考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法，包括以下：1判斷待檢測的電池是否處于充電狀態(tài)；2判斷待檢測的電池是否結(jié)束充電過程；3判斷待檢測電池是否已經(jīng)充滿電；4計算SOH1的值；5SOH1的數(shù)值不更新，采用存儲的SOH1數(shù)值，然后進行6；6判斷待檢測電池是否處于靜置過程；7判斷待檢測電池處于靜置過程的時間；8計算SOH2的值；9SOH2的值不更新，采用存儲的SOH2值；10根據(jù)4、5、8和9得到的SOH1和SOH2的數(shù)值來更新電池組的SOH值，該方法克服現(xiàn)有技術中，只主要針對電池單體進行，在實際工況中沒有條件對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)進行觀測，同時也沒有就單體間的一致性進行考慮，估計方法均無法直接用于實際工況下的鋰電池組的健康狀態(tài)估計的問題。
【專利說明】
考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及電池健康狀態(tài)的檢測方法領域，具體地，涉及考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法。
【背景技術】
[0002]受能源危機和環(huán)境危機的影響，新能源汽車尤其是電動汽車受到了世界各國的廣泛關注，鋰電池作為電動汽車的主流動力來源，也備受重視。鋰電池單體通過串并聯(lián)組成電池組，來為電動汽車提供動力來源。隨著鋰電池組循環(huán)次數(shù)與使用時間的增加，鋰電池會逐漸衰減，對電池系統(tǒng)狀態(tài)估計以及控制策略產(chǎn)生影響。現(xiàn)有技術中，針對鋰電池單體衰減程度的估計，一般有兩種方式:一是通過實驗室測量循環(huán)次數(shù)與使用時間與電池衰減之間的關系，得到電池衰減的經(jīng)驗模型；另一種是通過對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及化學反應進行觀測，獲取SEI膜以及活性鋰離子的濃度變化等參數(shù)，對電池衰減進行預測。但是這兩種方式主要針對電池單體進行，在實際工況中，工況環(huán)境變化劇烈，沒有條件對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)進行觀測，同時也沒有就單體間的一致性進行考慮，因此上述兩種估計方法均無法直接用于實際工況下的鋰電池組的健康狀態(tài)估計。
[0003]因此，提供一種估算方法簡單，容易實現(xiàn)，可以更加全面而且準確地估計電池的SOH狀態(tài)的考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法本發(fā)明亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術中，只主要針對電池單體進行，在實際工況中沒有條件對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)進行觀測，同時也沒有就單體間的一致性進行考慮，估計方法均無法直接用于實際工況下的鋰電池組的健康狀態(tài)估計的問題，從而提供一種估算方法簡單，容易實現(xiàn)，可以更加全面而且準確地估計電池的SOH狀態(tài)的考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了1、一種考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法，其特征在于，所述考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法包括以下步驟:
[0006]步驟I，判斷待檢測的電池是否處于充電狀態(tài)，當所述待檢測電池處于充電狀態(tài)時，則進行步驟2;當所述待檢測電池處于非充電狀態(tài)時，則跳轉(zhuǎn)步驟5;
[0007]步驟2，判斷待檢測的電池是否結(jié)束充電過程，當所述待檢測電池結(jié)束了充電時，則進行步驟3;當所述待檢測的電池還未結(jié)束充電過程時，則跳轉(zhuǎn)步驟5;
[0008]步驟3，判斷待檢測電池是否已經(jīng)充滿電，當所述待檢測電池已充滿電時，則進行步驟4；當所述待檢測電池還未充滿電時，則跳轉(zhuǎn)至步驟5 ；
[0009 ] 步驟4，通過下述公式計算SOHI的值，所述公式為:SOHI = Q + CO，其中，Q表示電池組可充電總?cè)萘?，CO為電池標稱容量；
[0010]步驟5，SOHl的數(shù)值不更新，采用存儲的SOHl數(shù)值，然后進行步驟6 ；
[0011 ]步驟6，判斷待檢測電池是否處于靜置過程，如果所述待檢測電池處于靜置過程，則進行步驟7;如所述待檢測電池處于非靜置狀態(tài)，則跳轉(zhuǎn)步驟9;
[0012]步驟7，判斷待檢測電池處于靜置過程的時間，如果靜置時間不小于2小時，則進行步驟8;否則跳轉(zhuǎn)步驟9;
[0013]步驟8，通過下述公式計算S0H2的值，所述公式為S0H2 = 1-(SOCmax-SOCmin)，其中，SOCmax為電池組中SOC最高的單體電池的荷電狀態(tài)，SOCmin為電池組中SOC最低的單體電池的荷電狀態(tài)；
[0014]步驟9，S0H2的值不更新，采用存儲的S0H2值；
[0015]步驟1，根據(jù)步驟4、步驟5、步驟8和步驟9得到的SOHl和S0H2的數(shù)值來更新電池組的SOH值;其中，
[0016]所述SOH表示為電池的健康狀態(tài)，所述SOHl表示為電池總?cè)萘繉﹄姵氐慕】禒顟B(tài)的影響，S0H2表示為電池一致性對電池的健康狀態(tài)的影響。
[0017]優(yōu)選地，步驟10中，更新SOH的方法包括:當所述SOHl的值超過90 %且所述S0H2的值也超過90 %時，所述SOH的值為所述SOHl的值與所述S0H2的值兩者的算術平均值;否則電池組的所述SOH的值為所述SOHl的值和所述S0H2的值兩者中較小的一個值。
[0018]優(yōu)選地，根據(jù)SOC與累計充電容量，所述步驟4中計算SOHl的值的公式可轉(zhuǎn)化為:SOHl= AQ +〈(1-S0C0) XC0〉，其中，SOC為電池荷電狀態(tài)，SOCO為電池初始的SOC，AQ為電池從初始SOC電至滿電狀態(tài)的時變化量。
[0019]優(yōu)選地，所述SOHl的初始值和所述述S0H2的初始值都設定為100%。
[0020]優(yōu)選地，在所述步驟4和所述步驟8中，需對每次計算得到的所述SOHl和所述S0H2進行存儲。
[0021]優(yōu)選地，當所述SOH的數(shù)值超過90%時，所述電池的健康狀態(tài)為良好；當所述SOH的數(shù)值小于90%時，所述電池的健康狀態(tài)為惡化。
[0022]根據(jù)上述技術問題，本發(fā)明通過綜合考慮電池組的滿電容量以及電池單體的一致性，表征電池組容量衰減與電池單體間一致性對電池組健康狀態(tài)的影響，以此來估計電池組的健康狀態(tài)，其中從所述步驟I至所述步驟5是對電池的SOHl數(shù)值的計算及更新，也就是計算總?cè)萘繉﹄姵亟M健康狀態(tài)的影響值，從所述步驟6至所述步驟9是對電池S0H2值的計算與更新，也就是計算電池一致性對電池組健康狀態(tài)的影響值，然后綜合SOHl數(shù)值與S0H2值來估計電池組的健康狀態(tài)，其中，當電池處于充電狀態(tài)而且已經(jīng)充滿電且結(jié)束充電過程，則通過公式計算出新的SOHl值并存儲，覆蓋舊的SOHl值，當電池處于靜置過程超過2個小時的時候，通過公式計算出新的S0H2的值并存儲，覆蓋I日的S0H2的值。
[0023]這種估算方法簡單，容易實現(xiàn)，而且對于電池組的健康狀態(tài)地估計更加的準確全面。
[0024]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0025]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0026]圖1是本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中提供的考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法的流程結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0028]如圖1，本發(fā)明提供了一種考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法，所述考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法包括以下步驟:
[0029]步驟I，判斷待檢測的電池是否處于充電狀態(tài)，當所述待檢測電池處于充電狀態(tài)時，則進行步驟2;當所述待檢測電池處于非充電狀態(tài)時，則跳轉(zhuǎn)步驟5;
[0030]步驟2，判斷待檢測的電池是否結(jié)束充電過程，當所述待檢測電池結(jié)束了充電時，則進行步驟3;當所述待檢測的電池還未結(jié)束充電過程時，則跳轉(zhuǎn)步驟5;
[0031]步驟3，判斷待檢測電池是否已經(jīng)充滿電，當所述待檢測電池已充滿電時，則進行步驟4；當所述待檢測電池還未充滿電時，則跳轉(zhuǎn)至步驟5 ；
[0032]步驟4，通過下述公式計算SOHI的值，所述公式為:SOHI = Q + CO，其中，Q表示電池組可充電總?cè)萘浚珻O為電池標稱容量；
[0033]步驟5，SOHl的數(shù)值不更新，采用存儲的SOHl數(shù)值，然后進行步驟6;
[0034]步驟6，判斷待檢測電池是否處于靜置過程，如果所述待檢測電池處于靜置過程，則進行步驟7;如所述待檢測電池處于非靜置狀態(tài)，則跳轉(zhuǎn)步驟9;
[0035]步驟7，判斷待檢測電池處于靜置過程的時間，如果靜置時間不小于2小時，則進行步驟8;否則跳轉(zhuǎn)步驟9;
[0036]步驟8，通過下述公式計算S0H2的值，所述公式為S0H2 = 1-(SOCmax-SOCmin)，其中，SOCmax為電池組中SOC最高的單體電池的荷電狀態(tài)，SOCmin為電池組中SOC最低的單體電池的荷電狀態(tài)；
[0037]步驟9，S0H2的值不更新，采用存儲的S0H2值；
[0038]步驟1，根據(jù)步驟4、步驟5、步驟8和步驟9得到的SOHl和S0H2的數(shù)值來更新電池組的SOH值;其中，
[0039]所述SOH表示為電池的健康狀態(tài)，所述SOHl表示為電池總?cè)萘繉﹄姵氐慕】禒顟B(tài)的影響，S0H2表示為電池一致性對電池的健康狀態(tài)的影響。
[0040]根據(jù)上述技術問題，本發(fā)明通過綜合考慮電池組的滿電容量以及電池單體的一致性，表征電池組容量衰減與電池單體間一致性對電池組健康狀態(tài)的影響，以此來估計電池組的健康狀態(tài)，其中從所述步驟I至所述步驟5是對電池的SOHl數(shù)值的計算及更新，也就是計算總?cè)萘繉﹄姵亟M健康狀態(tài)的影響值，從所述步驟6至所述步驟9是對電池S0H2值的計算與更新，也就是計算電池一致性對電池組健康狀態(tài)的影響值，然后綜合SOHl數(shù)值與S0H2值來估計電池組的健康狀態(tài)，其中，當電池處于充電狀態(tài)而且已經(jīng)充滿電且結(jié)束充電過程，則通過公式計算出新的SOHl值并存儲，覆蓋舊的SOHl值，當電池處于靜置過程超過2個小時的時候，通過公式計算出新的S0H2的值并存儲，覆蓋I日的S0H2的值。
[0041 ]在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，步驟10中，根據(jù)所述SOHl的值和所述S0H2的值來更新SOH的方法包括兩種情況:第一種是當所述SOHl的值超過90%且所述S0H2的值也超過90%時，所述SOH的值為所述SOHl的值與所述S0H2的值兩者的算術平均值，即所述SOHl的值與所述S0H2的值之和除以2;第二種情況就是不滿足第一種情況的所有情況下，電池組的所述SOH的值為所述SOHl的值和所述S0H2的值兩者中較小的一個值，然后得出SOH的值，即為電池組健康狀態(tài)的影響，以此來判斷電池組的健康狀態(tài)。
[0042]在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所述步驟4對于SOHl的值地計算公式還可以進一步的轉(zhuǎn)化，根據(jù)SOC與累計充電容量，所述步驟4中計算SOHl的值的公式可轉(zhuǎn)化為:SOHl=Δ Q +〈(1-S0C0) XC0〉，其中，SOC為電池荷電狀態(tài)，SOCO為電池初始的S0C，Δ Q為電池從初始SOC電至滿電狀態(tài)的時變化量，CO為電池標稱容量，
[0043]本發(fā)明的考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法在初次使用時，如果因為不滿足條件而未計算出新的所述SOHl值和所述S0H2值，此時需要采用所述SOHl的初始值和所述S0H2的初始值，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所述SOHl的初始值和所述S0H2的初始值都設定為100%，即電池默認為最佳健康狀態(tài)。
[0044]為了使得電池的健康狀態(tài)估計地更加的全面準確，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，在所述步驟4和所述步驟8中，需對每次計算得到的所述SOHl的值和所述S0H2的值進行存儲，當在接下來的檢測中，如果電池組不滿足計算新的SOHl值得要求時，需采用存儲的SOHl得值和所述S0H2得值，這樣可以增大判斷電池組健康狀態(tài)的準確性。
[0045]根據(jù)所述SOH的數(shù)值可以為電池組的健康狀態(tài)分等級，其中，分等級的方式本發(fā)明不作具體的要求，但是為了可以清楚直觀地讓人了解電池組的健康狀態(tài)，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，當所述SOH的數(shù)值超過90%時，所述電池的健康狀態(tài)定義為良好；當所述SOH的數(shù)值小于90%時，所述電池的健康狀態(tài)定義為惡化，還可以度所述惡化進一步地分類，例如當所述SOH的數(shù)值小于90 %且大于70 %為輕度惡化，當所述SOH的數(shù)值小于70 %時為重度惡化。
[0046]以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0047]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0048]此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法，其特征在于，所述考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法包括以下步驟: 步驟I，判斷待檢測的電池是否處于充電狀態(tài)，當所述待檢測電池處于充電狀態(tài)時，則進行步驟2;當所述待檢測電池處于非充電狀態(tài)時，則跳轉(zhuǎn)步驟5; 步驟2，判斷待檢測的電池是否結(jié)束充電過程，當所述待檢測電池結(jié)束了充電時，則進行步驟3;當所述待檢測的電池還未結(jié)束充電過程時，則跳轉(zhuǎn)步驟5; 步驟3，判斷待檢測電池是否已經(jīng)充滿電，當所述待檢測電池已充滿電時，則進行步驟4；當所述待檢測電池還未充滿電時，則跳轉(zhuǎn)至步驟5 ； 步驟4，通過下述公式計算SOHl的值，所述公式為:SOHl =Q + CO，其中，Q表示電池組可充電總?cè)萘?，CO為電池標稱容量； 步驟5，SOHl的數(shù)值不更新，采用存儲的SOHl數(shù)值，然后進行步驟6; 步驟6，判斷待檢測電池是否處于靜置過程，如果所述待檢測電池處于靜置過程，則進行步驟7;如所述待檢測電池處于非靜置狀態(tài)，則跳轉(zhuǎn)步驟9; 步驟7，判斷待檢測電池處于靜置過程的時間，如果靜置時間不小于2小時，則進行步驟8;否則跳轉(zhuǎn)步驟9; 步驟8，通過下述公式計算S0H2的值，所述公式為S0H2 = 1-(SOCmax-SOCmin)，其中，SOCmax為電池組中SOC最高的單體電池的荷電狀態(tài)，SOCmin為電池組中SOC最低的單體電池的荷電狀態(tài)； 步驟9，S0H2的值不更新，采用存儲的S0H2值； 步驟1，根據(jù)步驟4、步驟5、步驟8和步驟9得到的SOHl和S0H2的數(shù)值來更新電池組的SOH值;其中， 所述SOH表示為電池的健康狀態(tài)，所述SOHl表示為電池總?cè)萘繉﹄姵氐慕】禒顟B(tài)的影響，S0H2表示為電池一致性對電池的健康狀態(tài)的影響。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法，其特征在于，步驟10中，更新SOH的方法包括:當所述SOHl的值超過90 %且所述S0H2的值也超過90 %時，所述SOH的值為所述SOHl的值與所述S0H2的值兩者的算術平均值;否則電池組的所述SOH的值為所述SOHl的值和所述S0H2的值兩者中較小的一個值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法，其特征在于，根據(jù)SOC與累計充電容量，所述步驟4中計算SOHl的值的公式可轉(zhuǎn)化為:SOHl = △ Q +〈( 1-SOCO) XCO〉，其中，SOC為電池荷電狀態(tài)，SOCO為電池初始的SOC，Δ Q為電池從初始SOC至滿電狀態(tài)的時變化量。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法，其特征在于，所述SOHl的初始值和所述S0H2的初始值都設定為100%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法，其特征在于，在所述步驟4和所述步驟8中，需對每次計算得到的所述SOHl和所述S0H2進行存儲。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮電池一致性的電池的健康狀態(tài)估計方法，其特征在于，當所述SOH的數(shù)值超過90 %時，所述電池的健康狀態(tài)為良好；當所述SOH的數(shù)值小于90 %時，所述電池的健康狀態(tài)為惡化。
【文檔編號】G01R31/36GK105866698SQ201610312791
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】曾國建, 蔡華娟, 余鏗, 朱建, 范曉東, 程曉偉
【申請人】安徽銳能科技有限公司