基于安时法的锂离子电池SOC估计实时校正方法
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[10] [8]
2 改进开路电压法
2.1 电流修正
常 温下对锂离子电池 进行放电实验，放电倍率 分别为 1 C、2 C、3 C，记录其放电电流、开路电压、 SOC 等数据，如图 1 所示。当 SOC 在 20% 到 80% 之 间时，用 Matlab 软件进行数据处理，计算出不同放电 倍率情况下的曲线斜率，如表 1 所示。 由表１ 可知：在不同电流放电情况下 ，斜率值基本 一致，为 7.14~7.80，而不同倍率放电情况下 ，SOC = 20% ~ 80%，平均斜率值分别为 7.46、7.45、7.46。电 压基本与 SOC 呈线性关系。相邻放电倍率之间的电压 差值趋势走向也趋于一致，因此确定放电电流及 SOC 值为 80%、20% 时的电压值 后，通过二 维线性插值 法可以得到特定电流 I 下 SOC 与开路电压 V 的关系， SOC = f (V, I )。
（1. 中南大学 物理与电子学院，长沙 410012，中国； 2. 湖南金杯新能源发展有限公司，长沙 410000，中国）
摘 要：为减少工业常用荷电状态 (SOC) 估计方法——安时法的累积误差，提出一种实时校正的锂 离子电池 SOC 估计方法。在 0~60 ℃，放电倍率 1 C、2 C、3 C 和 0.33 C 下，进行锂离子电池放电 实验，测量了电压、电流、温度，建立了锂离子电池放电数据库。从该库获取上述放电温度、放电倍 率范围，SOC 值为 20%、80% 时的开路电压，以此两点引入一条关于电压与 SOC 的直线。以该直线 上某点电压所对应 SOC 作为修正项，并引入修正因子 α，来校正安时法所得剩余电量 SOC 估计值。 与实验值对比，该 SOC 估计结果的误差小于 4%，符合工业需求。 锂离子电池；荷电状态 (SOC) ；开路电压法； 安时法 关键词： TM 911 文献标识码： A DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2017.02.010 中图分类号：
ISSN 1674-8484 CN 11-5904/U
汽车安全与节能学报 , 第 8 卷 第 2 期 , 2017 年 J Automotive Safety and Energy, Vol. 8 No. 2, 2017
10/14 178 — 182
基于安时法的锂离子电池 SOC 估计实时校正方法
刘雄飞 1，崔 彬 1，刘俊杰 1，林 勇 2
On-line correction method for SOC of Li-ion battery baseБайду номын сангаас on current integration method
LIU Xiongfei1, CUI Bin1, LIU Junjie1, LIN Yong2
(1. School of Physics and Electronics, Central South University, Changsha Hunan, 410083, China; 2. Hunan Gold Cup Energy Development Co., Ltd, Changsha Hunan, 410000, China)
刘雄飞，等： 基于安时法的锂离子电池 SOC 估计实时校正方法
179
目前中国国内环境污染严重，且汽车尾气污染占 30% 以上。而纯电动汽车作为一种新能源汽车，在未 来必是交通行业发展的大趋势
[1-4]
剩余电量为 (2)
。电池作为纯电动汽
车中的动力来源，对其进行科学地管理与保护显得尤为 重要 [5-7]。业内常用荷电状态 (state of charge，SOC) 来 描述电池剩余电量，是电池使用过程中的一 个重要 参数。 SOC 估计 神经网络法
Abstract: An on-line correction method was proposed for Li-ion battery to reduce the cumulative error from state of charge (SOC) estimation method witch is industrial commonly used. Li-ion battery discharging experiments were carried out with measuring the voltages, currents and temperatures at 0~60 ℃ with discharge rate of 1 C, 2 C, 3 C and 0.33 C to build a Li-ion battery discharge database. Open-circuit voltages were obtained using this database under SOC of 20% and 80% at the same arrange of discharge temperatures and discharge rates mentioned above to determine a straight line of SOC and open-circuit voltage. The SOC corresponding a voltage point on the straight line and a correction factor α were used to correct the SOC obtained by the current integration method. The results show that the error between estimation SOC and actual SOC is less than 4%, which meets industrial demand. Key words: Li-ion batteries; state of charge (SOC); open-circuit voltage method; current integration method
收稿日期 / Received ： 2017-01-10。 基金项目 / Supported by ： 国家自然科学基金资助项目 (61490702)。 第一作者 / First author ： 刘雄飞 (1960 —)，男 ( 汉 )，湖南，教授。E-mail: x.f.liu@163.com。 第二作者 / Second author ： 崔彬 (1990 —)，女 ( 汉 )，安徽，硕士研究生。E-mail: 352433540@qq.com。
2 改进开路电压法
2.1 电流修正
常 温下对锂离子电池 进行放电实验，放电倍率 分别为 1 C、2 C、3 C，记录其放电电流、开路电压、 SOC 等数据，如图 1 所示。当 SOC 在 20% 到 80% 之 间时，用 Matlab 软件进行数据处理，计算出不同放电 倍率情况下的曲线斜率，如表 1 所示。 由表１ 可知：在不同电流放电情况下 ，斜率值基本 一致，为 7.14~7.80，而不同倍率放电情况下 ，SOC = 20% ~ 80%，平均斜率值分别为 7.46、7.45、7.46。电 压基本与 SOC 呈线性关系。相邻放电倍率之间的电压 差值趋势走向也趋于一致，因此确定放电电流及 SOC 值为 80%、20% 时的电压值 后，通过二 维线性插值 法可以得到特定电流 I 下 SOC 与开路电压 V 的关系， SOC = f (V, I )。
（1. 中南大学 物理与电子学院，长沙 410012，中国； 2. 湖南金杯新能源发展有限公司，长沙 410000，中国）
摘 要：为减少工业常用荷电状态 (SOC) 估计方法——安时法的累积误差，提出一种实时校正的锂 离子电池 SOC 估计方法。在 0~60 ℃，放电倍率 1 C、2 C、3 C 和 0.33 C 下，进行锂离子电池放电 实验，测量了电压、电流、温度，建立了锂离子电池放电数据库。从该库获取上述放电温度、放电倍 率范围，SOC 值为 20%、80% 时的开路电压，以此两点引入一条关于电压与 SOC 的直线。以该直线 上某点电压所对应 SOC 作为修正项，并引入修正因子 α，来校正安时法所得剩余电量 SOC 估计值。 与实验值对比，该 SOC 估计结果的误差小于 4%，符合工业需求。 锂离子电池；荷电状态 (SOC) ；开路电压法； 安时法 关键词： TM 911 文献标识码： A DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2017.02.010 中图分类号：
ISSN 1674-8484 CN 11-5904/U
汽车安全与节能学报 , 第 8 卷 第 2 期 , 2017 年 J Automotive Safety and Energy, Vol. 8 No. 2, 2017
10/14 178 — 182
基于安时法的锂离子电池 SOC 估计实时校正方法
刘雄飞 1，崔 彬 1，刘俊杰 1，林 勇 2
On-line correction method for SOC of Li-ion battery baseБайду номын сангаас on current integration method
LIU Xiongfei1, CUI Bin1, LIU Junjie1, LIN Yong2
(1. School of Physics and Electronics, Central South University, Changsha Hunan, 410083, China; 2. Hunan Gold Cup Energy Development Co., Ltd, Changsha Hunan, 410000, China)
刘雄飞，等： 基于安时法的锂离子电池 SOC 估计实时校正方法
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目前中国国内环境污染严重，且汽车尾气污染占 30% 以上。而纯电动汽车作为一种新能源汽车，在未 来必是交通行业发展的大趋势
[1-4]
剩余电量为 (2)
。电池作为纯电动汽
车中的动力来源，对其进行科学地管理与保护显得尤为 重要 [5-7]。业内常用荷电状态 (state of charge，SOC) 来 描述电池剩余电量，是电池使用过程中的一 个重要 参数。 SOC 估计 神经网络法
Abstract: An on-line correction method was proposed for Li-ion battery to reduce the cumulative error from state of charge (SOC) estimation method witch is industrial commonly used. Li-ion battery discharging experiments were carried out with measuring the voltages, currents and temperatures at 0~60 ℃ with discharge rate of 1 C, 2 C, 3 C and 0.33 C to build a Li-ion battery discharge database. Open-circuit voltages were obtained using this database under SOC of 20% and 80% at the same arrange of discharge temperatures and discharge rates mentioned above to determine a straight line of SOC and open-circuit voltage. The SOC corresponding a voltage point on the straight line and a correction factor α were used to correct the SOC obtained by the current integration method. The results show that the error between estimation SOC and actual SOC is less than 4%, which meets industrial demand. Key words: Li-ion batteries; state of charge (SOC); open-circuit voltage method; current integration method
收稿日期 / Received ： 2017-01-10。 基金项目 / Supported by ： 国家自然科学基金资助项目 (61490702)。 第一作者 / First author ： 刘雄飞 (1960 —)，男 ( 汉 )，湖南，教授。E-mail: x.f.liu@163.com。 第二作者 / Second author ： 崔彬 (1990 —)，女 ( 汉 )，安徽，硕士研究生。E-mail: 352433540@qq.com。