电池健康分析方法、装置和设备与流程
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池健康分析方法、装置和设备。
背景技术：
根据新能源车目前发展状况，对电池健康进行评估是必不可少的，是电池与用户之间的关系纽带。电池健康评估能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电、过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。在目前条件下，电池健康一般是根据电池的外部特性来评价，由于研发人员缺少固定知识输入，往往依靠过往经验，充满不确定性，评价效果一般。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种电池健康分析方法、装置和设备，以解决现有技术中的一个或多个技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种电池健康分析方法，包括：
确定电池容量衰减百分比；
通过实际放电电流，确定电池动态内阻；
根据所述电池容量衰减百分比和所述电池动态内阻，确定所述电池的健康结果。
在一种实施方式中，所述根据所述电池容量衰减百分比和所述电池动态内阻，确定所述电池的健康结果，包括：
根据所述电池容量衰减百分比和所述电池动态内阻，与对应的电池容量衰减百分比阈值和电池动态内阻阈值进行比对；
根据比对结果确定所述电池的健康结果。
在一种实施方式中，所述确定电池容量衰减百分比，包括：
根据所述电池的实际数据，确定所述电池的实际充电电压与电池荷电状态的关系曲线；
根据所述电池的开发数据，确定所述电池的原始充电电压与电池荷电状态的关系曲线；
确定所述实际充电电压与电池荷电状态的关系曲线，并与所述原始充电电压与电池荷电状态的关系曲线，确定所述电池容量衰减百分比。
在一种实施方式中，所述确定电池容量衰减百分比，包括：
根据所述电池的实际数据，确定充电电压区间和对应的实际电池荷电状态区间；
根据所述电池的开发数据，确定与所述充电电压区间对应的原始电池荷电状态区间；
根据所述实际电池荷电状态区间和所述原始电池荷电状态区间，确定所述电池容量的衰减百分比。
在一种实施方式中，所述通过实际放电电流，确定电池动态内阻，包括：
根据所述电池的实际数据，选取放电区间并根据所述放电区间的实际放电电流，选择放电片段；
根据所述放电片段的起止电压和电流均值，确定所述放电区间的动态内阻。
在一种实施方式中，还包括：
获取多个充电行程的电池容量衰减百分比和对应的充电时间，确定电池容量衰减百分比随时间趋势变化的曲线方程；
根据所述电池容量衰减百分比随时间趋势变化的曲线方程，确定电池使用寿命。
第二方面，本发明实施例提供一种电池健康分析装置，包括：
容量衰减百分比模块，用于确定电池容量衰减百分比；
电池动态内阻模块，用于通过实际放电电流，确定电池动态内阻；
电池健康结果模块，用于根据所述电池容量衰减百分比和所述电池动态内阻，确定所述电池的健康结果。
在一种实施方式中，所述电池健康结果模块，包括：
比对子模块，用于根据所述电池容量衰减百分比和所述电池动态内阻，与对应的电池容量衰减百分比阈值和电池动态内阻阈值进行比对；
结果子模块，用于根据比对结果确定所述电池的健康结果。
在一种实施方式中，所述容量衰减百分比模块，包括：
实际曲线子模块，用于根据所述电池的实际数据，确定所述电池的实际充电电压与电池荷电状态的关系曲线；
原始曲线子模块，用于根据所述电池的开发数据，确定所述电池的原始充电电压与电池荷电状态的关系曲线；
第一容量衰减百分比子模块，用于确定所述实际充电电压与电池荷电状态的关系曲线，并与所述原始充电电压与电池荷电状态的关系曲线，确定所述电池容量衰减百分比。
在一种实施方式中，所述容量衰减百分比模块，包括：
实际电池荷电状态子模块，用于根据所述电池的实际数据，确定充电电压区间和对应的实际电池荷电状态区间；
原始电池荷电状态子模块，用于根据所述电池的开发数据，确定与所述充电电压区间对应的原始电池荷电状态区间；
第二容量衰减百分比子模块，用于根据所述实际电池荷电状态区间和所述原始电池荷电状态区间，确定所述电池容量的衰减百分比。
在一种实施方式中，所述电池动态内阻模块，包括：
放电片段子模块，用于根据所述电池的实际数据，选取放电区间并根据所述放电区间的实际放电电流，选择放电片段；
动态电阻子模块，用于根据所述放电片段的起止电压和电流均值，确定所述放电区间的动态内阻。
在一种实施方式中，还包括：
曲线方程模块，用于获取多个充电行程的电池容量衰减百分比和对应的充电时间，确定电池容量衰减百分比随时间趋势变化的曲线方程；
电池寿命模块，用于根据所述电池容量衰减百分比随时间趋势变化的曲线方程，确定电池使用寿命。
第三方面，本发明实施例提供一种电池健康分析设备，所述设备的功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
在一个可能的设计中，所述装置的结构中包括处理器和存储器，所述存储器用于存储支持所述装置执行上述电池健康分析方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。所述装置还可以包括通信接口，用于与其他设备或通信网络通信。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于存储电池健康分析装置所用的计算机软件指令，其包括用于执行上述电池健康分析方法所涉及的程序。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：本发明考虑电池容量衰减百分比和电池动态内阻作为指标，能更好体现电池的健康。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。
图1示出根据本发明实施例的电池健康分析方法的流程图；
图2示出根据本发明实施例的电池健康分析方法中的ocv-soc曲线的示例图；
图3示出根据本发明实施例的电池健康分析装置的结构框图；
图4示出根据本发明实施例的电池健康分析设备的结构框图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下述给出本实施例中的部分名词的解释：
soc定义：全称是stateofcharge，电池荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余可放电电量与其完全充电状态的电量的比值。
ocv-soc曲线：电池电压与电池荷电状态的关系曲线，ocv表示充电过程中电压。
动态内阻：在放电过程中，电池起始电压与结束电压之差与电池电流的比值，在某些情况下所述的电池电流可以为电流的均值。
容量衰减百分比：一次开始充电到结束时，电池实际充电电量与电池额定充电电量的百分比。
图1示出根据本发明实施例的电池健康分析方法的流程图。如图1所示，包括：
s11、确定电池容量衰减百分比；
在一种实施方式中，步骤s11包括：
根据电池的实际数据，确定电池的实际充电电压与电池荷电状态的关系曲线(即实际的ocv_soc曲线)；
根据电池的开发数据，确定电池的原始充电电压与电池荷电状态的关系曲线(即原始的ocv_soc曲线)；
确定实际充电电压与电池荷电状态的关系曲线，并与原始充电电压与电池荷电状态的关系曲线，确定电池容量衰减百分比。
具体的，确定实际的充电电压与电池荷电状态的关系曲线拟合原始的充电电压与电池荷电状态的关系曲线时的拉伸比例，得到电池容量的衰减百分比；
一种示例，参见图2是电池的ocv_soc曲线，纵轴表示电池电压，横轴表示电池soc。将实际的ocv_soc曲线进行拉伸以拟合到原始的ocv_soc曲线，获取拟合时的拉伸比例，以该拉伸比例作为电池容量的衰减百分比。
其中，可以理解的是，实际的ocv_soc曲线进行拉伸拟合原始的ocv_soc曲线，是把实际的ocv_soc曲线进行拉伸，以使得拉伸后的实际的ocv_soc曲线尽可能地与原始的ocv_soc曲线重合。具体的，检验是否拟合的方式可以为：通常选取拉伸后的实际的ocv_soc曲线上的若干数据点，计算每一选取的数据点与原始的ocv_soc曲线上对应的数据点的距离，若每一距离均在预设范围内，则判定拉伸后的实际的ocv_soc曲线与原始的ocv_soc曲线实现拟合。
在另一种实施方式中，步骤s11包括：
根据电池的实际数据，确定充电电压区间和对应的实际电池荷电状态区间；
根据电池的开发数据，确定与充电电压区间对应的原始电池荷电状态区间；
根据实际电池荷电状态区间和原始电池荷电状态区间，确定电池容量的衰减百分比。
一种示例，计算实际电池荷电状态区间的初始荷电状态和终止荷电状态的第一差值，计算原始电池荷电状态区间的初始荷电状态和终止荷电状态的第二差值，计算第一差值和第二差值的比值，得到电池容量衰减百分比。
示例的，比如一次充电行程的电池荷电状态(soc)从22％充到35％，分别找到对应的电压值，假设电压值分别是3100mv和3200mv。在电池原始的ocv_soc曲线中，找到与电压值3100mv和3200mv对应的soc，假设对应的电池soc是5％、10％，通过下述公式可计算得到电池容量衰减百分比为71.43％：
第二种方法可以适用于充电过程不是一个完成的充电行程(即电池soc从0％到100％)。
s12、通过实际放电电流，确定电池动态内阻；
在一种实施方式中，步骤s12包括：
根据电池的实际数据，选取放电区间并根据放电区间的实际放电电流，选择放电片段；其中，放电区间为可以选取预设时间段的放电区间，例如5～30s的典型放电小区间。放电片段选取放电区间里电流变化在预设范围内的片段，例如，选择电流在±5％变化的放电片段。放电片段可以包括若干个放电片段。
根据放电片段的起止电压和实际放电电流，确定放电区间的动态内阻；其中，起止电压包括起始电压和结束电压。
具体地，首先计算放电片段的实际放电电流的电流均值，然后计算动态内阻为起始电压和结束电压之差与电流均值的比值，确定动态内阻，公式如下：
动态内阻＝(起始电压-结束电压)/电流均值(1)
步骤s12所确定的电池的动态内阻包括放电区间的动态内阻，放电区间的动态内阻包括了若干放电片段的动态内阻。
s13、根据电池容量衰减百分比和电池动态内阻，确定电池的健康结果。
在一种实施方式中，步骤s13包括：
根据电池容量衰减百分比和电池动态内阻，与对应的电池容量衰减百分比阈值和电池动态内阻阈值进行比对；
根据比对结果确定电池的健康结果。
在一种示例中，电池容量衰减百分比超出对应的电池容量衰减百分比阈值时，和/或，电池动态内阻超出对应的电池动态内阻阈值时，判断电池的健康结果为不健康，判断电池的健康结果为不健康。对于阈值的确定是根据以往电池使用数据多次试验得出。
进一步的，为提高健康结果判断的准确度，根据步骤s11的另一种实施方式可知，可以计算出多段段充电行程的容量衰减百分比，若连续两段充电行程的电池容量衰减百分比均超出对应的电池容量衰减百分比阈值时，此时才认为电池不健康。
s14、获取多个充电行程的电池容量衰减百分比和对应的充电时间，确定电池容量衰减百分比随时间趋势变化的曲线方程；具体的，对应的充电时间包括对应的充电行程的开始充电时间。
s15、根据电池容量衰减百分比随时间趋势变化的曲线方程，确定电池使用寿命。
步骤s14和步骤s15建立电池寿命评估，探索梯次利用场景，例如，可以将寿命近似的电池进行重新组合，使电池得到最大化利用。
s16、根据电池的实际数据，计算电池的综合得分；
一种示例，根据电池的实际数据，计算各个电池的健康影响因子的得分，并根据各个健康影响因子的得分计算电池的综合得分。具体，可以直接将各个健康影响因子的得分相加得到电池的综合得分，或者，可以将各个健康影响因子的得分乘以对应的权重后再求和得到电池的综合得分。
s17、根据电池的综合得分，确定对应的电池健康等级；其中，电池健康等级和综合得分的对应关系，为研发人员前期试验时，通过多个电池的实际数据计算得到综合得分，并利用分类算法，划分得到电池健康等级，得到的电池健康等级和综合得分的对应关系。
s18、根据电池的实际数据，检测电池指标是否超出对应的警标值，若存在电池指标超出对应的警标值，发出故障异常警报。例如，当监测到电池温度大于对应的温度警标值时，发出故障异常警报。
在一种示例中，上述步骤s11～步骤s18中，电池的实际数据和电池的开发数据可以包括如表1所示的数据。除了表1所示，电池的实际数据和电池的开发数据还可以包括车架号、车型和/或电池型号等数据。
表1
表1中，string表示字符型，int表示整型，double表示双浮点型。
需要说明的是，电池的实际数据中的部分数据可以用于筛选上述部分步骤计算所需的数据。示例说明，例如充电起始电池最高温度值、充电起始电池最低温度值和电池温度等，以筛选在预设温度范围内的电压值和soc，进而确定ocv-soc曲线。
需要说明的是，图1给出的流程执行顺序只是一种实施例，并不要求步骤s14～步骤s18需要步骤s13后才能执行。例如，步骤s14和步骤s15可以在步骤s12之后执行，步骤s16和步骤s17可以先于或同步于步骤s11～步骤s13执行，步骤s18可以实时进行。
本实施例对电池的健康分析综合考虑了电池动态内阻、电池容量衰减百分比、电池寿命；同时，对电池健康划分等级，能够使用户更清楚获知当前电池的健康程度；另外，还对电池故障进行实时监控，向用户智能推荐电池故障异常信号。
通过上述实施例提供的方法，可以构建电池健康分析应用平台，可以实现：
(1)确定电池健康研究的数据采集标准；即，分析电池健康所需的电池数据；
(2)提供车辆电池健康等级评分结果；
(3)建立电池寿命评估系统，探索梯次利用场景，将寿命近似的电池进行重新组合，使电池得到最大化利用；
(4)对电池的故障进行实时监控。
图3示出本发明实施例提供一种电池健康分析装置，参见图3，该装置包括：
容量衰减百分比模块11，用于确定电池容量衰减百分比；
电池动态内阻模块12，用于通过实际放电电流，确定电池动态内阻；
电池健康结果模块13，用于根据电池容量衰减百分比和电池动态内阻，确定电池的健康结果。
在一种实施方式中，容量衰减百分比模块11，包括：
实际曲线子模块，用于根据电池的实际数据，确定电池的实际充电电压与电池荷电状态的关系曲线；
原始曲线子模块，用于根据电池的开发数据，确定电池的原始充电电压与电池荷电状态的关系曲线；
第一容量衰减百分比子模块，用于确定实际充电电压与电池荷电状态的关系曲线，并与原始充电电压与电池荷电状态的关系曲线，确定电池容量衰减百分比。
在另一种实施方式中，容量衰减百分比模块11，包括：
实际电池荷电状态子模块，用于根据电池的实际数据，确定充电电压区间和对应的实际电池荷电状态区间；
原始电池荷电状态子模块，用于根据电池的开发数据，确定与充电电压区间对应的原始电池荷电状态区间；
第二容量衰减百分比子模块，用于根据实际电池荷电状态区间和原始电池荷电状态区间，确定电池容量的衰减百分比。
在一种实施方式中，电池动态内阻模块12，包括：
放电片段子模块，用于根据电池的实际数据，选取放电区间并根据放电区间的实际放电电流，选择放电片段；
动态电阻子模块，用于根据放电片段的起止电压和电流均值，确定放电区间的动态内阻。
在一种实施方式中，电池健康结果模块13，包括：
比对子模块，用于根据电池容量衰减百分比和电池动态内阻，与对应的电池容量衰减百分比阈值和电池动态内阻阈值进行比对；
结果子模块，用于根据比对结果确定电池的健康结果。
在一种实施方式中，还包括：
曲线方程模块，用于获取多个充电行程的电池容量衰减百分比和对应的充电时间，确定电池容量衰减百分比随时间趋势变化的曲线方程。
电池寿命模块，用于根据电池容量衰减百分比随时间趋势变化的曲线方程，确定电池使用寿命。
电池综合得分模块，用于根据电池的实际数据，计算电池的综合得分。
电池健康等级模块，用于根据电池的综合得分，确定与对应的电池健康等级。
警报模块，用于根据电池的实际数据，检测电池指标是否超出对应的警标值，若存在电池指标超出对应的警标值，发出故障异常警报。
本发明实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应描述，在此不再赘述。
如图4所示，该电池健康分析设备包括：存储器910和处理器920，存储器910内存储有可在处理器920上运行的计算机程序。所述处理器920执行所述计算机程序时实现上述实施例中的电池健康分析方法。所述存储器910和处理器920的数量可以为一个或多个。
该电池健康分析设备还包括：
通信接口930，用于与外界设备进行通信，进行数据交互传输。
存储器910可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器910、处理器920和通信接口930独立实现，则存储器910、处理器920和通信接口930可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。所述总线可以是工业标准体系结构(isa，industrystandardarchitecture)总线、外部设备互连(pci，peripheralcomponentinterconnect)总线或扩展工业标准体系结构(eisa，extendedindustrystandardarchitecture)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器910、处理器920及通信接口930集成在一块芯片上，则存储器910、处理器920及通信接口930可以通过内部接口完成相互间的通信。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例中任一所述的方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。所述存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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