本发明涉及电池检测领域,具体地说,涉及一种电池健康度计算方法。
背景技术:
:电池健康度是衡量电池寿命的重要指标之一,也是电池系统其它功能实现的必要前提。soh作为电池系统内部参数,无法直接测量获得,只能通过其它可测参数(如电压、电流、温度、内阻等)之间的关系进行估算,且各参数间呈现非线性动态关系,导致估算难度大。尤其在复杂电动汽车工况中,表现尤为明显。当前研究的soh估算算法,参考的影响因子过多,算法复杂度高,工程应用实现难度大且实用性不高。因此,本发明提供了一种电池健康度计算方法。技术实现要素:为解决上述问题,本发明提供了一种电池健康度计算方法,所述方法包含以下步骤:在待测电池处于放电状态时,测量待测电池的电压值,当待测电池放电至最小预设电压值时停止放电,记录此时待测电池的可用容量为第一容量值;在向待测电池充电时,测量待测电池的电压值并实时计算待测电池的可用容量,当待测电池充电至最大预设电压值时停止充电,记录此时待测电池的可用容量为第二容量值;结合待测电池当前的温度情况,根据所述第二容量值以及待测电池的额定容量值计算待测电池的健康度。根据本发明的一个实施例,在测量待测电池的电压值并实时计算待测电池的可用容量的步骤中,根据充电电流以及所述第一容量值实时计算待测电池的可用容量。根据本发明的一个实施例,通过以下公式计算待测电池的可用容量:其中,qt表示t时刻待测电池的可用容量,qt0表示所述第一容量值,t0表示充电开始时刻,i(τ)表示所述充电电流。根据本发明的一个实施例,结合待测电池当前的温度情况,根据所述第二容量值以及待测电池的额定容量值计算待测电池的健康度的步骤中,还包含以下步骤:测量待测电池的当前温度,得到与当前温度对应的加权比例系数;根据所述加权比例系数、所述第二容量值以及待测电池的额定容量值计算待测电池的健康度。根据本发明的一个实施例,根据以下公式计算待测电池的健康度:其中,soh表示待测电池的健康度,q2表示所述第二容量值,k表示所述加权比例系数,q0表示待测电池的额定容量值。根据本发明的一个实施例,测量待测电池的当前温度,得到与当前温度对应的加权比例系数的步骤中,还包含以下步骤:测量待测电池的当前温度,得到待测电池当前的平均温度值;根据所述平均温度值,查询对应关系表获得与所述平均温度对应的加权比例系数。根据本发明的一个实施例,当所述对应关系表中没有记录所述平均温度对应的加权比例系数时,则根据所述对应关系表中与所述平均温度临近的温度数值对应的加权比例系数计算得到与所述平均温度对应的加权比例系数。根据本发明的另一个方面,还提供了一种电池健康度计算系统,所述系统包含:第一容量值模块,其用于在待测电池处于放电状态时,测量待测电池的电压值,在待测电池放电至最小预设电压值时停止放电,记录此时待测电池的可用容量为第一容量值;第二容量值模块,其用于在向待测电池充电时,测量待测电池的电压值并实时计算待测电池的可用容量,在待测电池充电至最大预设电压值时停止充电,记录此时待测电池的可用容量为第二容量值;电池健康度模块,其用于结合待测电池当前的温度情况,根据所述第二容量值以及待测电池的额定容量值计算待测电池的健康度。根据本发明的一个实施例,所述第二容量值模块包含:可用容量计算单元,其用于在测量待测电池的电压值并实时计算待测电池的可用容量的步骤中,根据充电电流以及所述第一容量值实时计算待测电池的可用容量。根据本发明的一个实施例,所述电池健康度模块包含:加权比例系数单元,其用于测量待测电池的当前温度,得到与当前温度对应的加权比例系数;计算单元,其用于根据所述加权比例系数、所述第二容量值以及待测电池的额定容量值计算待测电池的健康度。本发明利用最小单体电压和最大单体电压作为是否进行充电容量计算的判断条件。能够计算充电过程的容量作为待测电池的当前容量,并利用当前平均温度对标称容量进行加权计算,计算待测电池当前容量与加权后的标称容量比值,获得当前soh值。是一种适用于电动汽车的在线、稳定、可靠且实用的计算方法,确保了计算过程中的参数实时可用。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图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,与本发明的实施例共同用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:图1显示了根据本发明的一个实施例的电池健康度计算方法流程图;图2显示了根据本发明的另一个实施例的电池健康度计算方法流程图;以及图3显示了根据本发明的一个实施例的电池健康度计算系统结构框图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。图1显示了根据本发明的一个实施例的电池健康度计算方法流程图。一般来说,soh表示电池的健康状态,按照ieee1188-1996标准,当电池使用一段时间,电池充满电时的容量低于电池额定容量的80%后,该电池就应该更换。根据这个标准,可以为soh进行如下定义:在某一条件下电池可放出容量与新电池额定容量的比值:其中,qnow表示在当前条件下,电池可以释放出的最大容量;qnew表示新电池的额定容量。如图1所示,在步骤s101中,在待测电池处于放电状态时,测量待测电池的电压值,当待测电池放电至最小预设电压值时停止放电,记录此时待测电池的可用容量为第一容量值。在步骤s102中,在向待测电池充电时,测量待测电池的电压值并实时计算待测电池的可用容量,当待测电池充电至最大预设电压值时停止充电,记录此时待测电池的可用容量为第二容量值。根据本发明的一个实施例,根据充电电流以及第一容量值实时计算待测电池的可用容量。根据本发明的一个实施例,通过以下公式计算待测电池的可用容量:其中,qt表示t时刻待测电池的可用容量,qt0表示第一容量值,t0表示充电开始时刻,i(τ)表示充电电流。在步骤s103中,结合待测电池当前的温度情况,根据第二容量值以及待测电池的额定容量值计算待测电池的健康度。根据本发明的一个实施例,在步骤s103中,测量待测电池的当前温度,得到与当前温度对应的加权比例系数。然后,根据加权比例系数、第二容量值以及待测电池的额定容量值计算待测电池的健康度。根据本发明的一个实施例,在步骤s103中,根据以下公式计算待测电池的健康度:其中,soh表示待测电池的健康度,q2表示第二容量值,k表示加权比例系数,q0表示待测电池的额定容量值。根据本发明的一个实施例,在步骤s103中,测量待测电池的当前温度,得到待测电池当前的平均温度值。然后,根据平均温度值,查询对应关系表获得与平均温度对应的加权比例系数。根据本发明的一个实施例,在步骤s103中,当对应关系表中没有记录平均温度对应的加权比例系数时,则根据对应关系表中与平均温度临近的温度数值对应的加权比例系数计算得到与平均温度对应的加权比例系数。图2显示了根据本发明的另一个实施例的电池健康度计算方法流程图。根据本发明的一个实施例,在待测电池充电过程中,可以使用最小单体电压、最大单体电压作为判断条件,计算在整个过程中待测电池的总容量,并结合充电过程中的平均温度,对待测电池的标称容量进行加权(考虑不同温度情况下对标称容量的影响),再计算当前soh值。需要说明的是,在本实施例中,最小预设电压值设置为最小单体电压,最大预设电压值设置为最大单体电压。在待测电池完全放电至最小单体电压达到设置限值时,则开始进入充电容量计算。在充电情况下,实时积分计算当前待测电池的总容量,并判断是否达到最大单体电压截止条件,当达到截止条件时,则停止积分,将积分计算的电池系统总容量作为待测电池当前可用容量。并利用当前的平均温度,对电池系统的标称容量进行加权。计算待测电池当前可用容量和加权后的标称容量的比值,获得待测电池当前的soh值。如图2所示,在本发明中,可以通过以下公式计算soh值:其中:soh为电池健康度,qt为电池在t时刻的当前可用容量,q0为电池的额定容量,k为加权比例系数。当电池系统完全放电至最小单体电压达到限值时,则进入待测电池当前可用容量计算流程。采用ah积分法,如以下公式:其中,qt0表示第一容量值,t0表示充电开始时刻,i(τ)表示充电电流。实时进行可用容量积分,并实时判断最大单体电压是否达到截止条件,当达到截止条件时,则停止积分,此时计算获得的qt即为电池系统当前可用容量。当可用容量qt计算完成后,获取待测电池的当前平均温度,并根据平均温度查表获取标称容量的百分比,即加权比例系数。例如:一套新的磷酸铁锂电池系统,在标准测试条件下,室温25℃时测试的标称容量为210ah,百分比100%。不同温度下的标准测试容量及百分比如下表:表1不同温度下的可用容量温度/℃可用容量/ah百分比-25191.993391.21%-15197.663593.91%-10199.841494.94%0203.524496.69%10206.439898.08%20207.354498.51%25210100.00%30210.2084499.87%35208.6016199.10%40208.776699.19%45208.987199.29%50209.252499.41%55209.544999.55%如使用以上提到的磷酸铁锂电池,则标称容量q0为定值210ah。若某次soh计算获得的平均温度为40℃,则当前的加权比例系数为0.9919。若平均温度为15℃,则在10℃~20℃之间计算插值,获得15℃情况下的加权比例系数k。图3显示了根据本发明的一个实施例的电池健康度计算系统结构框图。如图3所示,系统包含:第一容量值模块301、第二容量值模块302以及电池健康度模块303。其中,第一容量值模块301包含第一判断单元3011。第二容量值模块302包含第二判断单元3021以及可用容量计算单元3022。电池健康度模块303包含加权比例系数单元3031以及计算单元3032。根据本发明的一个实施例,第一容量值模块301用于在待测电池处于放电状态时,测量待测电池的电压值,当待测电池放电至最小预设电压值时停止放电,记录此时待测电池的可用容量为第一容量值。其中,第一判断单元3011用于判断待测电池是否放电至最小预设电压值。第二容量值模块302用于在向待测电池充电时,测量待测电池的电压值并实时计算待测电池的可用容量,当待测电池充电至最大预设电压值时停止充电,记录此时待测电池的可用容量为第二容量值。其中,第二判断单元3021用于判断待测电池是否充电至最大预设电压值。可用容量计算单元3022用于根据充电电流以及第一容量值实时计算待测电池的可用容量。根据本发明的一个实施例,通过以下公式计算待测电池的可用容量:其中,qt表示t时刻待测电池的可用容量,qt0表示第一容量值,t0表示充电开始时刻,i(τ)表示充电电流。电池健康度模块303用于结合待测电池当前的温度情况,根据第二容量值以及待测电池的额定容量值计算待测电池的健康度。其中,加权比例系数单元3031用于测量待测电池的当前温度,得到与当前温度对应的加权比例系数。计算单元3032用于根据加权比例系数、第二容量值以及待测电池的额定容量值计算待测电池的健康度。根据本发明的一个实施例,根据以下公式计算待测电池的健康度:其中,soh表示待测电池的健康度,q2表示第二容量值,k表示加权比例系数,q0表示待测电池的额定容量值。根据本发明的一个实施例,加权比例系数单元3031还配置为:测量待测电池的当前温度,得到待测电池当前的平均温度值;根据平均温度值,查询对应关系表获得与平均温度对应的加权比例系数。本发明提供的电池健康度计算方法及系统利用最小单体电压和最大单体电压作为是否进行充电容量计算的判断条件。能够计算充电过程的容量作为待测电池的当前容量,并利用当前平均温度对标称容量进行加权计算,计算待测电池当前容量与加权后的标称容量比值,获得当前soh值。是一种适用于电动汽车的在线、稳定、可靠且实用的计算方法,确保了计算过程中的参数实时可用。应该理解的是,本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料,而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是,在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的,而并不意味着限制。说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此,说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。虽然本发明所公开的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属
技术领域:
内的技术人员,在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。当前第1页1 2 3
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