电池健康状态SOH的检测方法及装置与流程
本发明涉及电池技术领域，具体地，涉及一种电池健康状态SOH的检测方法及装置。
背景技术：
电池健康寿命(State of Health，SOH)又称蓄电池容量、健康度、性能状态，即蓄电池满充容量相对额定容量的百分比，新出厂电池的SOH为100％，完全报废时SOH为0％。通常情况下，电池报废的定义为室温情况下(如25℃)可充入容量衰减为出厂容量的80％。例如刚出厂时，电池的可充入电量为5安时(AH)，这时SOH为100％，使用过一段时间之后电池的可充入电量降为4.75安时(AH)，则这时的SOH为75％，当电池的可充入电量为4安时(AH)时，电池报废，这时SOH为0％。
目前SOH的实时估计主要通过电池的循环寿命和日历寿命估计可充入电量，通过数据预估N次电池循环之后，电池使用若干月之后的SOH，但这种方法估计得到的SOH不够准确，比如，电池每次充电循环的电量不会相同，充电时的温度也会对SOH造成影响。为了得到较为准确的SOH，现有技术需要在电池返厂后对电池进行充电实验来准确测量电池SOH。
技术实现要素：
本发明的主要目的是提供一种电池健康状态SOH的检测方法及装置，用以解决现有技术对电池健康状态的检测不够准确简便的技术问题。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种电池健康状态SOH的检测方法，包括：在所述电池的充电过程中实时检测所述电池的SOH，其中，每一次检测执行以下操作：
获取本次检测电池充电的绝对温度，以及本次检测充入电池的充电量；
根据所述绝对温度以及所述充电量，计算所述电池的容积损失率；
根据所述容积损失率确定所述电池的SOH。
可选地，所述根据所述绝对温度以及所述充电量，计算所述电池的容积损失率，包括：
通过如下公式计算所述容积损失率ΔQloss：
其中，A、K、Z为已标定的常数，T为所述绝对温度，ΔC为所述充电量，i大于或等于1，在i等于1时，Q0等于1，在i大于1时，Qi-1表示所述电池上一次检测确定的容积保持率。
可选地，所述方法还包括：
采集电池在多个温度T下，充入电量C与容积保持率Q的数据样本；
将所述数据样本拟合入以下公式，以得到系数A、K、Z的值：
其中，C表示所述电池开始使用后已经充入的总累计电量。
可选地，所述根据所述容积损失率确定所述电池的SOH，包括：
通过如下公式确定所述电池本次检测的容积保持率Qi：
Qi＝Qi-1-ΔQloss；
通过如下公式计算所述电池的SOH：
SOH＝(Qi-CAPeol)/(1CAPeol)；
其中，CAPeol小于1且大于或等于0，CAPeol的大小表示电池报废时所述电池的容积保持率。
可选地，所述方法应用于电动汽车，所述方法还包括：
将所述电池的SOH输出到所述电动汽车的仪表。
本发明第二方面提供一种电池健康状态SOH的检测装置，包括：获取模块，计算模块和确定模块，所述装置在所述电池的充电过程中实时检测所述电池的SOH，其中，在每一次检测过程中：
所述获取模块用于，获取本次检测电池充电的绝对温度，以及本次检测充入电池的充电量；
所述计算模块用于，根据所述绝对温度以及所述充电量，计算所述电池的容积损失率；
所述确定模块用于，根据所述容积损失率确定所述电池的SOH。
可选地，所述计算模块用于，通过如下公式计算所述容积损失率ΔQloss：
其中，A、K、Z为已标定的常数，T为所述绝对温度，ΔC为所述充电量，i大于或等于1，在i等于1时，Q0等于1，在i大于1时，Qi-1表示所述电池上一次检测确定的容积保持率。
可选地，所述装置还包括：
采集模块，用于采集电池在多个温度T下，充入电量C与容积保持率Q的数据样本；
拟合计算模块，用于将所述数据样本拟合入以下公式，以得到系数A、K、Z的值：
其中，C表示所述电池开始使用后已经充入的总累计电量。
可选地，所述确定模块用于，通过如下公式确定所述电池本次检测的容积保持率Qi：
Qi＝Qi-1-ΔQloss；
通过如下公式计算所述电池的SOH：
SOH＝(Qi-CAPeol)/(1CAPeol)；
其中，CAPeol小于1且大于或等于0，CAPeo1的大小表示电池报废时所述电池的容积保持率。
可选地，所述装置还包括：
输出模块，用于将所述电池的SOH输出到电动汽车的仪表。
采用上述技术方案，在电池充电过程中实时对电池健康状态进行检测，并且在每次连续的检测过程中，基于本次充电温度和充入电量对电池容积保持率的影响可以计算得到电池的容积损失率，从而根据容积损失率确定电池的SOH，这样，无需返厂进行实验即可获得准确的电池SOH，解决了现有技术对电池健康状态的检测不够准确简便的技术问题。
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
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：
图1是本发明实施例提供的一种电池健康状态SOH的检测方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种电池在不同温度下充入电量和容积保持率的数据样本；
图3是基于图2所示的数据样本拟合的充入电量和容积保持率的曲线关系图；
图4A是本发明实施例提供的一种电池健康状态SOH的检测装置的结构示意图；
图4B是本发明实施例提供的另一种电池健康状态SOH的检测装置的结构示意图；
图4C是本发明实施例提供的另一种电池健康状态SOH的检测装置的结构示意图。
具体实施方式
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。
本发明实施例提供一种电池健康状态SOH的检测方法，该方法包括在所述电池的充电过程中实时检测所述电池的SOH，其中，如图1所示，每一次检测执行以下操作：
S101、获取本次检测电池充电的绝对温度，以及本次检测充入电池的充电量；
S102、根据所述绝对温度以及所述充电量，计算所述电池的容积损失率；
S103、根据所述容积损失率确定所述电池的SOH。
具体地，电池新出厂时的容积保持率为100％，在电池投入使用后的整个充电过程中，实时对电池SOH进行检测，也就是说，上一次SOH检测完成后，立即开始下一次的SOH检测，这样，基于每次检测过程中的充电绝对温度和充电量可以计算出相比上一次检测完成后的电池的容积损失率。进一步地，根据容积损失率可确定电池的SOH。
采用上述方法，电池在使用过程中，可以实时准确检测SOH，无需返厂进行实验即可获得准确的电池SOH，解决了现有技术对电池健康状态的检测不够准确简便的技术问题。
为了使本领域技术人员能够更清楚的了解本发明实施例提供的技术方案，下面对上述步骤进行详细的描述。
首先值得说明的是，电池老化是电池副反应导致的，其遵循化学反应速率的规律。电池内影响化学反应速率的主要两个因素为温度和反应物质浓度。其中，反应物质浓度可正比于剩余活性锂离子Li+。
在只考虑温度对电池反应速率的影响的情况下，电池反应速率与温度的关系遵循阿伦尼乌斯公式(Arrhenius equation)：
其中D，K为系数，T为绝对温度。
在只考虑反应物浓度对电池反应速率的影响的情况下，电池反应速率与反应物浓度的关系遵循如下公式：
V＝B·Qz，其中，B为反应速率系数，Q为反应物质浓度，Z为反应速率级数。
由此两种影响因素近似是没有耦合的，因此，电池反应速率可近似为：
其中，其中A，K，Z为系数，T为绝对温度。
另外，电池循环过程中的容量衰减是在电池正常充放电过程中发生的，在相同的温度和反应物浓度的情况下充入相等的电量近似会有相同的容量损失。
因此，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，基于上述确定的电池反应速率公式，可确定每充入ΔC电量后，电池容量保持率的损失为：
其中，A，K，Z为常数，可以在电池出厂前通过实验标定，Qi-1为上一次检测的容量保持率，T为绝对温度。
因此，本发明实施例在获取到本次检测中的充电绝对温度，以及本次检测充电量后，步骤S102可以具体包括：
通过如下公式计算所述容积损失率ΔQloss：
具体地，A、K、Z为已标定的常数，T为所述绝对温度，ΔC为所述充电量，i大于或等于1，在i等于1时，Q0等于1，在i大于1时，Qi-1表示所述电池上一次检测确定的容积保持率。
举例说明，电池新出厂时的容积保持率Q0等于1，SOH为100％，则：
电池投入使用后，第一次充入电量ΔC后，容量损失率ΔQ1loss和容量保持率Q1分别为：
容量保持率Q1＝Q0-ΔQ1loss；
电池第二次充入电量ΔC后，容量损失率ΔQ2loss和容量保持率Q2分别为：
容量保持率Q2＝Q1-ΔQ2loss；
电池第三次充入电量ΔC后，容量损失率ΔQ3loss和容量保持率Q3分别为：
容量保持率Q3＝Q2-ΔQ3loss；
这样，在电池充电过程中，实时执行上述迭代计算，可以得到电池实时的容积保持率。值得说明的是，上述每一次迭代计算可以是在电池充入固定的ΔC电量后进行，例如，每充入1AH计算一次。ΔC具体取值可以根据实际需求设定，其中，每次计算中使用的绝对温度T为本次充入ΔC电量过程中的电池绝对温度，若ΔC取值过大，绝对温度T可能存在较大的波动，因此，根据计算能力可以适当减小ΔC的取值。
另外，上述迭代计算过程是连续发生在电池在投入使用后的整个充电过程中，即本文所描述的充电过程包括电池在每个充放电循环中的充电过程。举例说明，在第i-1次充入电量ΔC后，电池满电量，本次充电结束，电池的第i次充电是指电池放电后，下一次充入电量ΔC的过程，此时，在检测第i次充电后的电池SOH时，需要使用到电池在第i-1次充入电量ΔC后的容积保持率。
进一步地，在通过公式Qi＝Qi-1-ΔQloss确定所述电池本次检测的容积保持率Qi后，可以通过如下公式计算所述电池的SOH：
SOH＝(Qi-CAPeol)/(1CAPeol)；
其中，CAPeol小于1且大于或等于0，CAPeol的大小表示电池报废时所述电池的容积保持率。
示例地，根据SOH现有的一种定义：电池容量衰减为出厂容量的80％时，电池报废，SOH等于0。在此种情况下，上述计算所述电池的SOH的公式即为SOH＝(Qi-0.8)/0.2。
另一个例子，若SOH定义为电池容量衰减为0时，电池报废，SOH等于0，则上述计算所述电池的SOH的公式即为SOH＝Qi。
上述只是举例说明，在具体实施时，可以根据实际需求预先规定SOH的定义，例如，在纯电动汽车的应用场景下，SOH的定义可以选用在电池容量衰减为出厂容量的80％时，电池报废，SOH等于0。
下面说明对系数A，K，Z的标定方法。
具体地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，可以采集电池在多个温度T下，充入电量C与容积保持率Q的数据样本；将所述数据样本拟合入以下公式，以得到系数A、K、Z的值：
其中，C表示所述电池开始使用后已经充入的总累计电量。
例如，在电池出厂前，厂家可以分别在不同温度下对同类电池进行多次充放电实验，并记录每一温度下，充入电量C与容积保持率Q的数据样本。如图2所示，图中示出了分别在温度为25℃和45℃的情况下，测得的电池充入电量C与容积保持率Q的曲线。如图3所示，分别采集图2中两条曲线的若干个数据点，如图3中示出的25℃实验样本数据和45℃实验样本数据，将数据拟合入公式中，可计算得到A，K，Z的数值。值得说明的是，图3还示出了在得到A，K，Z的数值后，上述公式分别在温度为25℃和45℃的情况下的拟合曲线，有图可知，拟合结果符合电池的实际情况。
综上所述，基于拟合得到的A，K，Z系数值，电池在出厂使用后，根据上述步骤S101至步骤S103所述的方法，能够实时检测到准确的电池SOH，解决了现有技术对电池健康状态的检测不够准确简便的技术问题。
本发明实施例提供的技术方案不限定电池的具体使用场景，例如，所述电池健康状态SOH的检测方法可以应用于电动汽车，在此种情况下，上述方法还可以包括，将所述电池的SOH输出到所述电动汽车的仪表，以便驾驶员参考。
本发明实施例还提供一种电池健康状态SOH的检测装置40，如图4A所示，该装置包括：获取模块401，计算模块402和确定模块403，其中，所述装置在所述电池的充电过程中实时检测所述电池的SOH，其中，每一次检测过程中：
所述获取模块401用于，获取本次检测电池充电的绝对温度，以及本次检测充入电池的充电量；
所述计算模块402用于，根据所述绝对温度以及所述充电量，计算所述电池的容积损失率；
所述确定模块403用于，根据所述容积损失率确定所述电池的SOH。
具体地，电池新出厂时的容积保持率为100％，在电池投入使用后的整个充电过程中，实时对电池SOH进行检测，也就是说，上一次SOH检测完成后，立即开始下一次的SOH检测，这样，基于每次检测过程中的充电绝对温度和充电量可以计算出相比上一次检测完成后的电池的容积损失率。进一步地，根据容积损失率可确定电池的SOH。
采用上述装置，该装置在电池使用过程中，可以实时准确检测SOH，无需返厂进行实验即可获得准确的电池SOH，解决了现有技术对电池健康状态的检测不够准确简便的技术问题。
可选地，所述计算模块402用于，通过如下公式计算所述容积损失率ΔQloss：
其中，A、K、Z为已标定的常数，T为所述绝对温度，ΔC为所述充电量，i大于或等于1，在i等于1时，Q0等于1，在i大于1时，Qi-1表示所述电池上一次检测确定的容积保持率。
可选地，如图4B所示，所述装置还包括：
采集模块404，用于采集电池在多个温度T下，充入电量C与容积保持率Q的数据样本；
拟合计算模块405，用于将所述数据样本拟合入以下公式，以得到系数A、K、Z的值：
其中，C表示所述电池开始使用后已经充入的总累计电量。
具体可参照上述方法实施例对于图2和图3的描述，此处不再赘述。
可选地，所述确定模块403用于，通过如下公式确定所述电池本次检测的容积保持率Qi：
Qi＝Qi-1-ΔQloss；
通过如下公式计算所述电池的SOH：
SOH＝(Qi-CAPeol)/(1－CAPeol)；
其中，CAPeol小于1且大于或等于0，CAPeol的大小表示电池报废时所述电池的容积保持率。
可选地，如图4C所示，所述装置还包括：输出模块406，用于将所述电池的SOH输出到电动汽车的仪表。在此种情况下，本发明实施例提供的电池健康状态SOH的检测装置40具体可以是电动汽车的电池管理系统(BMS，Battery Management System)中的一部分，其中，BMS用于对电池组以及单体的状态(包括电压、电流、温度、容量等)进行监测和评估。在具体实施时，该电池健康状态SOH的检测装置40可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为BMS的部分。
本领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述功能模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所公开的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储数据的介质。
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，可轻易想到的变化或替换，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权利要求的保护范围为准。
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