一种锂离子电池SOC修正方法、系统、设备及介质

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种锂离子电池SOC修正方法、系统、设备及介质。

背景技术

锂电池的使用离不开电池管理系统BMS，电池管理系统BMS作为保证电池正常安全使用、提高电池寿命的关键零部件，其核心功能之一就是荷电状态SOC估算。荷电状态SOC是荷电状态，反映的是电池当前的剩余电量，其定义是电池当前剩余容量占总容量的百分比。

现有常用SOC估算方法为安时积分和静态电压修正，安时积分因电流采样误差的存在，在长期使用过程中，存在不可避免的误差；常见的SOC修正方式为利用静态电压通过OCV曲线进行查表来修正SOC。但应用在LFP(磷酸铁锂)体系的锂离子电池系统时，因LFP(磷酸铁锂)体系的锂离子电池存在明显的OCV电压平台，且单体电压采集精度有限，无法准确地修正平台区的SOC数值。

现有技术如公告号为CN110967644A的中国专利公开了一种电池组SOC的修正方法、电池管理系统以及车辆，介绍了在SOC-OCV非衰减区利用容量微分进行SOC修正，在电池组充电过程中修正电池组的SOC值；避免了电池老化对电池组SOC值计算的影响，提升了修正后电池组的SOC值的精度。该专利仅针对非衰减区的SOC区间进行修正，另外，需要利用不同衰减程度的电芯进行OCV测试，来识别非衰减区，对于电芯研发数据的依赖度较高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种锂离子电池SOC修正方法，包括

获取目标电池的静态电压；在所述目标电池充放电过程中实时采集单体电压、电流和温度；

判断所述静态电压是否处于所述目标电池的电压平台区；

若所述静态电压不处于所述电压平台区，通过锂离子电池OCV-SOC曲线对所述目标电池的当前SOC进行修正；

若所述静态电压处于所述电压平台区，请求云端计算SOC修正值，所述云端调用所述目标电池静置前的电压信息和电流信息来计算进入所述电压平台区之后的变化容量，所述云端获取该所述电压平台区对应的区间容量和区间SOC值，根据所述变化容量、所述区间容量和所述区间SOC值计算修正值SOCx，根据所述修正值SOCx对所述目标电池的当前SOC进行修正。

本发明进一步设置为所述云端调用所述目标电池静置前的电压充电/放电曲线和电流充电/放电曲线，计算所述目标电池静置前的充电/放电过程中的容量微分曲线，通过所述目标电池充电/放电结束时的电压来计算所述容量微分曲线的面积，以获得所述目标电池进入所述电压平台区后的变化容量。

本发明进一步设置为所述目标电池在充电/放电过程中进入所述电压平台区的变化容量为Qs；所述电压平台区对应的区间容量为Qc；所述电压平台区对应的区间SOC值为SOCa和SOCb，其中SOCb＞SOCa；

在所述目标电池充电过程中，修正值SOCx＝SOCa+Qs/Qc×(SOCb-SOCa)，此时变化容量Qs为所述目标电池进入所述电压平台区之后所积累的容量；

在所述目标电池放电过程中，修正值SOCx＝SOCb-Qs/Qc×(SOCb-SOCa)，此时变化容量Qs为所述目标电池进入所述电压平台区之后所消耗的容量。

本发明进一步设置为所述云端存储有典型温度、无容量衰减下所述目标电池的充电/放电曲线，所述云端还记录所述目标电池每次完整充电的充电/放电曲线，以获得不同温度和不同容量衰减程度下的充电/放电容量微分曲线。

本发明进一步设置为当请求云端计算SOC修正值时，以温度和容量衰减程度为索引，在所述云端数据库中寻找该温度和该容量衰减程度对应的充电/放电容量微分曲线；

若所述云端数据库中存在该温度和该容量衰减程度对应的充电/放电容量微分曲线，则调用该温度和该容量衰减程度对应的充电/放电容量微分曲线，计算该所述电压平台区对应的区间容量和区间SOC值；

若所述云端数据库中不存在该温度和该容量衰减程度对应的充电/放电容量微分曲线，则调用该温度和该容量衰减程度相邻的充电/放电容量微分曲线，利用插值算法计算该所述电压平台区对应的区间容量和区间SOC值。

本发明进一步设置为若所述静态电压处于所述电压平台区时，获取所述目标电池的当前SOC0，并接收所述云端返回修正值SOCx，若|SOCx-SOC0|≥n时，n为第一修正阈值，则通过增大或缩小所述目标电池在充电过程中的SOC变化速率进行修正。

本发明进一步设置为若所述静态电压不处于所述电压平台区时，获取所述目标电池的当前SOC0，并根据所述静态电压查询锂离子电池OCV-SOC曲线对应的修正值SOCx，若|SOCx-SOC0|≥m时，m为第二修正阈值，则通过增大或缩小所述目标电池在充电过程中的SOC变化速率进行修正。

一种锂离子电池SOC修正系统，采用上述的锂离子电池SOC修正方法，包括：

待修正的目标电池；

电池管理单元BMS，采集所述目标电池的静态电压，同时在所述目标电池充电过程中实时采集单体电压、电流和温度数据；当所述目标电池的静态电压处于非电压平台区，则通过锂离子电池OCV-SOC曲线判断是否对所述目标电池的当前SOC进行修正；当所述目标电池的静态电压处于电压平台区，则向云端发送计算请求，根据云端返回的修正值判断是否对所述目标电池的当前SOC进行修正；

云端存储与计算单元，存储有典型温度、无容量衰减下所述目标电池的充电/放电曲线，以及记录所述目标电池每次完整充电的充电/放电曲线；获取电池管理单元BMS发送的计算请求，调用所述目标电池静置前的电压信息和电流信息来计算进入电压平台区之后的变化容量，获取该所述电压平台区对应的区间容量和区间SOC值，根据所述变化容量、所述区间容量和所述区间SOC值计算修正值并返回给所述电池管理单元BMS；

数据传输单元，用于传输所述电池管理单元BMS向所述云端存储与计算单元发送的计算请求、静态电压、单体电压、电流和温度数据；以及用于传输所述云端存储与计算单元向所述电池管理单元BMS返回的修正值。

一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权上述的锂离子电池SOC修正方法。

一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述的锂离子电池SOC修正方法。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明锂离子电池SOC修正方法对于静态电压处于电压平台区和非电压平台区进行分类修正，对于静态电压处于非电压平台区的目标电池，通过直接查询锂离子电池OCV-SOC曲线得到修正值，比较修正值和目标电池当前SOC来判断是否进行SOC修正；对于静态电压处于电压平台区的目标电池，通过向云端发送计算请求，云端调用目标电池静置前的电压信息和电流信息来计算进入电压平台区之后的变化容量，获取该电压平台区对应的区间容量和区间SOC值，根据变化容量、区间容量和区间SOC值计算修正值并返回给电池管理单元BMS，电池管理单元BMS根据云端返回的修正值判断是否对目标电池的当前SOC进行修正。

本发明利用对云端的超大存储空间和运算能力，不断存储目标电池的充电/放电信息，当目标电池的静态电压处于电压平台区时，结合目标电池静置前的电压信息和电流信息来计算进入电压平台区之后的变化容量、以往目标电池的完整充放电信息计算该电压平台区对应的区间容量和区间SOC值，从而计算出修正值返回给电池管理单元BMS，可无需对现有BMS硬件进行改造，降低改造成本，对锂离子电池在电压平台区进行SOC修正，提高SOC估算精度。

本发明中的云端存储与计算单元还会建立不同温度和不同容量衰减程度下目标电池的充放电曲线，以获得相应的容量微分曲线，当云端存储与计算单元接收到电池管理单元BMS的计算请求时，可以调用与当前电池状态相同温度和相同衰减程度的容量微分曲线，从而进一步减小修正的误差。

附图说明

图1为本发明实施例锂离子电池SOC修正方法流程图。

图2为本发明实施例锂离子电池OCV-SOC曲线图。

图3为本发明实施例典型的标准充电电压-SOC变化曲线图。

图4为本发明实施例典型的标准充电容量微分(dQ/dV-V)曲线图。

图5为本发明实施例锂离子电池SOC修正系统方框图。

图6为本发明实施例设备示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

结合附图1至附图4，本发明技术方案是一种锂离子电池SOC修正方法，包括

获取目标电池的静态电压；在所述目标电池充放电过程中实时采集单体电压、电流和温度；

判断所述静态电压是否处于所述目标电池的电压平台区；

若所述静态电压不处于所述电压平台区，通过锂离子电池OCV-SOC曲线对所述目标电池的当前SOC进行修正；

若所述静态电压处于所述电压平台区，请求云端计算SOC修正值，所述云端调用所述目标电池静置前的电压信息和电流信息来计算进入所述电压平台区之后的变化容量，所述云端获取该所述电压平台区对应的区间容量和区间SOC值，根据所述变化容量、所述区间容量和所述区间SOC值计算修正值SOCx，根据所述修正值SOCx对所述目标电池的当前SOC进行修正。

在上述实施例中，本实施例锂离子电池SOC修正方法对于静态电压处于电压平台区和非电压平台区进行分类修正，对于静态电压处于非电压平台区的目标电池，通过直接查询锂离子电池OCV-SOC曲线得到修正值，比较修正值和目标电池当前SOC来判断是否进行SOC修正；对于静态电压处于电压平台区的目标电池，通过向云端发送计算请求，云端调用目标电池静置前的电压信息和电流信息来计算进入电压平台区之后的变化容量，获取该电压平台区对应的区间容量和区间SOC值，根据变化容量、区间容量和区间SOC值计算修正值并返回给电池管理单元BMS，电池管理单元BMS根据云端返回的修正值判断是否对目标电池的当前SOC进行修正。

在上述实施例中，所述静态电压的判断条件电流小于x且持续超过y时间；例如，具体的判断条件：电流小于1A，持续超过1h。上述静态电压的监测与判断都由电池管理单元BMS进行管理。

在本实施例中，所述云端调用所述目标电池静置前的电压充电/放电曲线和电流充电/放电曲线，计算所述目标电池静置前的充电/放电过程中的容量微分曲线，通过所述目标电池充电/放电结束时的电压来计算所述容量微分曲线的面积，以获得所述目标电池进入所述电压平台区后的变化容量。

在本实施例中，所述目标电池在充电/放电过程中进入所述电压平台区的变化容量为Qs；所述电压平台区对应的区间容量为Qc；所述电压平台区对应的区间SOC值为SOCa和SOCb，其中SOCb＞SOCa；

在所述目标电池充电过程中，修正值SOCx＝SOCa+Qs/Qc×(SOCb-SOCa)，此时变化容量Qs为所述目标电池进入所述电压平台区之后所积累的容量；

在所述目标电池放电过程中，修正值SOCx＝SOCb-Qs/Qc×(SOCb-SOCa)，此时变化容量Qs为所述目标电池进入所述电压平台区之后所消耗的容量。

在上述实施例中，所述变化容量Qs是所述云端调用所述目标电池静置前的电压充电/放电曲线和电流充电/放电曲线，计算所述目标电池静置前的充电/放电过程中的容量微分曲线，通过所述目标电池充电/放电结束时的电压来计算所述容量微分曲线的面积来获得的。

在上述实施例中，所述电压平台区对应的区间容量为Qc是根据所述云端已有完整的充电/放电曲线来获得的，为了得到更精确(偏离度更小)的完整的充电/放电曲线，根据影响完整的充电/放电曲线的因素----温度和容量衰减程度，以这两个因素为变化量建立数据库，使云端存储大批量不同温度和不同容量衰减程度下的完整充电的充电/放电曲线，以下进行具体说明。

在本实施例中，所述云端事先存储有典型温度、无容量衰减下所述目标电池的充电/放电曲线，所述云端在后续目标电池充放电过程中还记录所述目标电池每次完整充电的充电/放电曲线，以获得不同温度和不同容量衰减程度下的充电/放电容量微分曲线。

在上述实施例中，利用对云端的超大存储空间和运算能力，不断存储目标电池的充电信息，当目标电池的静态电压处于电压平台区时，结合目标电池静置前的电压信息和电流信息来计算进入电压平台区之后的变化容量、以往目标电池的完整充放电信息计算该电压平台区对应的区间容量和区间SOC值，从而计算出修正值返回给电池管理单元BMS，可无需对现有BMS硬件进行改造，降低改造成本，对锂离子电池在电压平台区进行SOC修正，提高SOC估算精度

在本实施例中，当请求云端计算SOC修正值时，以温度和容量衰减程度为索引，在所述云端数据库中寻找该温度和该容量衰减程度对应的充电/放电容量微分曲线；

若所述云端数据库中存在该温度和该容量衰减程度对应的充电/放电容量微分曲线，则调用该温度和该容量衰减程度对应的充电/放电容量微分曲线，计算该所述电压平台区对应的区间容量和区间SOC值；

若所述云端数据库中不存在该温度和该容量衰减程度对应的充电/放电容量微分曲线，则调用该温度和该容量衰减程度相邻的充电/放电容量微分曲线，利用插值算法计算该所述电压平台区对应的区间容量和区间SOC值。

在上述实施例中，云端存储与计算单元建立不同温度和不同容量衰减程度下目标电池的充放电曲线，以获得相应的容量微分曲线，当云端存储与计算单元接收到电池管理单元BMS的计算请求时，可以调用与当前电池状态相同温度和相同衰减程度的容量微分曲线，从而进一步减小修正的误差。

在本实施例中，若所述静态电压处于所述电压平台区时，获取所述目标电池的当前SOC0，并接收所述云端返回修正值SOCx，若|SOCx-SOC0|≥n时，n为第一修正阈值，则通过增大或缩小所述目标电池在充电过程中的SOC变化速率进行修正。

在本实施例中，若所述静态电压不处于所述电压平台区时，获取所述目标电池的当前SOC0，并根据所述静态电压查询锂离子电池OCV-SOC曲线对应的修正值SOCx，若|SOCx-SOC0|≥m时，m为第二修正阈值，则通过增大或缩小所述目标电池在充电过程中的SOC变化速率进行修正。

在上述实施例中，第一修正阈值与第二修正阈值在数值可以存在差异，第一修正阈值与第二修正阈值在数值也可以是相同的。

在上述实施例中，无论是静态电压处于电压平台区且|SOCx-SOC0|≥n，还是静态电压不处于所述电压平台区且|SOCx-SOC0|≥m，都是根据后续工况对目标电池的SOC变化速率进行调整。例如，当前上报值SOC0为30％，通过静态单体电压查询到的修正值SOCx为40％，这个时候误差就是-10％，SOC需要往增加的方向修正，但因为SOC不能突变不能直接把SOC0直接改成40％。假设后面的工况是继续充电，且修正的速率假定为1％/min，则每分钟需要在安时积分(SOC变大)的基础上加上1％，即增大了SOC的变化速率。假设后面的工况是持续放电，同样假定修正速率为1％/min，则每分钟需要在安时积分(SOC变小)的基础上加上1％，即缩小或降低了SOC的变化速率。

为了进一步说明本技术方案，进行举例说明：

如附图2所示，为锂离子电池OCV-SOC曲线图，锂离子电池OCV存在明显的电压平台区[V1,V2]和[V3,V4]，电压平台区[V1,V2]和[V3,V4]对应的区间SOC值即为SOC1、SOC2、SOC3、SOC4；当电池管理单元BMS采集到静态电压V0时，启动修正流程；

若静态电压V0不处于电压平台区，即V0＜V1或V2＜V0＜V3或V4＜V0，通过查询OCV-SOC曲线得到修正值SOCx，并根据修正值SOCx与电池管理单元BMS上报的当前SOC0的差值，从而判断是否进行SOC的修正，修正步骤如上述内容，不再赘述。

如图附图3所示，为典型的标准充电电压-SOC变化曲线图，存储在云端，与OCV-SOC曲线图一样存在两个电压平台区[V5,V6]和[V7,V8]，利用完整充电过程的电压变化曲线，由容量对电压求微分，可得到完整充电过程的容量微分曲线(dQ/dV-V)，典型的充电过程容量微分曲线如附图4，可观察到V5和V6之间存在一个峰值点，V7和V8之间有一个峰值点，可以通过容量微分曲线下方的面积求得电压平台区[V5,V6]的区间容量Q

若静态电压V0处于电压平台区，以恒流充电后电池管理单元BMS采集到静态电压且V1

实施例2

结合附图5，本发明技术方案是一种锂离子电池SOC修正系统，采用实施例1所述的锂离子电池SOC修正方法，包括：

待修正的目标电池10；

电池管理单元BMS20，采集所述目标电池的静态电压，同时在所述目标电池充电过程中实时采集单体电压、电流和温度数据；当所述目标电池的静态电压处于非电压平台区，则通过锂离子电池OCV-SOC曲线判断是否对所述目标电池的当前SOC进行修正；当所述目标电池的静态电压处于电压平台区，则向云端发送计算请求，根据云端返回的修正值判断是否对所述目标电池的当前SOC进行修正；

云端存储与计算单元30，存储有典型温度、无容量衰减下所述目标电池的充电/放电曲线，以及记录所述目标电池每次完整充电的充电/放电曲线；获取电池管理单元BMS发送的计算请求，调用所述目标电池静置前的电压信息和电流信息来计算进入电压平台区之后的变化容量，获取该所述电压平台区对应的区间容量和区间SOC值，根据所述变化容量、所述区间容量和所述区间SOC值计算修正值并返回给所述电池管理单元BMS；

数据传输单元40，用于传输所述电池管理单元BMS向所述云端存储与计算单元发送的计算请求、静态电压、单体电压、电流和温度数据；以及用于传输所述云端存储与计算单元向所述电池管理单元BMS返回的修正值。

实施例3

结合附图6，一种电子设备，所述电子设备包括存储器200和处理器100，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器100执行时，使得所述处理器100执行权实施例1所述的锂离子电池SOC修正方法。

实施例4

一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述的锂离子电池SOC修正方法。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。