锂离子电池的健康状态的估算方法及系统与流程
本发明涉及电池管理，特别涉及一种锂离子电池的健康状态的估算方法及系统。
背景技术：
1、锂离子电池作为电动汽车的动力源，具有比能量、比功率高、工作电压高、寿命长等优点。随着锂离子的广泛使用，准确地对电池的soh(电池健康状态)进行估算，不仅能够提高电池的实用性和安全性，还能在电动汽车换电运营上充分发挥电池的特性，延长电池的寿命，从而提高其经济性，降低企业运营成本。
2、影响电池的健康状态soh的因素非常多，而且很多参数难以实时测量，使得soh的估算过程复杂且困难。目前电动汽车电池的健康状态soh估算方法主要有：1)实验充放电测试：对电池进行实验室充放电测试来评估电池的soh；2)内阻分析法：内阻是影响电池容量的重要因素之一，随着电池使用时间的增加，电池的内阻逐渐增大，容量逐渐减少。根据内阻和soh关系，可以估算电池的健康状态；3)模型法：通过分析电池的老化历程，结合动力电池寿命实验数据，建立电池健康状态估算模型来估算电池的健康状态。
3、但是，上述的电动汽车锂离子电池的健康状态soh估算方法分别存在如下缺陷：1)实验充放电测试方法，依靠负载，只能离线而不能实时测量，而且测试时间长；2)内阻分析法，内阻容易受到温度的影响，且电池内阻在前期变化非常小，这导致使用内阻分析法估算soh难度增加，准确性下降；3)模型法，需获取的影响因子较多，实验量大，需投入较多的人力、物力和时间。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是现有技术中的电动汽车锂电池的健康状态soh估算方法存在依靠负载，只能离线而不能实时测量、测试时间长，估算准确性不理想等缺陷，目的在于提供一种锂离子电池的健康状态的估算方法及系统。
2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
3、本发明提供一种锂离子电池的健康状态的估算方法，所述估算方法包括：
4、获取在对锂离子电池进行初始测试时测得的额定容量、多个第一荷电状态值和多个与所述第一荷电状态值一一对应的第一开路电压值；
5、获取所述锂离子电池在充电起始时与静置时间对应的第二开路电压值；
6、获取所述第一开路电压值中与所述第二开路电压值相同的第一开路电压值，并将对应的所述第一荷电状态值作为所述锂离子电池在充电起始时的目标荷电状态值；
7、在所述锂离子电池充电时，获取所述锂离子电池在充电时间内的充电电流值；
8、根据所述充电电流值获取所述锂离子电池在所述充电时间内的实际充电容量；
9、获取所述锂离子电池在充电截止时的充电截止荷电状态值；
10、根据所述目标荷电状态值和所述充电截止荷电状态值之间的差值、所述额定容量和所述实际充电容量，计算所述锂离子电池的健康状态值。
11、较佳地，其中，所述获取所述锂离子电池在充电起始时与静置时间对应的第二开路电压值的步骤包括：
12、在所述锂离子电池充电起始前，将所述锂离子电池静置第一设定时间，并采集所述锂离子电池在所述设定时间内的不同时间点对应的第一静置电压值；
13、根据所述第一静置电压值与所述不同时间点之间的对应关系建立第一曲线；
14、对所述第一曲线进行拟合，根据拟合得到的所述第一曲线获取所述锂离子电池在充电起始时与静置时间对应的第二开路电压值。
15、较佳地，所述获取所述锂离子电池在充电截止时的充电截止荷电状态值的步骤包括：
16、将电池管理系统中的所述锂离子电池在充电截止时的荷电状态值作为所述充电截止荷电状态值；或，
17、所述获取所述锂离子电池在充电截止时的充电截止荷电状态值的步骤包括：
18、在所述锂离子电池充电截止时，将所述锂离子电池静置第二设定时间，并采集所述锂离子电池在所述设定时间内的不同时间点对应的第二静置电压值；
19、根据所述第二静置电压值与所述不同时间点之间的对应关系建立第二曲线；
20、对所述第二曲线进行拟合，获取所述锂离子电池在充电截止时的第三开路电压值；
21、获取所述第一开路电压值中与所述第三开路电压值相同的第一开路电压值，并将对应的所述第一荷电状态值作为所述锂离子电池在充电截止时的所述充电截止荷电状态值。
22、较佳地，所述根据所述目标荷电状态值和所述充电截止荷电状态值之间的差值、所述额定容量和所述实际充电容量，计算所述锂离子电池的健康状态值的步骤包括：
23、计算所述目标荷电状态值和所述充电截止荷电状态值之间的差值；
24、判断所述差值是否超过设定阈值，若超过，则根据所述差值、所述额定容量和所述实际充电容量计算所述锂离子电池的所述健康状态值。
25、较佳地，所述根据所述充电电流值获取所述锂离子电池在所述充电时间内的实际充电容量的步骤对应的计算公式如下：
26、
27、ca＝k*a*c
28、其中，t0表示充电开始时间，tn表示充电截止时间，i表示所述充电电流值，c表示通过所述充电电流值获得的所述锂离子电池的充电电容容量，k表示温度系数，a表示充电倍率系数，ca表示所述锂离子电池的实际充电容量；
29、所述根据所述目标荷电状态值和所述充电截止荷电状态值之间的差值、所述额定容量和所述实际充电容量，计算所述锂离子电池的健康状态值的步骤对应的公式如下：
30、△soc＝socf-soc0
31、soh＝ca/(△soc*cr)*100％
32、其中，△soc表示所述差值，soc0表示所述目标荷电状态值，socf表示所述充电截止荷电状态值，soh表示所述健康状态值，cr表示所述额定容量。
33、本发明还提供一种锂离子电池的健康状态的估算系统，所述估算系统包括数据获取模块、目标荷电状态获取模块、充电电流值获取模块、实际充电容量获取模块、截止荷电状态获取模块和健康状态计算模块：
34、所述数据获取模块用于获取在对所述锂离子电池进行初始测试时测得的额定容量、多个第一荷电状态值和多个与所述第一荷电状态值一一对应的第一开路电压值；
35、所述目标荷电状态获取模块包括第一开路电压获取单元和目标荷电状态获取单元；
36、所述第一开路电压获取单元用于获取所述锂离子电池在充电起始时与静置时间对应的第二开路电压值；
37、所述目标荷电状态获取单元用于获取所述第一开路电压值中与所述第二开路电压值相同的第一开路电压值，并将对应的所述第一荷电状态值作为所述锂离子电池在充电起始时的所述目标荷电状态值；
38、所述充电电流值获取模块用于在所述锂离子电池充电时，获取所述锂离子电池在充电时间内的充电电流值；
39、所述实际充电容量获取模块用于根据所述充电电流值获取所述锂离子电池在所述充电时间内的实际充电容量；
40、所述截止荷电状态获取模块用于获取所述锂离子电池在充电截止时的充电截止荷电状态值；
41、所述健康状态计算模块用于根据所述目标荷电状态值和所述充电截止荷电状态值之间的差值、所述额定容量和所述实际充电容量，计算所述锂离子电池的健康状态值。
42、较佳地，所述目标荷电状态获取模块还包括第一静置电压获取单元和第一曲线建立单元；
43、所述第一静置电压获取单元用于在所述锂离子电池充电起始前，将所述锂离子电池静置设定时间，并采集所述锂离子电池在所述设定时间内的不同时间点对应的静置电压值；
44、所述第一曲线建立单元用于根据所述静置电压值与所述不同时间点之间的对应关系建立第一曲线所述第一开路电压获取单元具体用于采用最小二乘法对所述第一曲线进行拟合，根据拟合得到的所述第一曲线获取所述锂离子电池在充电起始时与静置时间对应的第二开路电压值。
45、较佳地，所述截止荷电状态获取模块用于将电池管理系统中的所述锂离子电池在充电截止时的荷电状态值作为所述充电截止荷电状态值；或，
46、所述截止荷电状态获取模块包括第二静置电压获取单元、第二曲线建立单元、第二开路电压获取单元和截止荷电状态获取单元；
47、所述第二静置电压获取单元用于在所述锂离子电池充电截止时，将所述锂离子电池静置第二设定时间，并采集所述锂离子电池在所述设定时间内的不同时间点对应的第二静置电压值；
48、所述第二曲线建立单元用于根据所述第二静置电压值与所述不同时间点之间的对应关系建立第二曲线；
49、所述第二开路电压获取单元用于对所述第二曲线进行拟合，获取所述锂离子电池在充电截止时的第三开路电压值；
50、所述截止荷电状态获取单元用于获取所述第一开路电压值中与所述第三开路电压值相同的第一开路电压值，并将对应的所述第一荷电状态值作为所述锂离子电池在充电截止时的所述充电截止荷电状态值。
51、较佳地，所述健康状态计算模块包括差值计算单元、判断单元和健康状态计算单元；
52、所述差值计算单元用于计算所述目标荷电状态值和所述充电截止荷电状态值之间的差值；
53、所述判断单元用于判断所述差值是否超过设定阈值，若超过，则调用所述健康状态计算单元根据所述差值、所述额定容量和所述实际充电容量计算所述锂离子电池的所述健康状态值。
54、较佳地，所述实际充电容量获取模块根据所述充电电流值获取所述锂离子电池在所述充电时间内的实际充电容量对应的计算公式如下：
55、
56、ca＝k*a*c
57、其中，t0表示充电开始时间，tn表示充电截止时间，i表示所述充电电流值，c表示通过所述充电电流值获得的所述锂离子电池的充电电容容量，k表示温度系数，a表示充电倍率系数，ca表示所述锂离子电池的实际充电容量；
58、所述健康状态计算模块根据所述目标荷电状态值和所述充电截止荷电状态值之间的差值、所述额定容量和所述实际充电容量，计算所述锂离子电池的健康状态值对应的公式如下：
59、△soc＝socf-soc0
60、soh＝ca/(△soc*cr)*100％
61、其中，△soc表示所述差值，soc0表示所述目标荷电状态值，socf表示所述充电截止荷电状态值，soh表示所述健康状态值，cr表示所述额定容量。
62、本发明的积极进步效果在于：
63、本发明中，修正了电池在充电起始时的荷电状态值，避免了现有技术中因电池管理系统中的电池在充电起始时的荷电状态值不准带来的soh估算误差；通过获取电池的充电数据，实现基于该充电数据对电池的健康状态进行实时在线估算，解决了现有的只能离线估算电池的健康状态的问题，有效地减少了由于充电起始时的荷电状态值、温度和倍率变化给soh估算带来的误差，提高了估算的准确性；另外，本发明的估算方法适用性较广，适用于不同充电温度、不同充电倍率下的soh估算；且节省了人力、物力和时间。
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