本發(fā)明涉及電池檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在線評(píng)估電池健康狀態(tài)的方法。

背景技術(shù)

隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的問(wèn)題日益突出。大力發(fā)展電動(dòng)汽車成為了必然的趨勢(shì)。而動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的能量的來(lái)源，其性能已經(jīng)成為電池研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。表征著電池狀態(tài)參數(shù)有電池的荷電狀態(tài)(soc)和電池的健康狀態(tài)(soh)；其中，電池的荷電狀態(tài)表征了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程等性能，而電池的健康狀態(tài)表征了電池的壽命，直接影響到電動(dòng)汽車的安全性和經(jīng)濟(jì)性。由此可見(jiàn)，準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地估算出電池的健康狀態(tài)，有利于電池的性能優(yōu)化，提高了電動(dòng)汽車的實(shí)用性和安全性，從而對(duì)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展有重大意義。

目前，通常采用的評(píng)價(jià)電池狀態(tài)的方法包括以下幾種：(一)、容量法，從電池容量的角度出發(fā)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式：其中，cm為現(xiàn)在時(shí)刻電池由充滿狀態(tài)完全放電所放出的電量，cn為初始時(shí)刻電池由充滿狀態(tài)完全放電所放出的電量，但是該方法只能離線估算，不支持在線估算，且周期長(zhǎng)，需要電池進(jìn)行完全放電。特別是在電動(dòng)汽車在實(shí)際使用過(guò)程中，很少會(huì)對(duì)電池進(jìn)行完全放電，故不能運(yùn)用在汽車上實(shí)時(shí)在線估算電池的soh；(二)、內(nèi)阻法，從電池內(nèi)阻的角度出發(fā)，認(rèn)為與內(nèi)阻是對(duì)應(yīng)變化的，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如式：其中，reol為電池壽命結(jié)束所對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻，rnew為電池初始所對(duì)應(yīng)的電阻，rnow為現(xiàn)在時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻值，但是該方法對(duì)內(nèi)阻測(cè)量的精度要求較高，通常在電池為充滿電狀態(tài)或者在完全放電這種特定的狀態(tài)下估算電池的soh：(三)容量法和內(nèi)阻法相結(jié)合，利用特定測(cè)試方法分別得到電池的內(nèi)阻、容量和放電曲線的多種外特性表征量，通過(guò)對(duì)上述表征量的融合進(jìn)行聯(lián)合判斷電池的當(dāng)前健康狀態(tài)。但是該方法估算周期長(zhǎng)，需要對(duì)電池放電至下限截止電壓，靜置后得到電池soc從100％到0％的放電曲線，不支持在線估算，同時(shí)需要在soc為100％和0％的狀態(tài)下利用內(nèi)阻計(jì)算出soh，不支持任意soc狀態(tài)下估算。

綜上，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述電池健康狀態(tài)通過(guò)估計(jì)單一參量來(lái)評(píng)價(jià)的方法具有很大的局限性，且估算精度不高，不支持在線估算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種在線評(píng)估電池健康狀態(tài)的方法，能夠避免現(xiàn)有電池健康狀態(tài)估計(jì)單一參量判定方法的局限性，提高估算精度，并支持在線估算。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種在線評(píng)估電池健康狀態(tài)的方法，包括以下步驟：

確定電池參數(shù)在線采集時(shí)段，并獲取所述采集時(shí)段內(nèi)電池放電時(shí)的溫度、內(nèi)阻、電壓和電流的變化值，且進(jìn)一步將所述采集時(shí)段內(nèi)獲取到的電池溫度、內(nèi)阻、電壓和電流的變化值作為預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入以及將電池的soc值作為預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出來(lái)訓(xùn)練所述預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到所述采集時(shí)段內(nèi)電池的soc估算值；

根據(jù)所述采集時(shí)段內(nèi)獲取到的電池電流的變化值，計(jì)算出所述采集時(shí)段內(nèi)電池現(xiàn)在時(shí)刻的實(shí)時(shí)放電量，并根據(jù)所述采集時(shí)段內(nèi)電池的soc估算值，計(jì)算出所述采集時(shí)段內(nèi)電池初始時(shí)刻的估算放電量，且進(jìn)一步將所述計(jì)算出的采集時(shí)段內(nèi)電池的實(shí)時(shí)放電量與其對(duì)應(yīng)的估算放電量進(jìn)行對(duì)比，得到電池健康狀態(tài)的第一估算值；

獲取電池使用壽命結(jié)束時(shí)的內(nèi)阻，并將所述采集時(shí)段內(nèi)電池的soc估算值中的一soc估算值作為參考值，獲取計(jì)算所得參考值時(shí)輸入所述預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻以及獲取新電池初始與所得參考值等同時(shí)實(shí)際采集到的內(nèi)阻，且進(jìn)一步根據(jù)所述電池使用壽命結(jié)束時(shí)的內(nèi)阻、所得參考值時(shí)對(duì)應(yīng)輸入所述預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻以及新電池初始與所得參考值等同時(shí)對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻，得到電池健康狀態(tài)的第二估算值；

根據(jù)所述電池健康狀態(tài)的第一估算值及第二估算值，得到所述電池健康狀態(tài)的最終估算值。

其中，所述電池健康狀態(tài)的第一估算值為其中，sohc為所述電池健康狀態(tài)的第一估算值；cnew(soct1-soct2)為電池現(xiàn)在時(shí)刻采集時(shí)段[t1,t2]內(nèi)電池的實(shí)時(shí)放電量；cnow(soct1-soct2)為電池初始時(shí)刻采集時(shí)段[t1,t2]內(nèi)電池的估算放電量；t1為采集時(shí)段[t1,t2]的初始時(shí)刻；t2為采集時(shí)段[t1,t2]的終止時(shí)刻。

其中，所述電池健康狀態(tài)的第二估算值為其中，sohr為所述電池健康狀態(tài)的第二估算值；soct為所述采集時(shí)段內(nèi)電池的soc估算值中所得的參考值；reol為電池使用壽命結(jié)束時(shí)的內(nèi)阻；rnow為所得參考值對(duì)應(yīng)輸入所述預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻；rnew為新電池初始與所得參考值等同時(shí)對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻。

其中，所述電池健康狀態(tài)的最終估算值為soh＝asohc+bsohr；其中，soh為所述電池健康狀態(tài)的最終估算值；a>b且a+b＝1。

其中，a＝0.8，b＝0.2。

實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：

相對(duì)于傳統(tǒng)的容量法中電池使用過(guò)后現(xiàn)階段從充滿電到完全放電的總放電量與初始階段從充滿電到完全放電的總放電量的比值，不能做到在線檢測(cè)，本發(fā)明可以得到不需要進(jìn)行完全放電狀態(tài)下的任意兩個(gè)時(shí)刻的soc，支持在線估算電池的soh；同時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)的內(nèi)阻法中將內(nèi)阻限制在初始soc為100的時(shí)刻而無(wú)法實(shí)時(shí)測(cè)量，本申請(qǐng)以soc為限制，可以在任意soc狀態(tài)時(shí)刻估算，支持實(shí)時(shí)在線估算電池的soh；由此可見(jiàn)，本發(fā)明能夠避免現(xiàn)有電池的健康狀態(tài)soh估計(jì)單一參量判定方法的局限性，能夠提高估算soh的精度，可以在任意soc狀態(tài)下估算，支持在線估算。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發(fā)明的范疇。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的在線評(píng)估電池健康狀態(tài)的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例中，提出的一種在線評(píng)估電池健康狀態(tài)的方法，包括以下步驟：

步驟s1、確定電池參數(shù)在線采集時(shí)段，并獲取所述采集時(shí)段內(nèi)電池放電時(shí)的溫度、內(nèi)阻、電壓和電流的變化值，且進(jìn)一步將所述采集時(shí)段內(nèi)獲取到的電池溫度、內(nèi)阻、電壓和電流的變化值作為預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入以及將電池的soc值作為預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出來(lái)訓(xùn)練所述預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到所述采集時(shí)段內(nèi)電池的soc估算值；

步驟s2、根據(jù)所述采集時(shí)段內(nèi)獲取到的電池電流的變化值，計(jì)算出所述采集時(shí)段內(nèi)電池現(xiàn)在時(shí)刻電池的實(shí)時(shí)放電量，并根據(jù)所述采集時(shí)段內(nèi)電池的soc估算值，計(jì)算出所述采集時(shí)段內(nèi)電池初始時(shí)刻電池的估算放電量，且進(jìn)一步將所述計(jì)算出的采集時(shí)段內(nèi)電池現(xiàn)在時(shí)刻的實(shí)時(shí)放電量與其電池初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的估算放電量進(jìn)行對(duì)比，得到電池健康狀態(tài)的第一估算值；

步驟s3、獲取電池使用壽命結(jié)束時(shí)的內(nèi)阻，并將所述采集時(shí)段內(nèi)電池的soc估算值中的一soc估算值作為參考值，獲取計(jì)算所得參考值時(shí)輸入所述預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻以及獲取新電池初始與所得參考值等同時(shí)實(shí)際采集到的內(nèi)阻，且進(jìn)一步根據(jù)所述電池使用壽命結(jié)束時(shí)的內(nèi)阻、所得參考值時(shí)對(duì)應(yīng)輸入所述預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻以及新電池初始與所得參考值等同時(shí)對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻，得到電池健康狀態(tài)的第二估算值；

步驟s4、根據(jù)所述電池健康狀態(tài)的第一估算值及第二估算值，得到所述電池健康狀態(tài)的最終估算值。

具體過(guò)程為，在步驟s1中，設(shè)置采集時(shí)段從t1時(shí)刻至t2時(shí)刻，通過(guò)溫度傳感模塊，內(nèi)阻測(cè)量模塊、電壓和電流傳感模塊等相應(yīng)獲取采集時(shí)段[t1,t2]電池的溫度、內(nèi)阻、電壓和電流等參數(shù)對(duì)應(yīng)的變化值，并以電池的溫度、內(nèi)阻、電壓和電流等參數(shù)對(duì)應(yīng)的變化值作為預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入，以及以電池的soc值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出來(lái)訓(xùn)練該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而將訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用來(lái)實(shí)時(shí)估算電池的soc，得到采集時(shí)段[t1,t2]內(nèi)電池的soc估算值；其中，t1為初始時(shí)刻；t2為終止時(shí)刻。

在步驟s2中，根據(jù)采集時(shí)段[t1,t2]內(nèi)獲取到的電池電流的變化值，利用按時(shí)積分的方法計(jì)算放出采集時(shí)段[t1,t2]的電池初始時(shí)刻實(shí)時(shí)放電電量cnew(soct1-soct2)，并根據(jù)步驟s1中得到的soc估算值，計(jì)算出采集時(shí)段[t1,t2]內(nèi)電池現(xiàn)在時(shí)刻的估算放電量cnow(soct1-soct2)；

利用公式(1)，得到電池健康狀態(tài)的第一估算值sohc，具體如下：

由于傳統(tǒng)的容量法是電池使用過(guò)后現(xiàn)階段從充滿電到完全放電的總放電量與初始階段從充滿電到完全放電的總放電量的比值，它不能做到在線檢測(cè)。改進(jìn)型容量法用現(xiàn)在時(shí)刻soc所對(duì)應(yīng)的放電量比初始時(shí)刻相同soc所對(duì)應(yīng)的放電量即為soh的值。它任意兩個(gè)時(shí)刻的soc都能得到，不需要進(jìn)行完全放電，支持在線估算。

在步驟s3中，獲取電池使用壽命結(jié)束時(shí)的內(nèi)阻reol，并將采集時(shí)段[t1,t2]內(nèi)電池的soc估算值中的一soc估算值(如t時(shí)刻的soct)作為參考值，獲取計(jì)算所得參考值時(shí)輸入預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻rnow以及獲取新電池初始與所得參考值等同時(shí)實(shí)際采集到的內(nèi)阻rnew；

利用公式(2)，得到電池健康狀態(tài)的第二估算值sohr，具體如下：

由于傳統(tǒng)內(nèi)阻法只將內(nèi)阻限制在初始soc為100的時(shí)刻，不能實(shí)時(shí)測(cè)量，而改進(jìn)內(nèi)阻法是以soc為限制，可以在任意soc狀態(tài)時(shí)刻估算，支持實(shí)時(shí)在線估算。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中提取t時(shí)刻的soct時(shí)，可以查到該t時(shí)刻輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻rnow，同時(shí)，根據(jù)等同soct參考值找到對(duì)應(yīng)新電池初始時(shí)刻所采集到的內(nèi)阻rnew。

在步驟s3中，利用公式(3)，得到電池健康狀態(tài)的最終估算值soh，具體如下：

soh＝asohc+bsohr(3)。

其中，a>b且a+b＝1，a和b表示不同的權(quán)重系數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，采用磷酸鐵鋰電池為例，經(jīng)過(guò)采集大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后整定得出a的值為0.8，b的值為0.2。

實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：

相對(duì)于傳統(tǒng)的容量法中電池使用過(guò)后現(xiàn)階段從充滿電到完全放電的總放電量與初始階段從充滿電到完全放電的總放電量的比值，不能做到在線檢測(cè)，本發(fā)明可以得到不需要進(jìn)行完全放電狀態(tài)下的任意兩個(gè)時(shí)刻的soc，支持在線估算電池的soh；同時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)的內(nèi)阻法中將內(nèi)阻限制在初始soc為100的時(shí)刻而無(wú)法實(shí)時(shí)測(cè)量，本申請(qǐng)以soc為限制，可以在任意soc狀態(tài)時(shí)刻估算，支持實(shí)時(shí)在線估算電池的soh；由此可見(jiàn)，本發(fā)明能夠避免現(xiàn)有電池的健康狀態(tài)soh估計(jì)單一參量判定方法的局限性，能夠提高估算soh的精度，可以在任意soc狀態(tài)下估算，支持在線估算。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。

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