离子电池的充放电次数N1所对应的识别标识来查找所述充放电次数N1下所述锂离子电池的SOC和所述锂离子电池的温度、电压和电流的映射关系表），即表1，然后在表1中找到所述温度T2，在该温度T2下，根据所述电压V7和电流I7，找到所述锂离子电池的SOC值为SOC7。

针对锂离子电池的SOC估算方法，本申请实施例提供一种与其对应的锂离子电池的SOC估算***，其结构示意图如本申请实施例提供的图2所示，包括：

采集模块201和微控制器202；

其中：

所述采集模块201用于采集所述锂离子电池203的温度、电压和电流值；

所述微控制器202包括：

预设模块204，计算模块205和SOC估算模块206；

所述预设模块204用于依据所述锂离子电池的充放电特性，预设所述锂离子电池的SOC与所述锂离子电池的充放电次数、温度、电压和电流的映射关系，并将所述映射关系存储在四维映射表中；

所述计算模块205用于根据所述电压和电流值计算所述锂离子电池203的充放电次数；

所述SOC估算模块206根据所述采集模块201采集到的温度、电压和电流值以及计算模块205计算得到的充放电次数，通过所述预设模块204中存储的所述映射关系估算所述锂离子电池203在当前运行温度、电压、电流值及充放电次数下所对应的SOC。

优选的，本申请实施例提供的计算模块205还包括，如图3所示：

记录单元301和计数单元302；

所述记录单元301用于根据所述采集模块201采集到的电压和电流记录所述锂离子电池203的充放电循环周期；

所述计数单元302用于对所述锂离子电池203的充放电循环周期进行计数，并将充放电循环周期的计数总和作为所述锂离子电池203的充放电次数。

优选的，所述锂离子电池可以是单个锂离子电池，也可以是锂离子电池组。所述锂离子电池的SOC估算方法可以估算锂离子电池组中单个锂离子电池的SOC，各个单体锂离子电池的剩余电量相加就可得到锂离子电池组总的剩余电量。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种锂离子电池的SOC估算方法，其特征在于，在执行所述方法前，依据所述锂离子电池的充放电特性，预设所述锂离子电池的SOC与所述锂离子电池的充放电次数、温度、电压和电流的映射关系；

所述估算方法包括：

采集所述锂离子电池在当前运行状态下的温度、电压和电流值，并依据所述采集的电压和电流计算所述锂离子电池的充放电次数；

通过所述映射关系估算所述锂离子电池在当前运行温度、电压、电流值及充放电次数的状态下所对应的SOC。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射关系存储在四维映射表中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算锂离子电池的充放电次数包括：

根据所述采集的电压和电流值，记录所述锂离子电池的充放电循环周期；

对所述锂离子电池的充放电循环周期进行计数；

将计数总和作为所述锂离子电池的充放电次数。

4.一种锂离子电池的SOC估算***，其特征在于，包括：

采集模块和微控制器；

其中：

所述采集模块用于采集所述锂离子电池在当前运行状态下的温度、电压和电流值；

所述微控制器包括：预设模块，计算模块和SOC估算模块；

所述预设模块用于依据所述锂离子电池的充放电特性，预设所述锂离子电池的SOC与所述锂离子电池的充放电次数、温度、电压和电流的映射关系；所述计算模块用于依据所述采集的电压和电流值计算所述锂离子电池的充放电次数；

所述SOC估算模块用于通过所述映射关系估算所述锂离子电池在当前运行温度、电压、电流值及充放电次数的状态下所对应的SOC。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述计算模块包括：

记录单元，用于记录所述锂离子电池的充放电循环周期；

计数单元，用于对所述锂离子电池的充放电循环周期进行计数，将计数总和作为锂离子电池的充放电次数。

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