一种镉镍电池SOC容量计算方法技术

本发明专利技术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。通过本发明专利技术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。

A calculation method of SOC capacity of Ni Cd battery

【技术实现步骤摘要】
一种镉镍电池SOC容量计算方法
本专利技术涉及电池管理
，具体涉及一种镉镍电池SOC容量计算方法。
技术介绍
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。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重要保障。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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种镉镍电池SOC容量计算方法，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；η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。作为进一步优化，步骤c中，所述在充电过程中，根据不同阶段对计算的SOC容量进行相应修正，具体包括：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。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％。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：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。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：-25℃～-15℃，-15℃～-5℃，-5℃～5℃，5℃～40℃，40℃～50℃。本专利技术的有益效果是：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。附图说明图1为本专利技术镉镍电池SOC容量计算方法流程图；图2为电池容量-温度曲线示意图；图3为25℃时的电流-电压-SOC模型图。具体实施方式本专利技术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。本专利技术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。在具体实现上，如图1所示，本专利技术中的镉镍电池SOC容量计算方法包括以下步骤：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.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；c.充电状态的SOC容量计算公式如下：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；η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η取值参见下表1：表1正常温度环境下的不同的SOC状态下η取值SOC状态0～60％60％～80％80％～90％90％～95％＞95％η取值100％90％75％50％30％可以看出，当前剩余电量越高充电效率越低，即充电越缓慢。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：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。d.放电状态的SOC容量计算公式如下：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，采用以下方式进行实时修正：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5℃～40℃变化较小，因此可采用25℃作为代表温度点；40℃～50℃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；-5℃～5℃采用0℃作为代表温度点。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。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：根据当前计算的SOC值与从关系模型中获取的对应SOC本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：/na.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；/nb.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；/nc.充电状态的SOC容量计算公式如下：/n

【技术特征摘要】
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；η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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏元，黄勇，代高强，孟令锋，郑才君，
申请(专利权)人：四川长虹电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51