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电池健康状态的检测装置及方法.pdf

泰然健康网
2025-07-15 15:48

电池健康状态的检测装置及方法

技术领域

本发明主要涉及电池健康状态的检测技术，尤其涉及一种通过在线检测
来估计电池性能的衰减程度的装置及方法。

背景技术

电池作为一种存储电能的装置，其在很多领域都有着重要的应用。在固
定储能应用领域，例如数据中心设备、光纤通信设备、基站等装置对电池的
要求比较高，倾向于电池荷电状态(state of charge，后续简称为SOC)接近
满电态。由于电池在长期使用过程中不可避免地发生老化，所以用户更为关
心电池的老化状况，具体可以通过电池健康状态(state of health，后续简称为
SOH)来监控电池的老化状况，了解当前的电池性能。

在现有的某些应用领域，虽然电池内阻与电池容量有相关性，但是电池
内阻的增大并不一定导致电池容量的损失。相比较而言，在大多数应用领域，
常以电池保持容量(retention capacity)作为衡量电池SOH的参数指标，其能
准确表征电池容量信息。

目前多采用核对性充放电方式获取电池保持容量参数，该方式只能在离
线状态下进行，这使得电池在放电期间及放电结束后再充电期间，无法保证
数据中心设备、光纤通信设备、基站等装置为负载正常供电，对业务产生极
大影响，因此需要在线状态下对电池健康状态进行检测，但目前现有技术并
未解决这样的需求。

发明内容

本发明提供一种电池健康状态的检测装置、方法和电池管理系统，实现
在线状态下对电池健康状态进行检测，准确监控电池性能的衰减程度。

第一方面提供了一种电池健康状态的检测装置，包括：检测单元，用于
确定在第一时间和第二时间测量电流值和电压值；还用于测量电池温度值；
控制单元，用于判断所述第一时间的电流值和所述第二时间的电流值是否小
于预先设定的阈值；若判断结果为是，则选择基于第二模型算法获得电池健
康状态，否则选择基于第一模型算法获得电池健康状态；数据处理单元，用
于根据控制单元的选择结果、所述第一时间的电流值和电压值计算获得与所
述第一时间对应的电池开路电压值和电池电荷状态值，根据控制单元的选择
结果、所述第二时间的电流值和电压值计算获得与所述第二时间对应的电池
开路电压值和电池电荷状态值；还用于计算获得基于所述第一时间与所述第
二时间之间的表明当前电池保持容量的第一电池容量差值和表明未来电池保
持容量的第二电池容量差值，然后根据所述电池温度值、所述第一电池容量
差值和所述第二电池容量差值计算获得电池健康状态值。

在第一方面第一种可能的实现方式中，所述控制单元选择所述第一模型
算法；所述数据处理单元具体用于通过下述公式计算获得与所述第一时间对
应的电池开路电压值和与所述第二时间对应的电池开路电压值：
OCV＝U(t)+R0*I(t)+R1*I(t)，其中，OCV表示电池开路电压，U(t)和I(t)为所
述检测单元测量的电压值和电流值，R0和R1是预先设定的模型参数。

在第一方面第二种可能的实现方式中，所述控制单元选择所述第二模
型算法；所述数据处理单元具体用于通过下述公式计算获得与所述第一时
间对应的电池开路电压值和与所述第二时间对应的电池开路电压值：
OCV＝U(t)+R0*I(t)+R1*I(t)+R2*I(t)，其中，OCV表示电池开路电压，U(t)
和I(t)为所述检测单元测量的电压值和电流值，R0、R1和R2是预先设定的
模型参数。

结合第一方面第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能实现方
式中，所述数据处理单元具体用于通过下述公式计算获得与所述第一时间
对应的电池电荷状态值和与所述第二时间对应的电池电荷状态值：
OCV＝a1(SOC)n+a2(SOC)n-1+...+an(SOC)+b，其中，OCV表示电池开路电压，
SOC表示电池电荷状态，n、a1、a2、an和b是预先设定的常量参数，并且
n是正整数。

结合第一方面第一种或第二种可能的实现方式，在第四种可能实现方
式中，该装置还包括：存储器，用于保存电池开路电压与电池电荷状态之
间的对应关系信息；数据处理单元具体用于通过读取所述电池开路电压与
电池电荷状态之间的对应关系信息来获得电池电荷状态值。

结合第一方面第一种至第四种中任一可能的实现方式，在第五种可能
实现方式中，所述数据处理单元具体用于在获得与所述第一时间对应的电
池开路电压值和与所述第二时间对应的电池开路电压值后，根据电池容量
与电池开路电压之间的对应关系，获得与所述第一时间对应的电池容量和
与所述第二时间对应的电池容量，然后根据下述公式计算获得所述第一电
池容量差值：ΔQ1＝|Q终止-Q起始|，其中，ΔQ1表示所述第一电池容量差值，Q起始
表示与所述第一时间对应的电池容量，Q终止表示与所述第二时间对应的电
池容量。

结合第一方面第五种可能的实现方式，在第六种可能实现方式中，所
述电池容量与电池开路电压之间的对应关系通过下述公式表示：
Q＝d1(OCV)n+d2(OCV)n-1+...+dn(OCV)+g，其中，Q表示电池容量，OCV表
示电池开路电压，n、d1、d2、dn和g是预先设定的常量参数，并且n是正
整数。

结合第一方面第一种至第四种中任一可能的实现方式，在第七种可能
实现方式中，所述数据处理单元具体用于在获得与所述第一时间对应的电
池电荷状态值和与所述第二时间对应的电池电荷状态值后，根据电池容量
与电池电荷状态值之间的对应关系，获得与所述第一时间对应的电池容量
和与所述第二时间对应的电池容量，然后根据下述公式计算获得所述第一
电池容量差值：ΔQ1＝|Q终止-Q起始|，其中，ΔQ1表示所述第一电池容量差值，
Q起始表示与所述第一时间对应的电池容量，Q终止表示与所述第二时间对应
的电池容量。

结合第一方面第七种可能的实现方式，在第八种可能实现方式中，所
述电池容量与电池电荷状态之间的对应关系通过下述公式表示：
Q＝Qf*SOC，其中，Q表示电池容量，SOC表示电池电荷状态，Qf表示电
池出厂时的标称容量。

结合第一方面第一种、第五种或第七种可能的实现方式，在第九种可能
实现方式中，所述数据处理单元根据下述公式，针对所述第一时间的电流值
和所述第二时间的电流值进行积分运算获得所述第二电池容量差值：
其中，ΔQ2表示所述第二电池容量差值，η表示电池的库仑效
率，t起始表示所述第一时间，t终止表示所述第二时间。

结合第一方面第五种或第七种可能的实现方式，在第十种可能实现方式
中，所述数据处理单元具体用于根据下述公式计算获得所述电池健康状态：
其中，SOH表示所述电池健康状态，ΔQ2表示所述第一电
池容量差值，ΔQ2表示所述第二电池容量差值，kT表示温度修正系数。

第二方面提供了一种电池健康状态的检测方法，该方法由检测装置执
行，方法步骤包括：确定在第一时间测量电流值和电压值；判断所述第一
时间的电流值是否小于预先设定的阈值；若判断结果为是，则选择基于第
二模型算法获得电池健康状态，否则选择基于第一模型算法获得电池健康
状态；根据选择结果、所述第一时间的电流值和电压值计算获得与所述第
一时间对应的电池开路电压值和电池电荷状态值；确定在第二时间测量电
流值和电压值；判断所述第二时间的电流值是否小于预先设定的阈值；若
判断结果为是，则选择基于所述第二模型算法获得电池健康状态，否则选
择基于所述第一模型算法获得电池健康状态；根据选择结果、所述第二时
间的电流值和电压值计算获得与所述第二时间对应的电池开路电压值和
电池电荷状态值；计算获得基于所述第一时间与所述第二时间之间的表明
当前电池保持容量的第一电池容量差值和表明未来电池保持容量的第二
电池容量差值；测量电池温度值，然后根据所述电池温度值、所述第一电
池容量差值和所述第二电池容量差值计算获得电池健康状态值。

在第二方面第一种可能的实现方式中，在选择基于所述第一模型算法
获得电池健康状态的情况下，通过下述公式计算获得与所述第一时间对应
的电池开路电压值或者与所述第二时间对应的电池开路电压值：
OCV＝U(t)+R0*I(t)+R1*I(t)，其中，OCV表示电池开路电压，U(t)和I(t)为
测量的电压值和电流值，R0和R1是预先设定的模型参数。

在第二方面第二种可能的实现方式中，在选择基于所述第二模型算法
获得电池健康状态的情况下，通过下述公式计算获得与所述第一时间对应
的电池开路电压值和与所述第二时间对应的电池开路电压值：
OCV＝U(t)+R0*I(t)+R1*I(t)+R2*I(t)，其中，OCV表示电池开路电压，U(t)和
I(t)为测量的电压值和电流值，R0、R1和R2是预先设定的模型参数。

结合第二方面第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能实现方
式中，通过下述公式计算获得与所述第一时间对应的电池电荷状态值和与
所述第二时间对应的电池电荷状态值：
OCV＝a1(SOC)n+a2(SOC)n-1+...+an(SOC)+b，其中，OCV表示电池开路电压，
SOC表示电池电荷状态，n、a1、a2、an和b是预先设定的常量参数，并且
n是正整数。

结合第二方面第一种或第二种可能的实现方式，在第四种可能实现方
式中，通过读取预先保存的所述电池开路电压与电池电荷状态之间的对应
关系信息来获得电池电荷状态值。

结合第二方面第一种或第四种可能的实现方式，在第五种可能实现方
式中，在获得与所述第一时间对应的电池开路电压值和与所述第二时间对
应的电池开路电压值后，根据电池容量与电池开路电压之间的对应关系，
获得与所述第一时间对应的电池容量和与所述第二时间对应的电池容量，
然后根据下述公式计算获得所述第一电池容量差值：ΔQ1＝|Q终止-Q起始|，其
中，ΔQ1表示所述第一电池容量差值，Q起始表示与所述第一时间对应的电池
容量，Q终止表示与所述第二时间对应的电池容量。

结合第二方面第五种可能的实现方式，在第六种可能实现方式中，所
述电池容量与电池开路电压之间的对应关系通过下述公式表示：
Q＝d1(OCV)n+d2(OCV)n-1+...+dn(OCV)+g，其中，Q表示电池容量，OCV表
示电池开路电压，n、d1、d2、dn和g是预先设定的常量参数，并且n是正
整数。

结合第二方面第一种至第四种中任一可能的实现方式，在第七种可能
实现方式中，在获得与所述第一时间对应的电池电荷状态值和与所述第二
时间对应的电池电荷状态值后，根据电池容量与电池电荷状态值之间的对
应关系，获得与所述第一时间对应的电池容量和与所述第二时间对应的电
池容量，然后根据下述公式计算获得所述第一电池容量差值：
ΔQ1＝|Q终止-Q起始|，其中，ΔQ1表示所述第一电池容量差值，Q起始表示与所述
第一时间对应的电池容量，Q终止表示与所述第二时间对应的电池容量。

结合第二面第七种可能的实现方式，在第八种可能实现方式中，所述
电池容量与电池电荷状态之间的对应关系通过下述公式表示：
Q＝Qf*SOC，其中，Q表示电池容量，SOC表示电池电荷状态，Qf表示电
池出厂时的标称容量。

结合第二方面第一种、第五种或第七种可能的实现方式，在第九种可能
实现方式中，根据下述公式，针对所述第一时间的电流值和所述第二时间的
电流值进行积分运算获得所述第二电池容量差值：其中，ΔQ2
表示所述第二电池容量差值，η表示电池的库仑效率，t起始表示所述第一时间，
t终止表示所述第二时间。

结合第二方面第五种或第七种可能的实现方式，在第十种可能实现方式
中，根据下述公式计算获得所述电池健康状态值：其中，
SOH表示所述电池健康状态，ΔQ2表示所述第一电池容量差值，ΔQ2表示所述
第二电池容量差值，kT为温度修正系数。

第三方面提供了一种电池管理系统，包括：电池，负载和电池健康状态
检测装置；其中，电池健康状态检测装置被连接在电池和负载之间，电池健
康状态检测装置用于确定在第一时间和第二时间测量电流值和电压值，以及
测量电池温度值；用于判断所述第一时间的电流值和所述第二时间的电流值
是否小于预先设定的阈值；若判断结果为是，则选择基于第二模型算法获得
电池健康状态，否则选择基于第一模型算法获得电池健康状态；用于根据选
择结果、所述第一时间的电流值和电压值计算获得与所述第一时间对应的电
池开路电压值和电池电荷状态值，根据控选择结果、所述第二时间的电流值
和电压值计算获得与所述第二时间对应的电池开路电压值和电池电荷状态
值；还用于计算获得基于所述第一时间与所述第二时间之间的表明当前电池
保持容量的第一电池容量差值和表明未来电池保持容量的第二电池容量差
值，然后根据所述电池温度值、所述第一电池容量差值和所述第二电池容量
差值计算获得电池健康状态值。

在第三方面的第一种实现方式中，该系统位于数据中心设备内部，则该
负载是数据中心设备的处理；或者该系统位于基站设备内部，则该负载是基
站的基带射频处理单元；或者该系统位于光纤通信设备内部，则负载是光纤
通信设备的主控板。

结合第三方面的第一种实现方式，在第二种实现方式中，该系统还包括
分别与电池健康状态检测装置、电池和负载相连接的充放电装置，充放电装
置用于对电池实施充电和放电处理。

结合第三方面的第一种或第二种实现方式，在第三种实现方式中，该系
统还包括与显示装置，该显示装置分别与电池和电池健康状态检测装置连接，
该显示装置用于显示由电池健康状态检测装置输出的电池健康状态值。

关于电池健康状态检测装置的多种具体实现方式已在前述第一方面中描
述。

第四方面提供了一种计算机可读存储介质，包括程序指令，该程序指令
使电池健康状态检测装置执行下述步骤：确定在第一时间测量电流值和电压
值；判断所述第一时间的电流值是否小于预先设定的阈值；若判断结果为是，
则选择基于第二模型算法获得电池健康状态，否则选择基于第一模型算法获
得电池健康状态；根据选择结果、所述第一时间的电流值和电压值计算获得
与所述第一时间对应的电池开路电压值和电池电荷状态值；确定在第二时间
测量电流值和电压值；判断所述第二时间的电流值是否小于预先设定的阈值；
若判断结果为是，则选择基于所述第二模型算法获得电池健康状态，否则选
择基于所述第一模型算法获得电池健康状态；根据选择结果、所述第二时间
的电流值和电压值计算获得与所述第二时间对应的电池开路电压值和电池电
荷状态值；计算获得基于所述第一时间与所述第二时间之间的表明当前电池
保持容量的第一电池容量差值和表明未来电池保持容量的第二电池容量差
值；测量电池温度值，然后根据所述电池温度值、所述第一电池容量差值和
所述第二电池容量差值计算获得电池健康状态值。

本发明实施例提供的检测装置、方法及电池管理系统，可以实现在线状
态下检测电池SOH，及时准确监控电池老化状况，保证数据中心设备、光纤
通信设备、基站等装置为负载正常供电，避免对业务产生影响。另外，由于
本发明实施例是基于在线状态进行检测，所以相比现有技术的离线状态检测
方法，电池SOH值较为准确，那么电池SOH值在应用时较为可靠。

在研究下文附图和详细描述之后其它系统、方法、特征和优点对于本领
域普通技术人员来说将变得显而易见。希望所有这些其它系统、方法、特征
和优点包含在本描述中，在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电池健康状态检测装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电池管理系统结构示意图；

图3为根据本发明实施例提供电池健康状态检测方法流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一阶模型的等效电路示意图；

图5为本发明实施例提供的二阶模型的等效电路示意图。

在整个附图中，相同的参考符号和描述表示类似的但不一定完全相同的
元件。尽管本文所述的示例性实施例很容易进行各种修改或替换成其它形式，
所以特定实施例已经通过附图中的示例示出并将在本文中进行详细描述。然
而，本文所述的示例性实施例并不旨在限制所公开的特定形式。相反，当前
发明涵盖属于所附权利要求书的范围内的所有修改、等效物以及替代物。

具体实施方式

下述对上文中出现的一些专业名词以及后续出现的专业名词作解释
说明，以帮助理解本申请。

电池SOC，指的是电池的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。

电池SOH，指的是电池老化后的满充电容量与其出厂时的初始容量的
比值。

电池保持容量，指的是电池被使用一段时间或长期搁置不使用后，其
剩余电池满充容量。

电池老化，指的是电池被使用一段时间或长期搁置不使用后，电池性
能衰减。

开路电压(Open circuit voltage，OCV)，指的是电池在开路状态下的
端电压。

本文通过各种实施例提出了各种技术方案，以实现在线状态下对电池
健康状态进行测定。

为了使本申请的上述目的、技术方案和优点更易于理解，下文提供了详
细的描述。所述详细的描述通过使用方框图、流程图和/或示例提出了设备和
/或过程的各种实施例。由于这些方框图、流程图和/或示例包含一个或多个功
能和/或操作，所以本领域内人员将理解可以通过许多硬件、软件、固件或它
们的任意组合单独和/或共同实施这些方框图、流程图或示例内的每个功能和
/或操作。

图1为本发明实施例提供的电池健康状态检测装置结构示意图。参看图1，
电池健康状态检测装置100包括检测单元101、控制单元102、数据处理单元103
和存储器104。

检测单元101可以用于测量电池电压，向控制单元102输出所测量的电压
值，然后控制单元102将该电压值保存于存储器104中。电池电压是电池的输
出电压并且在电池充电或者放电时被测量。电池电压值落在最终放电电压值
和最大充电电压值之间。

进一步地，检测单元101还可以用于测量流经电阻器(附图中未示出)的
电流，然后控制单元102将该电流值保存于存储器104中。

进一步地，检测单元101还可以用于测量电池充满电和放完电所需时间，
向控制单元102输出所测量的时间信息，然后控制单元102将该时间信息保存
于存储器104中。

进一步地，检测单元101还可以用于测量电池的温度，然后向控制单元102
输出所测量的电池温度值，然后控制单元102将该电池温度值保存于存储器
104中。

控制单元102可以用于接收从检测单元101输出的所测量的信息，例如：
电池电压值、电池电流值、电池充放电所需时间、或电池温度值等，然后控
制单元102将所测量的信息保存于存储器104中。控制器单元102还可以用于读
取存储器104中保存的各种信息。以及，控制器102可以根据预先配置进行电
池模型算法选择，还可以对数据处理单元103获得的OCV和SOC做相应的收敛
判断，确定OCV值和SOC值是否满足准确性要求。

数据处理单元103可以用于接收检测单元101输出的所测量的信息，以及
可以用于读取存储器104保存的各种信息，还可以基于控制单元102输出的指
令信息做相应地运算处理。

存储器104可以是能够记录和删除数据的、众所周知的半导体器件，例如
RAM、ROM、EEPROM等，或者例如硬盘的大容量存储介质等。

图2为本发明实施例提供的电池管理系统结构示意图，参看图2，在电池
管理系统200中，电池健康状态检测装置100被连接在电池201和负载202之间，
该系统200进一步还可以包括分别与电池健康状态检测装置100、电池201和负
载202相连接的充放电装置203。该系统可以位于数据中心设备、光纤通信设
备、基站等装置内部。

电池201包括至少一个电池单元(battery cell)，其可以采用可循环再充
电的方式，并且电池201的类型不受具体限制，其类型可以包括锂离子电池、
锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。

负载202的种类不受具体限制，其种类例如可以是数据中心设备的处理
器、基站的基带射频处理单元、或光纤通信设备的主控板等，再例如其还可
以是例如移动电话、平板电脑、或摄像机等便携式电子装置。

充放电装置203，用于对电池201实施充电和放电处理。

电池健康状态检测装置100可以向显示装置(图中未示出)输出在线检测
获得的电池SOH值，显示装置采用可以在视觉上显示电池SOH值的任何装置。
例如，显示装置可以是LCD显示器、LED显示器。

结合图1和图2，下面具体描述检测装置如何实现在线检测电池健康状态。
如图3所示，图3为根据本发明实施例提供电池健康状态检测方法流程示意
图。

步骤S301：检测单元101确定在第一时间测量电流值和电压值，然后输出
给控制单元102和数据处理单元103。

本发明实施例针对一段时间间隔测量两次电流和电压，一段时间间隔包
括起始时间和终止时间，例如6月1日9点至12点之间的三个小时为一段时间间
隔。步骤S301先确定检测电池健康状态的起始时间(即第一时间)，例如6
月1日9点，然后测量获得对应于该第一时间的电流值I(t)和电压值U(t)。

步骤S302：控制单元102判断在第一时间测量的电流值是否小于预先设定
的阈值。

电流阈值与电池的容量相关，一般情况下，控制单元102可以设定电流阈
值为0.5C，其中C为电池一小时的放电容量，这种设定方式是本领域技术人员
所熟知的。电流阈值也可以根据业务需要或者本领域技术人员的经验设定，
此处举例不作为对本发明实现方式的限制。

步骤S303：控制单元102在第一时间测量的电流值大于或等于预先设定的
阈值的条件下，选择基于第一模型算法获得电池健康状态，然后将选择结果
通过指令信息输出至数据处理单元103。

步骤S304：数据处理单元103根据第一模型算法获得电池的第一开路电压
值。

第一模型算法对应一阶模型的等效电路。模型阶数指的是等效电路中具
有的电阻和电容并联形成的回路(后续简称RC回路)个数。

进一步来说，一阶模型的等效电路具有一个RC回路，参见图4，图4为本
发明实施例提供的一阶模型的等效电路示意图，图中的R0和R1表示电阻，C1表
示电容，R1和C1构成一个RC回路。那么，基于一阶模型的等效电路，电池的
第一开路电压通过下述公式一计算获得：

OCV＝U(t)+U0(t)+U1(t)

其中，OCV表示电池开路电压，U0(t)表示R0的电压，即U0(t)＝R0*I(t)；U1(t)
表示R1和C1构成的RC回路的电压，即U1(t)＝R1*I(t)；U(t)表示等效电路两端
电压，即检测单元101测量的电压。U(t)和I(t)通过检测单元101测量获得，R0、
R1和C1是模型参数，其数值是预先设定的。那么公式一可以相应变化为：

OCV＝U(t)+R0*I(t)+R1*I(t)

需要说明的是，步骤S304获得的电池的第一开路电压值对应于该第一时
间，为了帮助理解本申请上下文，可以用OCV起始来表示。

步骤S305：控制单元102在电流值小于预先设定的阈值的条件下，选择基
于第二模型算法获得电池健康状态，然后将选择结果通过指令信息输出至数
据处理单元103。

步骤S306：数据处理单元103根据第二模型算法获得电池的第二开路电压
值。

第二模型算法对应二阶模型的等效电路。进一步来说，二阶电池模型的
等效电路具有两个RC回路，参见图5，图5为本发明实施例提供的二阶模型的
等效电路示意图，图中的R0、R1和R2表示电阻，C1和C2表示电容，R1和C1构
成一个RC回路，R2和C2构成另一个RC回路。那么，基于二阶模型的等效电
路，电池的第二开路电压通过下述公式二计算获得：

OCV＝U(t)+U0(t)+U1(t)+U2(t)

其中，OCV表示电池开路电压，U0(t)表示R0的电压，即U0(t)＝R0*I(t)；U1(t)
表示R1和C1构成的RC回路的电压，即U1(t)＝R1*I(t)；U2(t)表示R2和R2构成的
RC回路的电压，即U2(t)＝R2*I(t)；U(t)表示等效电路两端电压。U(t)和I(t)通
过检测单元101测量获得，R0、R1、R2、C1和C2是模型参数，其数值是预先
设定的。那么公式二可以相应变化为：

OCV＝U(t)+R0*I(t)+R1*I(t)+R2*I(t)

需要说明的是，步骤S306获得的电池的第二开路电压值对应于该第一时
间，为了帮助理解本申请上下文，可以用OCV起始来表示。另外，本领域技术
人员根据现有技术手段能知晓和理解检测单元101如何测量获得U(t)和I(t)。
R0、R1、R2、C1和C2的数值可以根据业务需要设定，也可以由本领域技术人
员根据经验设定。由于设定方式是本领域技术人员所熟知的现有技术，此处
不再赘述。

步骤S307：数据处理单元103根据电池的第一开路电压值或电池的第二开
路电压值获得与第一时间对应的电池SOC值。

数据处理单元103获得电池SOC值的实现方式有多种。例如通过公式计算
获得电池SOC值，具体来说，电池开路电压与电池SOC之间的对应关系可以
通过下述公式三体现：

OCV＝a1(SOC)n+a2(SOC)n-1+...+an(SOC)+b

其中，OCV表示电池开路电压，SOC表示电池电荷状态，n、a1、a2、an
和b是常量参数，其可以根据业务需要设定，也可以由本领域技术人员根据
经验设定，其中n是正整数，例如n取7，结合公式三，举例来说，电池开路电
压与电池SOC之间的对应关系表达式可以为：OCV＝
-89.6*(SOC)7+320*(SOC)6-447.7*(SOC)5+307.7*(SOC)4-105.2*(SOC)3+15.3*
(SOC)2+0.3444*(SOC)+3.31。由于设定方式是本领域技术人员所熟知的现有
技术，此处不再赘述。

再例如，数据处理单元103可以通过读取预先保存在存储器104的电池开
路电压与电池SOC之间的对应关系信息来获得电池SOC值，该对应关系信息
是在电池离线状态下通过多次实验调节获得，该实验调节方式是本领域技术
人员所熟知的现有技术，此处不再赘述。

在前述步骤中，根据不同模型算法获得不同的电池开路电压值，相应地
在本步骤中，根据不同的电池开路电压值获得不同的电池SOC值。需要说明
的是，步骤S305获得的电池SOC值对应于该第一时间，为了帮助理解本申请
上下文，可以用SOC起始来表示。

步骤S308：检测单元101确定在第二时间测量电流值和电压值，然后输出
给控制单元102和数据处理单元103。

前述步骤S301先确定检测电池健康状态的起始时间(即第一时间)，然
后步骤S308确定检测电池健康状态的终止时间(即第二时间)，例如6月1日
12点，然后测量获得对应于该第二时间的电流值I(t)和电压值U(t)。

步骤S309：控制单元102判断在第二时间测量的电流值是否小于预先设定
的阈值。

步骤S310：控制单元102在第二时间测量的电流值大于或等于预先设定的
阈值的条件下，选择基于第一模型算法估计电池健康状态，然后将选择结果
通过指令信息输出至数据处理单元103。

步骤S311：数据处理单元103根据第一模型算法获得电池的第三开路电压
值。

根据公式一计算获得第三开路电压值，步骤S311获得的电池的第三开路
电压值对应于该第二时间，为了帮助理解本申请上下文，可以用OCV终止来表
示。

步骤S312：控制单元102在第二时间测量的电流值小于预先设定的阈值的
条件下，选择基于第二模型算法估计电池健康状态，然后将选择结果通过指
令信息输出至数据处理单元103。

步骤S313：数据处理单元103根据第二模型算法获得电池的第二开路电压
值。

根据公式二计算获得第四开路电压值，步骤S313获得的电池的第四开路
电压值对应于该第二时间，为了帮助理解本申请上下文，可以用OCV终止来表
示。

步骤S314：数据处理单元103根据电池的第三开路电压值或电池的第四开
路电压值获得与第二时间对应的电池SOC值。

根据公式三或者读取预先保存在存储器104的电池开路电压与电池SOC
之间的对应关系信息来获得电池SOC值，步骤S314获得的电池SOC值对应于
该第二时间，为了帮助理解本申请上下文，可以用SOC终止来表示。

步骤S315：数据处理单元103计算获得基于第一时间与第二时间之间的表
明当前电池保持容量的第一电池容量差值。

数据处理单元103基于第一时间获得OCV起始和SOC起始，基于第二时间获得
OCV终止和SOC终止。然后，数据处理单元可以通过多种实现方式获得对应第一
时间的电池容量Q起始和对应第二时间的电池容量Q终止，再根据下述公式四计
算获得第一电池容量差值ΔQ1：

ΔQ1＝|Q终止-Q起始|

例如，数据处理单元103在获得OCV起始和OCV终止后，可以根据电池容量与
电池开路电压之间的对应关系获得Q起始和Q终止。电池容量与电池开路电压之
间的对应关系可以通过下述公式五体现：

Q＝d1(OCV)n+d2(OCV)n-1+...+dn(OCV)+g

其中，Q表示电池容量，OCV表示电池开路电压，当电池开路电压取OCV起始
时，根据公式五计算获得Q起始；当电池开路电压取OCV终止时，根据公式五计
算获得Q终止。n、d1、d2、dn和g是常量参数，其可以根据业务需要设定，也
可以由本领域技术人员根据经验设定，并且n是正整数，例如n取5，结合公式
六，举例来说，电池容量与电池开路电压之间的对应关系表达式可以为：Q＝
-12.2*(OCV)5+217.2*(OCV)4-1531.4*(OCV)3+5368*(OCV)2-9350.9*(OCV)+
6480.1。由于设定方式是本领域技术人员所熟知的现有技术，此处不再赘述。

或者，数据处理单元103在获得OCV起始和OCV终止后，可以通过读取预先保
存在存储器104的电池容量与电池开路电压之间的对应关系信息来获得Q起始
和Q终止，该对应关系信息是在电池离线状态下通过多次实验拟合获得，该实
验拟合方式是本领域技术人员所熟知的现有技术，此处不再赘述。

再例如，数据处理单元103在获得SOC起始和SOC终止后，可以根据电池容量
与电池SOC之间的对应关系获得Q起始和Q终止。电池容量与电池SOC之间的对应
关系可以通过下述公式六体现：

Q＝Qf*SOC

其中，Q表示电池容量，SOC表示电池电荷状态，Qf表示电池出厂时的
标称容量。当电池SOC值取SOC起始时，根据公式六计算获得Q起始；当电池SOC
值取SOC终止时，根据公式六计算获得Q终止。

或者，数据处理单元103在获得SOC起始和SOC终止后，可以通过读取预先保
存在存储器104的电池容量与电池SOC之间的对应关系信息来获得Q起始和
Q终止，该对应关系信息是在电池离线状态下通过多次实验拟合获得，该实验
拟合方式是本领域技术人员所熟知的现有技术，此处不再赘述。

步骤S316：数据处理单元103根据检测单元101在第一时间测量的电流值
和第二时间测量的电流值，计算获得表明未来电池保持容量的第二电池容量
差值。

数据处理单元103获得检测单元101在第一时间测量的电流值和第二时间
测量的电流值，然后根据下述公式七计算获得表明未来电池保持容量的第二
电池容量差值ΔQ2：

其中，η为电池的库仑效率，取值范围是0＜η≤1，可以根据电池的类型
设定η的数值。例如，对于锂离子电池，η可取值为1；对于铅酸蓄电池、镍氢
或镍镉电池，可以在0.9～1之间的设定η的数值。t起始表示第一时间，t终止表示
第二时间。根据公式七可知，针对在第一时间测量的电流值至在第二时间测
量的电流值进行积分运算获得表明电池未来性能状态的ΔQ2。

步骤S317，数据处理单元103接收检测单元测量的电池温度值，结合第一
电池容量差值和第二电池容量差值，计算获得电池SOH值。

数据处理单元103根据下述公式八计算获得电池SOH值：

其中，SOH表示所述电池健康状态，ΔQ2表示所述第一电池容量差值，ΔQ2
表示所述第二电池容量差值，kT为温度修正系数。电池的温度影响电池的健
康状态。数据处理单元103可以通过读取预先保存在存储器104的电池温度值
与温度修正系数之间的对应关系信息来获得kT，该对应关系信息的获得对于
本领域技术人员来说是熟知的现有技术，此处不再赘述。

综上，本发明实施例可以实现在线状态下检测电池SOH，及时准确监控
电池老化状况，保证数据中心设备、光纤通信设备、基站等装置为负载正常
供电，避免对业务产生影响。另外，由于本发明实施例是基于在线状态进行
检测，所以相比现有技术的离线状态检测方法，电池SOH值较为准确，那么
电池SOH值在应用时较为可靠。所以，根据本发明实施例获得的电池SOH
值估可以被适用于各种类型的应用，诸如电池更换时间的估计，进而有效保
证设备工作的安全性。

可选地，在另一实施例中，控制单元102还可以采用卡尔曼或改进的卡
尔曼滤波算法判断数据处理单元103获得的OCV值和SOC值的准确性。以
采用扩展卡尔曼算法为例，数据处理单元103将获得的OCV值和SOC值输
出给控制单元102，控制单元102根据下述公式九对OCV和SOC做相应的
收敛判断：

Pk＝x+(w-x)*(1-e(-k+2)/y)

其中，Pk表示噪音项；e作为自然对数函数的底数，e取值为2.718；k
与采样频率相关，例如采样频率为1s是，则k取值为1；x、y和w为可调
参数，其根据模型算法的不同而取不同的值，例如对于二阶模型算法，x取
100，y取1000，w取0.1，该取值对于本领域技术人员来说是所熟知的，此
处不再赘述。

对于第一时间或第二时间，若Pk小于系统预设值时，则控制单元102判定
OCV和SOC的计算已收敛，OCV和SOC的数值满足准确性要求；否则促发检
测单元101在新的时间重新测量电流和电压的测量，然后参照前述步骤流程
(例如步骤S301至步骤S307，或者步骤S308至步骤S314)实施对新的OCV和
SOC的计算。该实现方式能有效保证电池SOH值的准确性。

本领域技术人员将认识到现有技术已经进步到以下程度：系统各方面的
硬件和软件实施方式之间的差别很小，硬件或软件的使用通常(但不总是，
因为在某些环境中选择硬件还是软件变得很重要)是一种权衡成本和效率的
设计选择。本领域技术人员将了解存在很多可以实施本文所述的过程和/或系
统和/或其它技术的工具(例如，硬件、软件和/或固件)，并且优选工具将随
着部署过程和/或系统和/或其它技术的环境而变化。

本领域普通技术人员应该了解本申请的所有或部分标的物可在结合硬件
和/或固件的软件中实施。例如，本文描述的标的物可在一个或多个处理器执
行的软件中实施。在一项示例性实施方式中，本文描述的标的物可使用存储
有计算机可执行指令的非瞬时计算机可读介质实施，当计算机处理器执行该
计算机可执行指令时，该指令控制计算机执行步骤。适于实施本文描述的标
的物的示例计算机可读介质包括非瞬时计算机可读介质，例如磁盘存储器设
备、芯片存储器设备、可编程逻辑设备和专用集成电路。另外，实施本文描
述的标的物的计算机可读介质可位于单个设备或计算平台上，或可在多个设
备或计算平台上分发。

最后，应了解上述实施例仅仅用于阐释，并不限于本申请的技术方案。
尽管参考上述优选实施例对本申请进行详细描述，但是应了解，所属领域的
技术人员可在不脱离本申请和所附权利要求书的范围的情况下，做出各种修
改、变更或等同替换。