一种镉镍电池SOC容量计算方法

1、掌桥科研：一站式科研服务平台 (19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请掌桥科研官网拥有中外文期刊、会议、学位、报告、专利等文献超3亿篇，以及查收、查引、查重、翻译等多种服务(10 )申请公布号 CN 110988706 A( 43 )申请公布日 2020.04.10( 21 )申请号 201911379962 .1( 22)申请日 2019 .12 .27(71) )申请人 四川长虹电器股份有限公司地址 621000 四川省绵阳市高新区绵兴东路35号(72) 发明人 张宏元黄勇代高强孟令锋郑才君(74 )专利代理机构 成都虹桥专利事务所( 普通合伙) 51124代理人 吴中伟(

2、 51 )Int .Cl .权利要求书1页 说明书3页 附图2页G01R 31/3828( 2019 .01 ) G01R 31/3842( 2019 .01 ) G01R 31/367( 2019 .01 ) G01R 31/378( 2019 .01 )G01R 31/374( 2019 .01 )( 54 )发明名称一种镉镍电池SOC容量计算方法( 57 )摘要CN 110988706 A本发明涉及电池管理技术领域，其公开了一种镉镍电池SOC容量计算方法，解决当前镉镍电池SOC容量计算不准确的问题。该方法包括：电池管理系统上电后，读取出上次断电时的电池系统状态数据；确定当前电池的充放电状

3、态，对于充电状态，在采用安时积分法计算SOC后，根据充电状态的具体阶段对SOC进行修正；对于放电状态， 在采用安时积分法计算SOC后，利用对应环境温度下的电流-电压-SOC关系模型进行比对修正。通过本发明的方法可消除误差得到更精确的剩余容量，为电池的高效、安全使用提供更有效的保障。掌桥科研：一站式科研服务平台 CN 110988706 A权利要求书1/1 页1 .一种镉镍电池SOC容量计算方法，其特征在于，包括以下步骤： a .电池管理系统上电后，读取出上次断电时的电池系统状态数据；b .确定当前电池的充放电状态，若为充电状态，进入步骤c，若为放电状态则进入步骤d；c .充电状态的SOC容量计

4、算公式如下：SOC0为充电前上一次的剩余容量，CN为额定容量，I为实时监测的电池充电电流；dt为监测电流的时间间隔；为充电效率，根据镉镍蓄电池容量随环境温度变化曲线进行取值；在充电过程中，根据不同阶段对计算的SOC容量进行相应修正； d .放电状态的SOC容量计算公式如下：对计算出来的SOC值进行实时修正：采集当前环境温度，根据当前环境温度对应的放电电流、电压和SOC对应关系模型，结合实时监测的放电电流和对应的电池电压在所述对应关系模型中获取对应SOC值进行比对修正。2. .如权利要求1所述的一种镉镍电池SOC容量计算方法，其特征在于，步骤c中，所述在充电过程中，根据不同阶段对计算的SOC容量

5、进行相应修正，包括： 若电池处于升压充电阶段，且充电电流小于等于12A并且持续30s ，则将SOC修正为85；若电池已进入浮充电阶段，持续10s后将SOC修正为90；若电池在浮充电阶段，且充电电流持续10s小于2A，则将电池的SOC修正为100；若电池未经过升压充电阶段，而直接进入浮充电阶段，并且电流持续30s小于2A，则将 SOC值修正为90，且保持不变。3. .如权利要求2所述的一种镉镍电池SOC容量计算方法，其特征在于，步骤c中还包括：若计算出来的电池SOC大于100，则将电池的SOC锁定在100。 4 .如权利要求1所述的一种镉镍电池SOC容量计算方法，其特征在于，步骤d中，所述放电电

6、流、电压和SOC对应关系模型的建立方法包括： 根据镉镍电池容量随环境温度变化关系划分温度区间；在划分的各个温度区间中确定代表温度点；在各个代表温度点下均对镉镍电池进行不同的放电电流大小的放电实验；根据对应代表温度点下的放电电流大小、监测的电压值和SOC对应关系建立对应代表温度点下的关系模型。5 .如权利要求4所述的一种镉镍电池SOC容量计算方法，其特征在于，所述根据镉镍电池容量随环境温度变化关系划分的温度区间为：2-25-15，-15-5，-55，540，4050。2掌桥科研官网拥有中外文期刊、会议、学位、报告、专利等文献超3亿篇，以及查收、查引、查重、翻译等多种服务掌桥科研：一站式科研服务平

7、台 说明书CN 110988706 A1/3 页一种镉镍电池SOC容量计算方法技术领域0001本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种镉镍电池SOC容量计算方法。背景技术0002 目前，随着对快速安全的轨道交通出行方式需求的逐渐增多，智能驾驶技术的不断演进，智能化无人驾驶地铁轨道列车的技术也逐渐受到重视。0003 智能化的前提是数据的实时采集和传输，而作为轨道列车动力系统中重要配套组件的镉镍电池组则需要相应的电池管理系统(BMS)来实现电池数据的准确采集监控并向列车中控系统传输提供基础数据。电池管理系统中对镉镍电池的SOC(荷电状态)进行准确估算则成为发挥电池系统的动力性能、提高其使用的安全性

8、重要保障。0004 由于镉镍电池容量受环境温度、充放电电流及电压影响较大，难于精确计算。因此，如何设计出满足轨道交通要求的镉镍电池组对应的SOC计算方法，已成为制约镉镍电池组适应智能化轨交需求的瓶颈。发明内容0005本发明所要解决的技术问题是：提出一种镉镍电池SOC容量计算方法，解决当前镉镍电池SOC容量计算不准确的问题。0006本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：0007一种镉镍电池SOC容量计算方法，包括以下步骤：0008a .电池管理系统上电后，读取出上次断电时的电池系统状态数据；0009b .确定当前电池的充放电状态，若为充电状态，进入步骤c，若为放电状态则进入步骤d；0010c

9、.充电状态的SOC容量计算公式如下：00110012 SOC0为充电前上一次的剩余容量，CN为额定容量，I为实时监测的电池充电电流；dt为监测电流的时间间隔；为充电效率，根据镉镍蓄电池容量随环境温度变化曲线进行取值；0013 在充电过程中，根据不同阶段对计算的SOC容量进行相应修正；0014 d .放电状态的SOC容量计算公式如下：00150016 对计算出来的SOC值进行实时修正：采集当前环境温度，根据当前环境温度对应的放电电流、电压和SOC对应关系模型，结合实时监测的放电电流和对应的电池电压在所述对应关系模型中获取对应SOC值进行比对修正。30017 作为进一步优化，步骤c中，所述在充电过

10、程中，根据不同阶段对计算的SOC容量进3掌桥科研官网拥有中外文期刊、会议、学位、报告、专利等文献超3亿篇，以及查收、查引、查重、翻译等多种服务掌桥科研：一站式科研服务平台 说明书CN 110988706 A2/3 页行相应修正，具体包括：0018若电池处于升压充电阶段，且充电电流小于等于12A并且持续30s，则将SOC修正为 85；0019若电池已进入浮充电阶段，持续10s后将SOC修正为90；0020若电池在浮充电阶段，且充电电流持续10s小于2A，则将电池的SOC修正为100；0021若电池未经过升压充电阶段，而直接进入浮充电阶段，并且电流持续30s小于2A， 则将SOC值修正为90，且保

11、持不变。0022作为进一步优化，步骤c中还包括：若计算出来的电池SOC大于100，则将电池的 SOC锁定在100。0023作为进一步优化，步骤d中，所述放电电流、电压和SOC对应关系模型的建立方法包括：0024根据镉镍电池容量随环境温度变化关系划分温度区间；0025在划分的各个温度区间中确定代表温度点；0026在各个代表温度点下均对镉镍电池进行不同的放电电流大小的放电实验；0027根据对应代表温度点下的放电电流大小、监测的电压值和SOC对应关系建立对应代表温度点下的关系模型。0028作为进一步优化，所述根据镉镍电池容量随环境温度变化关系划分的温度区间为：0029-25-15，-15-5，-55

12、，540，4050。0030本发明的有益效果是：0031在镉镍电池全寿命周期采用安时积分计算SOC的同时，根据蓄电池充放电电流、蓄电池充放电电压、环境温度的相应状态来修正SOC计算，消除误差得到更精确的剩余容量， 为电池的高效、安全使用提供更有效的保障。附图说明0032图1为本发明镉镍电池SOC容量计算方法流程图；0033图2为电池容量-温度曲线示意图；0034图3为25时的电流-电压-SOC模型图。具体实施方式0035 本发明旨在提出一种镉镍电池SOC容量计算方法，解决当前镉镍电池SOC容量计算不准确的问题。本发明在镉镍电池全寿命周期采用安时积分法计算SOC容量，并且根据电池的充放电状态采取

13、与环境温度相关的对应修正措施，从而消除误差得到更精确的剩余容量，为电池的高效、安全使用提供更有效的保障。0036在具体实现上，如图1所示，本发明中的镉镍电池SOC容量计算方法包括以下步骤：0037a .电池管理系统上电后，读取出上次断电时的电池系统状态数据；0038b .可以根据电池组的电流来确定当前电池的充放电状态，若为充电状态，则进入步骤c，若为放电状态则进入步骤d；40039c .充电状态的SOC容量计算公式如下：4掌桥科研官网拥有中外文期刊、会议、学位、报告、专利等文献超3亿篇，以及查收、查引、查重、翻译等多种服务掌桥科研：一站式科研服务平台 CN 110988706 A0040说明书

14、3/3 页5掌桥科研官网拥有中外文期刊、会议、学位、报告、专利等文献超3亿篇，以及查收、查引、查重、翻译等多种服务0041 SOC0为充电前上一次的剩余容量，可以从BMS的内置或外置存储器中读取上次断电前保存的SOC0值，从而作为系统的SOC初始值；CN为额定容量，I为实时监测的电池充电电流；dt为监测电流的时间间隔；为充电效率，根据图2中的镉镍蓄电池容量随环境温度变化曲线进行取值；在正常温度环境下(20)的不同SOC状态下的取值参见下表1：0042 表1正常温度环境下的不同的SOC状态下取值SOC状态06060808090909595取值1009075503000430044可以看出，当前剩

15、余电量越高充电效率越低，即充电越缓慢。0045在充电过程中，根据不同阶段对计算的SOC容量进行相应修正：0046若电池处于升压充电阶段，且充电电流小于等于12A并且持续30s，则将SOC修正为 85；0047若电池已进入浮充电阶段，持续10s后将SOC修正为90；0048若电池在浮充电阶段，且充电电流持续10s小于2A，则将电池的SOC修正为100；0049若电池未经过升压充电阶段，而直接进入浮充电阶段，并且电流持续30s小于2A， 则将SOC值修正为90，且保持不变。0050d .放电状态的SOC容量计算公式如下：00510052放电过程中蓄电池SOC受环境温度以及放电电流大小影响很大，采用

16、以下方式进行实时修正：0053根据图2所示的蓄电池容量随环境温度变化曲线，蓄电池容量在540变化较小，因此可采用25作为代表温度点；4050时采用45作为代表温度点；-25-15采用-20作为代表温度点；-15-5采用-10作为代表温度点；-55采用0作为代表温度点。50054 确定以上代表温度点后，在各个代表温度点下均对镉镍电池进行不同的放电电流大小的放电实验；根据对应代表温度点下的放电电流大小、监测的电压值和SOC对应关系建立对应代表温度点下的关系模型，如在25下建立的电流-电压-SOC值的模型如图3所示。0055 在电池实际工作中处于放电状态下，通过采集当前环境温度，根据当前环境温度对应的放电电流、电压和SOC对应关系模型，结合实时监测的放电电流和对应的电池电压在所述对应关系模型中获取对应SOC值进行比对修正，比如：根据