LiFePO4电池SOCOCV实验可行性方案报告.docx

LiFePO 电池 SOC-OCV 关系建立试验打算4一、概述：LiFePO4电池本身就是一个构造简洁而又非线性的系统，由于各个厂家加工工艺的不同和材料本身的不全都性导致目前还未有一种方法能够格外准确的通过开路电压来计算 SOC。这里介绍的是一种比较便利的方法来建立 SOC 和 OCV 的近似函数关系。我们通过理解电池的近似线性模型，利用最小二乘法对试验数据经行曲线拟合并在 Matlab 中结合电池模型建立 SOC-OCV 的曲线。关键词：最小二乘法、曲线拟合、OCV、SOC二、试验2.1 试验目的及必要性在电芯全都性无法从根本上转变Pack 厂商端，配对技术仍需改进的现状下， 我们通过建立 LiFePO 电池 SOC-OCV 关系，可以清楚的看出电池荷电状况和开4路电压的关系，从而便利对电池模组或 PACK 中消灭电池单体电压过低或过高的状况进展单个电池的充放电行为，无需反复启用 PACK 的 Balance 系统，既减小了人力缩短了投入时间又节约了资源，固然对我们后续争论整车电池RSOC 系统算法也具有确定意义。2.2 试验对象及干扰排解该试验承受的电芯 j 为比克公司生产的型号为 BAK36800-Fe， 工作电压 3.2V， 标称容量 6.8Ah 功率型电芯，承受精度为千分之一的单体电池充放电机L757 和恒温试验箱，SOC 数据承受 L757Log data，用 Max100 记录电池 OCV。为了使试验结果更具有说服力即试验数据更接近理论值，我们必需严格管控试验温度，和把握设备数据采集精度、量测时噪声的大小固然噪声干扰是不行避开的，假设时间允许我们可以经行多倍率和不同温度的信息采集。固然就本试验而言只承受 Spec.中的标准充放电电流和恒温 25 摄氏度条件经行试验。2.3 试验步骤 k2.3.1 试验数据记录首先在设定温度下的恒温箱中对选用电池经行一次的充放电 l，静置不低于 12 小时，读取Max100Log 电压值，这里设记录数据为y ；再给电池充电至 10%的0SOC，静置不低于12 小时，读取Max100Log 电压值，设记录数据值为y ；依据1上述步骤依次以 10%的 SOC 间隔对电池经行充电，每次充电完毕后的静置时间都应不低于 12 小时，并记录每次的电压数据值。这样在最终依次充电完毕后， 我们会得到如下数据，SOC%0102030405060708090100OCVVy0y1y2y3y4y5y6y7Y8y9y102.3.2 试验数据分析及处理先要对 LFP 电池充电曲线有确定的了解，然后再对数据经行处理。例如，LFP 在充电初期电压有阶跃式上升区，SOC 介于 5%到 95%根本处于电压的平缓区 m即我们所指的电压平台，该阶段电压变化不大，充电后期会消灭另一个电压跳变区。有分析指出锂离子电池的充放电动态电压曲线和开路电压曲线走势接近，那么我们就可以大胆假设放电 OCV 的曲线在 SOC 从 0100%消灭了两次拐点。这一点假设对我们的数据处理很重要，它打算我们在用最小二乘法拟合曲线时选用多项式函数的阶次。这里我们先假定一组OCV 数据 n 为我们试验量测数据如下，SOC%0102030405060708090100OCVV2.53.33.33.43.43.43.43.43.43.43.5262711033198294368458573756258通过在 Matlab 中调用 Polyfif 函数指令 p，对数据组经行曲线拟合，具体拟合步骤和结果如下，在 Matlab 命令窗口输入： SOC=0：10：100；OCV=2.5,3.3262,3.3711,3.4033,3.4198,3.4294,3.4368,3.4458,3.4573,3. 4756,3.5258；P3=polyfitSOC，OCV,3； Plot(soc,ocv)在 Figure1 窗口会显示拟合结果如下，固然也可以在拟合过程中可以参与 2 次、4 次和 10 次的拟合结果和其做比照具体结果和差异比较如下，三、试验结果及误差分析通过曲线拟合 q，我们得到了 SOC 与 OCV 的函数曲线，从而可以得出他们的函数关系式，进而可以依据 SOC 去读出 OCV 也可以依据 OCV 去推断电池的荷电状态，固然亦可以通过压差算容量差，或者容量差算电压差等。固然该试验结果相比照较局限，由于随着选用的电池厂商、电池容量及所用充放电倍率、环境噪声等因素的不同，测试结果会存在波动，并且由于该试验持续时间较长1个月左右，未考虑电池自放电因子，试验结果也会消灭偏差，后续看是否可以在 Log 数据中计入电池自放电造成的容量、电压损耗，试验结果更加准确则需要后续长期试验数据的累积。总体看来该试验结果可以直观反映 LFP 电池开路电压和电池荷电状态的关系，可以应用到工程工作中。j:固然这里所选用的电芯不愿定要是 BAK36800 这一款电芯，只要是国内知名电芯企业经过认证过的 LFP 电芯即可。k:这里试验步骤中略去了放电状态下 OCV 和 SOC 的关系，固然也是要做的，试验步骤根本全都。l:这里对电池经行一次充放电是指标准条件下spec 中指定标准充放电条件先对电池进展放电，然后布满，再放空，计算放空容量作为我们试验的依据之容量。m:这里需要指出的是，LiFePO4实际上的电压平缓区范围比 SOC 为 5%95%要广，那么电池在 05%和 95%100%之间拟合出来的曲线可能会和实际曲线不吻合，这一点需要所用者留意，那么我们在用实验结果时应该尽量避开SOC在010%和90%100%这两个区间。n:这里我所假定的数据来源于星恒 40Ah 电芯充电 Log 数据档我暂用动态电压代替OCV，至于为何可以这样代替，正文有讲到，从我们通过曲线拟合得到结果和星恒供给的 Log 数据图档比照后可以看出，试验拟合结果还是相对准确的。p:这里简洁说一下 Polyfit 指令，它可以实现离散数据组的曲线拟合，这里我们只需要调用它不必考虑数据拟合是怎样实现的数学算法 matlab 内部已经帮我们做好了，就可以很便利实现曲线的拟合了。q：其实在通过 matlab 对数据经行处理时，我们可以选用插值法或者基于最小二乘法的曲线拟合两种方法， 但是由于我们测试系统的非线性和数据采集过程中存在误差，这里我们使用后者。插值要求所测试的数据点都经过理论曲线而后者则不需要，具体数学算法这里不作介绍。附录：星恒 40Ah 电芯倍率充电曲线这里我们只关注 1C 充电曲线，40Ah磷酸铁锂常温充电倍率43.83.63.4压3.2电 32.82.62.42.2205101520 容量 25303540451C2C3C4C5C6C10 阶和 3 阶拟合结果data1 为 3 次拟合我们意外的觉察承受 10 阶拟合效果在soc 为 0%10%和 90%100%比 3 次拟合更接近原始曲线，所以在阶次的选择上仍需要我们通过数据、试验积累去选择更符合 原始数据的阶次。