本發(fā)明涉及電池管理，特別涉及一種鋰離子電池的健康狀態(tài)的估算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，具有比能量、比功率高、工作電壓高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著鋰離子的廣泛使用，準(zhǔn)確地對(duì)電池的soh(電池健康狀態(tài))進(jìn)行估算，不僅能夠提高電池的實(shí)用性和安全性，還能在電動(dòng)汽車換電運(yùn)營(yíng)上充分發(fā)揮電池的特性，延長(zhǎng)電池的壽命，從而提高其經(jīng)濟(jì)性，降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。

2、影響電池的健康狀態(tài)soh的因素非常多，而且很多參數(shù)難以實(shí)時(shí)測(cè)量，使得soh的估算過程復(fù)雜且困難。目前電動(dòng)汽車電池的健康狀態(tài)soh估算方法主要有：1)實(shí)驗(yàn)充放電測(cè)試：對(duì)電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室充放電測(cè)試來評(píng)估電池的soh；2)內(nèi)阻分析法：內(nèi)阻是影響電池容量的重要因素之一，隨著電池使用時(shí)間的增加，電池的內(nèi)阻逐漸增大，容量逐漸減少。根據(jù)內(nèi)阻和soh關(guān)系，可以估算電池的健康狀態(tài)；3)模型法：通過分析電池的老化歷程，結(jié)合動(dòng)力電池壽命實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立電池健康狀態(tài)估算模型來估算電池的健康狀態(tài)。

3、但是，上述的電動(dòng)汽車鋰離子電池的健康狀態(tài)soh估算方法分別存在如下缺陷：1)實(shí)驗(yàn)充放電測(cè)試方法，依靠負(fù)載，只能離線而不能實(shí)時(shí)測(cè)量，而且測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)；2)內(nèi)阻分析法，內(nèi)阻容易受到溫度的影響，且電池內(nèi)阻在前期變化非常小，這導(dǎo)致使用內(nèi)阻分析法估算soh難度增加，準(zhǔn)確性下降；3)模型法，需獲取的影響因子較多，實(shí)驗(yàn)量大，需投入較多的人力、物力和時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的電動(dòng)汽車鋰電池的健康狀態(tài)soh估算方法存在依靠負(fù)載，只能離線而不能實(shí)時(shí)測(cè)量、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，估算準(zhǔn)確性不理想等缺陷，目的在于提供一種鋰離子電池的健康狀態(tài)的估算方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

3、本發(fā)明提供一種鋰離子電池的健康狀態(tài)的估算方法，所述估算方法包括：

4、獲取在對(duì)鋰離子電池進(jìn)行初始測(cè)試時(shí)測(cè)得的額定容量、多個(gè)第一荷電狀態(tài)值和多個(gè)與所述第一荷電狀態(tài)值一一對(duì)應(yīng)的第一開路電壓值；

5、獲取所述鋰離子電池在充電起始時(shí)與靜置時(shí)間對(duì)應(yīng)的第二開路電壓值；

6、獲取所述第一開路電壓值中與所述第二開路電壓值相同的第一開路電壓值，并將對(duì)應(yīng)的所述第一荷電狀態(tài)值作為所述鋰離子電池在充電起始時(shí)的目標(biāo)荷電狀態(tài)值；

7、在所述鋰離子電池充電時(shí)，獲取所述鋰離子電池在充電時(shí)間內(nèi)的充電電流值；

8、根據(jù)所述充電電流值獲取所述鋰離子電池在所述充電時(shí)間內(nèi)的實(shí)際充電容量；

9、獲取所述鋰離子電池在充電截止時(shí)的充電截止荷電狀態(tài)值；

10、根據(jù)所述目標(biāo)荷電狀態(tài)值和所述充電截止荷電狀態(tài)值之間的差值、所述額定容量和所述實(shí)際充電容量，計(jì)算所述鋰離子電池的健康狀態(tài)值。

11、較佳地，其中，所述獲取所述鋰離子電池在充電起始時(shí)與靜置時(shí)間對(duì)應(yīng)的第二開路電壓值的步驟包括：

12、在所述鋰離子電池充電起始前，將所述鋰離子電池靜置第一設(shè)定時(shí)間，并采集所述鋰離子電池在所述設(shè)定時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的第一靜置電壓值；

13、根據(jù)所述第一靜置電壓值與所述不同時(shí)間點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立第一曲線；

14、對(duì)所述第一曲線進(jìn)行擬合，根據(jù)擬合得到的所述第一曲線獲取所述鋰離子電池在充電起始時(shí)與靜置時(shí)間對(duì)應(yīng)的第二開路電壓值。

15、較佳地，所述獲取所述鋰離子電池在充電截止時(shí)的充電截止荷電狀態(tài)值的步驟包括：

16、將電池管理系統(tǒng)中的所述鋰離子電池在充電截止時(shí)的荷電狀態(tài)值作為所述充電截止荷電狀態(tài)值；或，

17、所述獲取所述鋰離子電池在充電截止時(shí)的充電截止荷電狀態(tài)值的步驟包括：

18、在所述鋰離子電池充電截止時(shí)，將所述鋰離子電池靜置第二設(shè)定時(shí)間，并采集所述鋰離子電池在所述設(shè)定時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的第二靜置電壓值；

19、根據(jù)所述第二靜置電壓值與所述不同時(shí)間點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立第二曲線；

20、對(duì)所述第二曲線進(jìn)行擬合，獲取所述鋰離子電池在充電截止時(shí)的第三開路電壓值；

21、獲取所述第一開路電壓值中與所述第三開路電壓值相同的第一開路電壓值，并將對(duì)應(yīng)的所述第一荷電狀態(tài)值作為所述鋰離子電池在充電截止時(shí)的所述充電截止荷電狀態(tài)值。

22、較佳地，所述根據(jù)所述目標(biāo)荷電狀態(tài)值和所述充電截止荷電狀態(tài)值之間的差值、所述額定容量和所述實(shí)際充電容量，計(jì)算所述鋰離子電池的健康狀態(tài)值的步驟包括：

23、計(jì)算所述目標(biāo)荷電狀態(tài)值和所述充電截止荷電狀態(tài)值之間的差值；

24、判斷所述差值是否超過設(shè)定閾值，若超過，則根據(jù)所述差值、所述額定容量和所述實(shí)際充電容量計(jì)算所述鋰離子電池的所述健康狀態(tài)值。

25、較佳地，所述根據(jù)所述充電電流值獲取所述鋰離子電池在所述充電時(shí)間內(nèi)的實(shí)際充電容量的步驟對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式如下：

26、

27、ca＝k*a*c

28、其中，t0表示充電開始時(shí)間，tn表示充電截止時(shí)間，i表示所述充電電流值，c表示通過所述充電電流值獲得的所述鋰離子電池的充電電容容量，k表示溫度系數(shù)，a表示充電倍率系數(shù)，ca表示所述鋰離子電池的實(shí)際充電容量；

29、所述根據(jù)所述目標(biāo)荷電狀態(tài)值和所述充電截止荷電狀態(tài)值之間的差值、所述額定容量和所述實(shí)際充電容量，計(jì)算所述鋰離子電池的健康狀態(tài)值的步驟對(duì)應(yīng)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表示所述目標(biāo)荷電狀態(tài)值，socf表示所述充電截止荷電狀態(tài)值，soh表示所述健康狀態(tài)值，cr表示所述額定容量。

33、本發(fā)明還提供一種鋰離子電池的健康狀態(tài)的估算系統(tǒng)，所述估算系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)獲取模塊、目標(biāo)荷電狀態(tài)獲取模塊、充電電流值獲取模塊、實(shí)際充電容量獲取模塊、截止荷電狀態(tài)獲取模塊和健康狀態(tài)計(jì)算模塊：

34、所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取在對(duì)所述鋰離子電池進(jìn)行初始測(cè)試時(shí)測(cè)得的額定容量、多個(gè)第一荷電狀態(tài)值和多個(gè)與所述第一荷電狀態(tài)值一一對(duì)應(yīng)的第一開路電壓值；

35、所述目標(biāo)荷電狀態(tài)獲取模塊包括第一開路電壓獲取單元和目標(biāo)荷電狀態(tài)獲取單元；

36、所述第一開路電壓獲取單元用于獲取所述鋰離子電池在充電起始時(shí)與靜置時(shí)間對(duì)應(yīng)的第二開路電壓值；

37、所述目標(biāo)荷電狀態(tài)獲取單元用于獲取所述第一開路電壓值中與所述第二開路電壓值相同的第一開路電壓值，并將對(duì)應(yīng)的所述第一荷電狀態(tài)值作為所述鋰離子電池在充電起始時(shí)的所述目標(biāo)荷電狀態(tài)值；

38、所述充電電流值獲取模塊用于在所述鋰離子電池充電時(shí)，獲取所述鋰離子電池在充電時(shí)間內(nèi)的充電電流值；

39、所述實(shí)際充電容量獲取模塊用于根據(jù)所述充電電流值獲取所述鋰離子電池在所述充電時(shí)間內(nèi)的實(shí)際充電容量；

40、所述截止荷電狀態(tài)獲取模塊用于獲取所述鋰離子電池在充電截止時(shí)的充電截止荷電狀態(tài)值；

41、所述健康狀態(tài)計(jì)算模塊用于根據(jù)所述目標(biāo)荷電狀態(tài)值和所述充電截止荷電狀態(tài)值之間的差值、所述額定容量和所述實(shí)際充電容量，計(jì)算所述鋰離子電池的健康狀態(tài)值。

42、較佳地，所述目標(biāo)荷電狀態(tài)獲取模塊還包括第一靜置電壓獲取單元和第一曲線建立單元；

43、所述第一靜置電壓獲取單元用于在所述鋰離子電池充電起始前，將所述鋰離子電池靜置設(shè)定時(shí)間，并采集所述鋰離子電池在所述設(shè)定時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的靜置電壓值；

44、所述第一曲線建立單元用于根據(jù)所述靜置電壓值與所述不同時(shí)間點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立第一曲線所述第一開路電壓獲取單元具體用于采用最小二乘法對(duì)所述第一曲線進(jìn)行擬合，根據(jù)擬合得到的所述第一曲線獲取所述鋰離子電池在充電起始時(shí)與靜置時(shí)間對(duì)應(yīng)的第二開路電壓值。

45、較佳地，所述截止荷電狀態(tài)獲取模塊用于將電池管理系統(tǒng)中的所述鋰離子電池在充電截止時(shí)的荷電狀態(tài)值作為所述充電截止荷電狀態(tài)值；或，

46、所述截止荷電狀態(tài)獲取模塊包括第二靜置電壓獲取單元、第二曲線建立單元、第二開路電壓獲取單元和截止荷電狀態(tài)獲取單元；

47、所述第二靜置電壓獲取單元用于在所述鋰離子電池充電截止時(shí)，將所述鋰離子電池靜置第二設(shè)定時(shí)間，并采集所述鋰離子電池在所述設(shè)定時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的第二靜置電壓值；

48、所述第二曲線建立單元用于根據(jù)所述第二靜置電壓值與所述不同時(shí)間點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立第二曲線；

49、所述第二開路電壓獲取單元用于對(duì)所述第二曲線進(jìn)行擬合，獲取所述鋰離子電池在充電截止時(shí)的第三開路電壓值；

50、所述截止荷電狀態(tài)獲取單元用于獲取所述第一開路電壓值中與所述第三開路電壓值相同的第一開路電壓值，并將對(duì)應(yīng)的所述第一荷電狀態(tài)值作為所述鋰離子電池在充電截止時(shí)的所述充電截止荷電狀態(tài)值。

51、較佳地，所述健康狀態(tài)計(jì)算模塊包括差值計(jì)算單元、判斷單元和健康狀態(tài)計(jì)算單元；

52、所述差值計(jì)算單元用于計(jì)算所述目標(biāo)荷電狀態(tài)值和所述充電截止荷電狀態(tài)值之間的差值；

53、所述判斷單元用于判斷所述差值是否超過設(shè)定閾值，若超過，則調(diào)用所述健康狀態(tài)計(jì)算單元根據(jù)所述差值、所述額定容量和所述實(shí)際充電容量計(jì)算所述鋰離子電池的所述健康狀態(tài)值。

54、較佳地，所述實(shí)際充電容量獲取模塊根據(jù)所述充電電流值獲取所述鋰離子電池在所述充電時(shí)間內(nèi)的實(shí)際充電容量對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式如下：

55、

56、ca＝k*a*c

57、其中，t0表示充電開始時(shí)間，tn表示充電截止時(shí)間，i表示所述充電電流值，c表示通過所述充電電流值獲得的所述鋰離子電池的充電電容容量，k表示溫度系數(shù)，a表示充電倍率系數(shù)，ca表示所述鋰離子電池的實(shí)際充電容量；

58、所述健康狀態(tài)計(jì)算模塊根據(jù)所述目標(biāo)荷電狀態(tài)值和所述充電截止荷電狀態(tài)值之間的差值、所述額定容量和所述實(shí)際充電容量，計(jì)算所述鋰離子電池的健康狀態(tài)值對(duì)應(yīng)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表示所述目標(biāo)荷電狀態(tài)值，socf表示所述充電截止荷電狀態(tài)值，soh表示所述健康狀態(tài)值，cr表示所述額定容量。

62、本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

63、本發(fā)明中，修正了電池在充電起始時(shí)的荷電狀態(tài)值，避免了現(xiàn)有技術(shù)中因電池管理系統(tǒng)中的電池在充電起始時(shí)的荷電狀態(tài)值不準(zhǔn)帶來的soh估算誤差；通過獲取電池的充電數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于該充電數(shù)據(jù)對(duì)電池的健康狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線估算，解決了現(xiàn)有的只能離線估算電池的健康狀態(tài)的問題，有效地減少了由于充電起始時(shí)的荷電狀態(tài)值、溫度和倍率變化給soh估算帶來的誤差，提高了估算的準(zhǔn)確性；另外，本發(fā)明的估算方法適用性較廣，適用于不同充電溫度、不同充電倍率下的soh估算；且節(jié)省了人力、物力和時(shí)間。

相關(guān)知識(shí)

鋰離子電池組單體容量及健康狀態(tài)在線測(cè)量系統(tǒng)及方法與流程
鋰離子電池的健康狀態(tài)評(píng)估
一種鋰電池健康狀態(tài)快速檢測(cè)方法及系統(tǒng)與流程
鋰離子電池健康狀態(tài)估計(jì)方法研究現(xiàn)狀與展望
基于貝葉斯優(yōu)化的鋰離子電池健康狀態(tài)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)
=退役鋰離子電池健康狀態(tài)評(píng)估方法【鉅大鋰電】
基于多目標(biāo)優(yōu)化的鋰離子電池健康狀態(tài)估計(jì)方法
鋰離子電池壽命測(cè)試與健康狀態(tài)估計(jì)
鋰離子電池健康狀態(tài)評(píng)估.docx
鋰電池健康狀態(tài)的評(píng)估方法

網(wǎng)址: 鋰離子電池的健康狀態(tài)的估算方法及系統(tǒng)與流程 http://www.u1s5d6.cn/newsview1561900.html