考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法
【专利摘要】本发明公开了考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法，包括以下：1判断待检测的电池是否处于充电状态；2判断待检测的电池是否结束充电过程；3判断待检测电池是否已经充满电；4计算SOH1的值；5SOH1的数值不更新，采用存储的SOH1数值，然后进行6；6判断待检测电池是否处于静置过程；7判断待检测电池处于静置过程的时间；8计算SOH2的值；9SOH2的值不更新，采用存储的SOH2值；10根据4、5、8和9得到的SOH1和SOH2的数值来更新电池组的SOH值，该方法克服现有技术中，只主要针对电池单体进行，在实际工况中没有条件对电池内部结构参数进行观测，同时也没有就单体间的一致性进行考虑，估计方法均无法直接用于实际工况下的锂电池组的健康状态估计的问题。
【专利说明】
考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及电池健康状态的检测方法领域，具体地，涉及考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法。
【背景技术】
[0002]受能源危机和环境危机的影响，新能源汽车尤其是电动汽车受到了世界各国的广泛关注，锂电池作为电动汽车的主流动力来源，也备受重视。锂电池单体通过串并联组成电池组，来为电动汽车提供动力来源。随着锂电池组循环次数与使用时间的增加，锂电池会逐渐衰减，对电池系统状态估计以及控制策略产生影响。现有技术中，针对锂电池单体衰减程度的估计，一般有两种方式:一是通过实验室测量循环次数与使用时间与电池衰减之间的关系，得到电池衰减的经验模型；另一种是通过对电池内部结构以及化学反应进行观测，获取SEI膜以及活性锂离子的浓度变化等参数，对电池衰减进行预测。但是这两种方式主要针对电池单体进行，在实际工况中，工况环境变化剧烈，没有条件对电池内部结构参数进行观测，同时也没有就单体间的一致性进行考虑，因此上述两种估计方法均无法直接用于实际工况下的锂电池组的健康状态估计。
[0003]因此，提供一种估算方法简单，容易实现，可以更加全面而且准确地估计电池的SOH状态的考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法本发明亟需解决的问题。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术，本发明的目的在于，克服现有技术中，只主要针对电池单体进行，在实际工况中没有条件对电池内部结构参数进行观测，同时也没有就单体间的一致性进行考虑，估计方法均无法直接用于实际工况下的锂电池组的健康状态估计的问题，从而提供一种估算方法简单，容易实现，可以更加全面而且准确地估计电池的SOH状态的考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了1、一种考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法，其特征在于，所述考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法包括以下步骤:
[0006]步骤I，判断待检测的电池是否处于充电状态，当所述待检测电池处于充电状态时，则进行步骤2;当所述待检测电池处于非充电状态时，则跳转步骤5;
[0007]步骤2，判断待检测的电池是否结束充电过程，当所述待检测电池结束了充电时，则进行步骤3;当所述待检测的电池还未结束充电过程时，则跳转步骤5;
[0008]步骤3，判断待检测电池是否已经充满电，当所述待检测电池已充满电时，则进行步骤4；当所述待检测电池还未充满电时，则跳转至步骤5 ；
[0009 ] 步骤4，通过下述公式计算SOHI的值，所述公式为:SOHI = Q + CO，其中，Q表示电池组可充电总容量，CO为电池标称容量；
[0010]步骤5，SOHl的数值不更新，采用存储的SOHl数值，然后进行步骤6 ；
[0011 ]步骤6，判断待检测电池是否处于静置过程，如果所述待检测电池处于静置过程，则进行步骤7;如所述待检测电池处于非静置状态，则跳转步骤9;
[0012]步骤7，判断待检测电池处于静置过程的时间，如果静置时间不小于2小时，则进行步骤8;否则跳转步骤9;
[0013]步骤8，通过下述公式计算S0H2的值，所述公式为S0H2 = 1-(SOCmax-SOCmin)，其中，SOCmax为电池组中SOC最高的单体电池的荷电状态，SOCmin为电池组中SOC最低的单体电池的荷电状态；
[0014]步骤9，S0H2的值不更新，采用存储的S0H2值；
[0015]步骤1，根据步骤4、步骤5、步骤8和步骤9得到的SOHl和S0H2的数值来更新电池组的SOH值;其中，
[0016]所述SOH表示为电池的健康状态，所述SOHl表示为电池总容量对电池的健康状态的影响，S0H2表示为电池一致性对电池的健康状态的影响。
[0017]优选地，步骤10中，更新SOH的方法包括:当所述SOHl的值超过90 %且所述S0H2的值也超过90 %时，所述SOH的值为所述SOHl的值与所述S0H2的值两者的算术平均值;否则电池组的所述SOH的值为所述SOHl的值和所述S0H2的值两者中较小的一个值。
[0018]优选地，根据SOC与累计充电容量，所述步骤4中计算SOHl的值的公式可转化为:SOHl= AQ +〈(1-S0C0) XC0〉，其中，SOC为电池荷电状态，SOCO为电池初始的SOC，AQ为电池从初始SOC电至满电状态的时变化量。
[0019]优选地，所述SOHl的初始值和所述述S0H2的初始值都设定为100%。
[0020]优选地，在所述步骤4和所述步骤8中，需对每次计算得到的所述SOHl和所述S0H2进行存储。
[0021]优选地，当所述SOH的数值超过90%时，所述电池的健康状态为良好；当所述SOH的数值小于90%时，所述电池的健康状态为恶化。
[0022]根据上述技术问题，本发明通过综合考虑电池组的满电容量以及电池单体的一致性，表征电池组容量衰减与电池单体间一致性对电池组健康状态的影响，以此来估计电池组的健康状态，其中从所述步骤I至所述步骤5是对电池的SOHl数值的计算及更新，也就是计算总容量对电池组健康状态的影响值，从所述步骤6至所述步骤9是对电池S0H2值的计算与更新，也就是计算电池一致性对电池组健康状态的影响值，然后综合SOHl数值与S0H2值来估计电池组的健康状态，其中，当电池处于充电状态而且已经充满电且结束充电过程，则通过公式计算出新的SOHl值并存储，覆盖旧的SOHl值，当电池处于静置过程超过2个小时的时候，通过公式计算出新的S0H2的值并存储，覆盖I日的S0H2的值。
[0023]这种估算方法简单，容易实现，而且对于电池组的健康状态地估计更加的准确全面。
[0024]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0025]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0026]图1是本发明的一种优选的实施方式中提供的考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法的流程结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0028]如图1，本发明提供了一种考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法，所述考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法包括以下步骤:
[0029]步骤I，判断待检测的电池是否处于充电状态，当所述待检测电池处于充电状态时，则进行步骤2;当所述待检测电池处于非充电状态时，则跳转步骤5;
[0030]步骤2，判断待检测的电池是否结束充电过程，当所述待检测电池结束了充电时，则进行步骤3;当所述待检测的电池还未结束充电过程时，则跳转步骤5;
[0031]步骤3，判断待检测电池是否已经充满电，当所述待检测电池已充满电时，则进行步骤4；当所述待检测电池还未充满电时，则跳转至步骤5 ；
[0032]步骤4，通过下述公式计算SOHI的值，所述公式为:SOHI = Q + CO，其中，Q表示电池组可充电总容量，CO为电池标称容量；
[0033]步骤5，SOHl的数值不更新，采用存储的SOHl数值，然后进行步骤6;
[0034]步骤6，判断待检测电池是否处于静置过程，如果所述待检测电池处于静置过程，则进行步骤7;如所述待检测电池处于非静置状态，则跳转步骤9;
[0035]步骤7，判断待检测电池处于静置过程的时间，如果静置时间不小于2小时，则进行步骤8;否则跳转步骤9;
[0036]步骤8，通过下述公式计算S0H2的值，所述公式为S0H2 = 1-(SOCmax-SOCmin)，其中，SOCmax为电池组中SOC最高的单体电池的荷电状态，SOCmin为电池组中SOC最低的单体电池的荷电状态；
[0037]步骤9，S0H2的值不更新，采用存储的S0H2值；
[0038]步骤1，根据步骤4、步骤5、步骤8和步骤9得到的SOHl和S0H2的数值来更新电池组的SOH值;其中，
[0039]所述SOH表示为电池的健康状态，所述SOHl表示为电池总容量对电池的健康状态的影响，S0H2表示为电池一致性对电池的健康状态的影响。
[0040]根据上述技术问题，本发明通过综合考虑电池组的满电容量以及电池单体的一致性，表征电池组容量衰减与电池单体间一致性对电池组健康状态的影响，以此来估计电池组的健康状态，其中从所述步骤I至所述步骤5是对电池的SOHl数值的计算及更新，也就是计算总容量对电池组健康状态的影响值，从所述步骤6至所述步骤9是对电池S0H2值的计算与更新，也就是计算电池一致性对电池组健康状态的影响值，然后综合SOHl数值与S0H2值来估计电池组的健康状态，其中，当电池处于充电状态而且已经充满电且结束充电过程，则通过公式计算出新的SOHl值并存储，覆盖旧的SOHl值，当电池处于静置过程超过2个小时的时候，通过公式计算出新的S0H2的值并存储，覆盖I日的S0H2的值。
[0041 ]在本发明的一种优选的实施方式中，步骤10中，根据所述SOHl的值和所述S0H2的值来更新SOH的方法包括两种情况:第一种是当所述SOHl的值超过90%且所述S0H2的值也超过90%时，所述SOH的值为所述SOHl的值与所述S0H2的值两者的算术平均值，即所述SOHl的值与所述S0H2的值之和除以2;第二种情况就是不满足第一种情况的所有情况下，电池组的所述SOH的值为所述SOHl的值和所述S0H2的值两者中较小的一个值，然后得出SOH的值，即为电池组健康状态的影响，以此来判断电池组的健康状态。
[0042]在本发明的一种优选的实施方式中，所述步骤4对于SOHl的值地计算公式还可以进一步的转化，根据SOC与累计充电容量，所述步骤4中计算SOHl的值的公式可转化为:SOHl=Δ Q +〈(1-S0C0) XC0〉，其中，SOC为电池荷电状态，SOCO为电池初始的S0C，Δ Q为电池从初始SOC电至满电状态的时变化量，CO为电池标称容量，
[0043]本发明的考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法在初次使用时，如果因为不满足条件而未计算出新的所述SOHl值和所述S0H2值，此时需要采用所述SOHl的初始值和所述S0H2的初始值，在本发明的一种优选的实施方式中，所述SOHl的初始值和所述S0H2的初始值都设定为100%，即电池默认为最佳健康状态。
[0044]为了使得电池的健康状态估计地更加的全面准确，在本发明的一种优选的实施方式中，在所述步骤4和所述步骤8中，需对每次计算得到的所述SOHl的值和所述S0H2的值进行存储，当在接下来的检测中，如果电池组不满足计算新的SOHl值得要求时，需采用存储的SOHl得值和所述S0H2得值，这样可以增大判断电池组健康状态的准确性。
[0045]根据所述SOH的数值可以为电池组的健康状态分等级，其中，分等级的方式本发明不作具体的要求，但是为了可以清楚直观地让人了解电池组的健康状态，在本发明的一种优选的实施方式中，当所述SOH的数值超过90%时，所述电池的健康状态定义为良好；当所述SOH的数值小于90%时，所述电池的健康状态定义为恶化，还可以度所述恶化进一步地分类，例如当所述SOH的数值小于90 %且大于70 %为轻度恶化，当所述SOH的数值小于70 %时为重度恶化。
[0046]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0047]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0048]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.一种考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法，其特征在于，所述考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法包括以下步骤: 步骤I，判断待检测的电池是否处于充电状态，当所述待检测电池处于充电状态时，则进行步骤2;当所述待检测电池处于非充电状态时，则跳转步骤5; 步骤2，判断待检测的电池是否结束充电过程，当所述待检测电池结束了充电时，则进行步骤3;当所述待检测的电池还未结束充电过程时，则跳转步骤5; 步骤3，判断待检测电池是否已经充满电，当所述待检测电池已充满电时，则进行步骤4；当所述待检测电池还未充满电时，则跳转至步骤5 ； 步骤4，通过下述公式计算SOHl的值，所述公式为:SOHl =Q + CO，其中，Q表示电池组可充电总容量，CO为电池标称容量； 步骤5，SOHl的数值不更新，采用存储的SOHl数值，然后进行步骤6; 步骤6，判断待检测电池是否处于静置过程，如果所述待检测电池处于静置过程，则进行步骤7;如所述待检测电池处于非静置状态，则跳转步骤9; 步骤7，判断待检测电池处于静置过程的时间，如果静置时间不小于2小时，则进行步骤8;否则跳转步骤9; 步骤8，通过下述公式计算S0H2的值，所述公式为S0H2 = 1-(SOCmax-SOCmin)，其中，SOCmax为电池组中SOC最高的单体电池的荷电状态，SOCmin为电池组中SOC最低的单体电池的荷电状态； 步骤9，S0H2的值不更新，采用存储的S0H2值； 步骤1，根据步骤4、步骤5、步骤8和步骤9得到的SOHl和S0H2的数值来更新电池组的SOH值;其中， 所述SOH表示为电池的健康状态，所述SOHl表示为电池总容量对电池的健康状态的影响，S0H2表示为电池一致性对电池的健康状态的影响。2.根据权利要求1所述的考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法，其特征在于，步骤10中，更新SOH的方法包括:当所述SOHl的值超过90 %且所述S0H2的值也超过90 %时，所述SOH的值为所述SOHl的值与所述S0H2的值两者的算术平均值;否则电池组的所述SOH的值为所述SOHl的值和所述S0H2的值两者中较小的一个值。3.根据权利要求1所述的考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法，其特征在于，根据SOC与累计充电容量，所述步骤4中计算SOHl的值的公式可转化为:SOHl = △ Q +〈( 1-SOCO) XCO〉，其中，SOC为电池荷电状态，SOCO为电池初始的SOC，Δ Q为电池从初始SOC至满电状态的时变化量。4.根据权利要求1所述的考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法，其特征在于，所述SOHl的初始值和所述S0H2的初始值都设定为100%。5.根据权利要求1所述的考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法，其特征在于，在所述步骤4和所述步骤8中，需对每次计算得到的所述SOHl和所述S0H2进行存储。6.根据权利要求1所述的考虑电池一致性的电池的健康状态估计方法，其特征在于，当所述SOH的数值超过90 %时，所述电池的健康状态为良好；当所述SOH的数值小于90 %时，所述电池的健康状态为恶化。
【文档编号】G01R31/36GK105866698SQ201610312791
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】曾国建, 蔡华娟, 余铿, 朱建, 范晓东, 程晓伟
【申请人】安徽锐能科技有限公司