1.本發(fā)明涉及電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是涉及一種電池健康狀態(tài)估算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.近年來迫于環(huán)保壓力，新能源汽車在國(guó)家政策的引導(dǎo)下得到迅猛發(fā)展，作為電動(dòng)汽車最重要的零部件之一，電池管理系統(tǒng)的重要性是顯而易見的。而電池健康狀態(tài)的估計(jì)在電池管理系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。動(dòng)力電池隨著用戶使用時(shí)間的增長(zhǎng)而不斷老化，電池健康狀態(tài)(state of health，soh)是鋰離子電池狀態(tài)估計(jì)和評(píng)價(jià)這種性能衰退程度的重要指標(biāo)。對(duì)soh進(jìn)行精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，能夠提高荷電狀態(tài)(state of charge，soc)估計(jì)精度，以防止過充/過放、預(yù)測(cè)狀態(tài)的演變以及估計(jì)其他性能狀態(tài)。此外，對(duì)于電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)任務(wù)決策、減少安全隱患、防止災(zāi)難事故的發(fā)生也具有重要意義。
3.由于soh受眾多內(nèi)外部因素的影響，且與電池的老化機(jī)制有關(guān)，難以直接測(cè)量獲取。但可以通過電池中的可測(cè)變量如容量、內(nèi)阻計(jì)算得到。從容量的維度來度量電池健康狀態(tài)的方法雖然測(cè)量精度高但是不適合實(shí)際應(yīng)用，此種方法需要特定環(huán)境的一個(gè)滿充滿放過程，只適用于固定的環(huán)境如實(shí)驗(yàn)室。
4.電池老化對(duì)外表現(xiàn)出可釋放總能量變少并伴隨輸出功率的減小，對(duì)內(nèi)則表現(xiàn)出電池內(nèi)阻的明顯增大，因此通常還可利用正常狀態(tài)下電池測(cè)得的內(nèi)阻值作為soh的表征量。電池內(nèi)阻值的獲取可通過給電池突加給定值的激勵(lì)電流，記錄電池端電壓瞬間產(chǎn)生的電壓差，從而根據(jù)歐姆定理計(jì)算得到電池的內(nèi)阻值。實(shí)車在急加速或者急減速時(shí)都可獲得一個(gè)激勵(lì)電流從而產(chǎn)生脈沖放電和脈沖充電的工況。但由于實(shí)車使用工況的不確定性，必然導(dǎo)致脈沖放電時(shí)機(jī)的不確定性，使實(shí)車工況下難以捕獲到有效的能滿足計(jì)算電池內(nèi)阻值條件的脈沖放電。因此，如何才能捕獲到有效的脈沖放電時(shí)機(jī)并記錄電壓電流數(shù)據(jù)以便于在實(shí)車工況下估算出電池的健康狀態(tài)是目前需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種電池健康狀態(tài)估算方法及系統(tǒng)。
6.第一方面，提供一種電池健康狀態(tài)估算方法，包括以下步驟：
7.步驟s1，根據(jù)預(yù)設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍和相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)，采集電池的電壓電流數(shù)據(jù)；
8.步驟s2，根據(jù)所述電池的電壓電流數(shù)據(jù)獲取本次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)；
9.步驟s3，根據(jù)預(yù)設(shè)的判斷條件，判斷所述起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)是否符合電池內(nèi)阻的計(jì)算條件；
10.步驟s4，根據(jù)歐姆定理將符合所述計(jì)算條件的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述電池的內(nèi)阻值；
11.步驟s5，根據(jù)預(yù)設(shè)的電池健康狀態(tài)估算公式和所述電池的內(nèi)阻值，確定所述電池當(dāng)前的健康狀態(tài)。
12.根據(jù)第一方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)為相鄰兩次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍的起始采樣時(shí)刻的間隔時(shí)長(zhǎng)，且所述相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)小于所述單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍。
13.根據(jù)第一方面，在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)包含有至少兩次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍的所述起始采樣時(shí)刻。
14.根據(jù)第一方面，在第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)的判斷條件包括：
15.所述起始采樣時(shí)刻與所述結(jié)束采樣時(shí)刻的電流差大于第一預(yù)設(shè)值；
16.所述起始采樣時(shí)刻與所述結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓差大于第二預(yù)設(shè)值；以及
17.所述預(yù)設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的soc不變。
18.根據(jù)第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，
19.所述第一預(yù)設(shè)值為臨界電流；
20.所述第二預(yù)設(shè)值為2x mv，其中，x為電壓采樣的最大誤差，mv為電壓?jiǎn)挝缓练?br>21.所述預(yù)設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的soc不變的判斷條件為單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)累計(jì)消耗的電量小于電池總?cè)萘颗csoc的最小分辨率之積。
22.根據(jù)第一方面，在第一方面的第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述步驟s3包括：
23.步驟s31，根據(jù)預(yù)設(shè)的判斷條件，判斷所述起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)是否符合電池內(nèi)阻的計(jì)算條件，若是，則進(jìn)入步驟s32，若否，則進(jìn)入步驟s33；
24.步驟s32，存儲(chǔ)本次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的所述起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電壓電流數(shù)據(jù)，進(jìn)入步驟s4；
25.步驟s33，丟棄本次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的所述起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電壓電流數(shù)據(jù)，返回至步驟s1，進(jìn)行下一次采樣。
26.第二方面，提供一種電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，包括：
27.采集模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍和相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)，采集電池的電壓電流數(shù)據(jù)；
28.數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取所述采集模塊在本次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻采集的電壓電流數(shù)據(jù)；
29.判斷模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的判斷條件，判斷所述數(shù)據(jù)獲取模塊獲取的電壓電流數(shù)據(jù)是否符合電池內(nèi)阻的計(jì)算條件；
30.計(jì)算模塊，用于根據(jù)歐姆定理將符合所述計(jì)算條件的電壓電流數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述電池的內(nèi)阻值；以及
31.估算模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的電池健康狀態(tài)估算公式和所述電池的內(nèi)阻值，確定所述電池當(dāng)前的健康狀態(tài)。
32.根據(jù)第二方面，在第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)為相鄰兩次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍的起始采樣時(shí)刻的間隔時(shí)長(zhǎng)，且所述相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)小于所述單次采樣時(shí)長(zhǎng)。
33.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
34.1、此方法從內(nèi)阻的維度來度量電池的健康狀態(tài)，很好的解決了實(shí)車無滿充滿放場(chǎng)景無法獲取或者很難獲取電池總?cè)萘康默F(xiàn)狀。
35.2、通過預(yù)設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍和相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)，周期性的采集電池的電壓電流數(shù)據(jù)，可捕獲到有效的脈沖放電時(shí)機(jī)并獲取電壓電流數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在實(shí)車工況下估算出電池的健康狀態(tài)。且本方法的實(shí)施不需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本并縮短了開發(fā)周期。
36.3、通過預(yù)設(shè)的判斷條件可有效剔除用于計(jì)算電池內(nèi)阻值的無效數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)處理效率和電池內(nèi)阻值的準(zhǔn)確性。
37.4、規(guī)避了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，卡爾曼濾波等復(fù)雜的高端算法，降低了處理器成本和高端算法應(yīng)用不成熟帶來的風(fēng)險(xiǎn)。
附圖說明
38.圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架示意圖；
39.圖2是本發(fā)明實(shí)施例的電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍和相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)在時(shí)間軸上的位置關(guān)系示意圖；
40.圖3是本發(fā)明實(shí)施例的電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)建立的用于模擬電池內(nèi)部特性的電路結(jié)構(gòu)圖；
41.圖4是本發(fā)明實(shí)施例的電池健康狀態(tài)估算方法的步驟示意圖。
42.圖中，10-采集模塊；20-數(shù)據(jù)獲取模塊；30-判斷模塊；40-計(jì)算模塊；50-估算模塊。
具體實(shí)施方式
43.現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的具體實(shí)施例，在附圖中例示了本發(fā)明的例子。盡管將結(jié)合具體實(shí)施例描述本發(fā)明，但將理解，不是想要將本發(fā)明限于所述的實(shí)施例。相反，想要覆蓋由所附權(quán)利要求限定的在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)包括的變更、修改和等價(jià)物。應(yīng)注意，這里描述的方法步驟都可以由任何功能塊或功能布置來實(shí)現(xiàn)，且任何功能塊或功能布置可被實(shí)現(xiàn)為物理實(shí)體或邏輯實(shí)體、或者兩者的組合。
44.為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
45.注意：接下來要介紹的示例僅是一個(gè)具體的例子，而不作為限制本發(fā)明的實(shí)施例必須為如下具體的步驟、數(shù)值、條件、數(shù)據(jù)、順序等等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過閱讀本說明書來運(yùn)用本發(fā)明的構(gòu)思來構(gòu)造本說明書中未提到的更多實(shí)施例。
46.由于soh(電池健康狀態(tài))受眾多內(nèi)外部因素的影響，且與電池的老化機(jī)制有關(guān)，難以直接測(cè)量獲取。但可以通過電池中的可測(cè)變量如容量、內(nèi)阻計(jì)算得到。
47.從容量維度定義soh：
[0048][0049]
式中，c
now
是電池當(dāng)前狀態(tài)下的實(shí)際總?cè)萘?；c
rated
是電池額定容量。電池容量反映了一個(gè)充滿電的電池可以儲(chǔ)存多少能量，是被用作soh估計(jì)指標(biāo)之一。準(zhǔn)確測(cè)量電池的當(dāng)前
容量是估計(jì)soh最簡(jiǎn)單和最精確的方法。在一定條件下，電池從滿電的狀態(tài)以一定的倍率放電到截止電壓所放出的容量與電池額定容量的百分比即為電池的soh；此種方法需要特定環(huán)境的一個(gè)滿充滿放過程，只適用于固定的環(huán)境如實(shí)驗(yàn)室。而實(shí)車基本不存在這樣的使用場(chǎng)景，所以該方法雖然測(cè)量精度高但是不適合實(shí)際應(yīng)用。
[0050]
從內(nèi)阻維度定義soh：
[0051][0052]
式中，r
eol
是電池壽命結(jié)束時(shí)的內(nèi)阻；r
new
是新電池內(nèi)阻；r
now
是電池當(dāng)前狀態(tài)下的內(nèi)阻。電池老化對(duì)外表現(xiàn)出可釋放總能量變少并伴隨輸出功率的減小，對(duì)內(nèi)則表現(xiàn)出電池內(nèi)阻的明顯增大，因此通常還可利用正常狀態(tài)下電池測(cè)得的內(nèi)阻值作為soh的表征量。電池內(nèi)阻值的獲取可通過給電池突加給定值的激勵(lì)電流，記錄電池端電壓瞬間產(chǎn)生的電壓差，從而根據(jù)歐姆定理計(jì)算得到電池的內(nèi)阻值。
[0053]
電池老化是一個(gè)緩慢的過程，因此soh計(jì)算的實(shí)時(shí)性要求并不高。而實(shí)車在急加速或者急減速時(shí)都可獲得一個(gè)激勵(lì)電流從而產(chǎn)生脈沖放電和脈沖充電的工況，若能捕捉這個(gè)脈沖放電，并且在滿足一定條件的情況下可以根據(jù)歐姆定律計(jì)算得到電池的內(nèi)阻值。
[0054]
但由于實(shí)車使用工況的不確定性，且脈沖充電放電工況無其他硬線信號(hào)或者通信信號(hào)預(yù)警，必然導(dǎo)致脈沖放電時(shí)機(jī)的不確定性。如何才能捕獲到有效的脈沖放電時(shí)機(jī)并記錄電壓電流數(shù)據(jù)顯得尤為重要。因此，如何才能捕捉到有效的能滿足計(jì)算電池內(nèi)阻條件的脈沖放電是本發(fā)明需要重點(diǎn)解決的技術(shù)問題。
[0055]
參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，包括：采集模塊10、數(shù)據(jù)獲取模塊20、判斷模塊30、計(jì)算模塊40以及估算模塊50。
[0056]
采集模塊10用于根據(jù)預(yù)設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍和相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)，采集電池的電壓電流數(shù)據(jù)。
[0057]
參見圖2所示，假設(shè)單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍也稱單次采樣周期為δt，相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)為t。t的值由采樣模塊10的采樣芯片的采樣頻率決定，比如采樣頻率是1khz，則相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)t為1ms。以圖2為例，若t為1ms，δt為400ms。則采集模塊10在第一次采樣時(shí)長(zhǎng)400ms范圍內(nèi)進(jìn)行了401次采樣，采集到電池在該時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的401個(gè)電壓電流數(shù)據(jù)并暫時(shí)存儲(chǔ)。
[0058]
以圖2為例，假設(shè)第一次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻為0時(shí)刻，則第一次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的結(jié)束采樣時(shí)刻為400時(shí)刻，從0時(shí)刻開始，每間隔1ms采樣一次。
[0059]
假設(shè)第二次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻為1時(shí)刻，則第二次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的結(jié)束采樣時(shí)刻為401時(shí)刻。
[0060]
假設(shè)第三次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻為2時(shí)刻，則第三次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的結(jié)束采樣時(shí)刻為402時(shí)刻。以此類推。
[0061]
由于第一次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行了0時(shí)刻至400時(shí)刻的401次采樣，因此第二次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)、第三次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)直至第399次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻采集的電壓電流數(shù)據(jù)已經(jīng)存在。從第400時(shí)刻開始，每隔1ms都會(huì)計(jì)算一次電壓梯度值和電流梯度值并判斷獲取的電壓電流數(shù)據(jù)是否符合電池內(nèi)阻的計(jì)算條件。
[0062]
比如，從第400時(shí)刻開始，計(jì)算400時(shí)刻的電池端電壓/電流與0時(shí)刻的電池端電壓/
電流的差值，1ms后，采集401時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)，并計(jì)算401時(shí)刻的電池端電壓/電流與1時(shí)刻的電池端電壓/電流的差值。再1ms后，采集402時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)，并計(jì)算402時(shí)刻的電池端電壓/電流與2時(shí)刻的電池端電壓/電流的差值。依次以1ms為步長(zhǎng)滾動(dòng)采樣，每隔1ms計(jì)算一次電壓梯度值和電流梯度值。
[0063]
數(shù)據(jù)獲取模塊20用于獲取采集模塊10在本次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻采集的電壓電流數(shù)據(jù)。
[0064]
判斷模塊30用于根據(jù)預(yù)設(shè)的判斷條件，判斷數(shù)據(jù)獲取模塊20獲取的電壓電流數(shù)據(jù)是否符合電池內(nèi)阻的計(jì)算條件。
[0065]
計(jì)算模塊40用于根據(jù)歐姆定理將符合計(jì)算條件的電壓電流數(shù)據(jù)計(jì)算得到電池的內(nèi)阻值。
[0066]
需要說明的是，估算系統(tǒng)在運(yùn)行前，還需要建立電池模型。
[0067]
電池模型是盡量應(yīng)用數(shù)學(xué)原理全面地去描述實(shí)際電池的特性，即響應(yīng)特性、內(nèi)部特性，其中，響應(yīng)特性是電池電流和電壓之問的關(guān)系，內(nèi)部特性是電池內(nèi)部各變量如溫度、soc、電池內(nèi)阻之間的關(guān)系。為達(dá)到估算電池健康狀態(tài)的目標(biāo)，本發(fā)明的重點(diǎn)是識(shí)別電池的內(nèi)部特性；從電池的工作原理出發(fā)，用電壓、電阻、電容等組成的電路來模擬電池的特性，其電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0068]
圖3中u
ocv
表示電池的開路電壓，c1表示電池極化電容，r0表示電池的歐姆內(nèi)阻，r1表示電池極化內(nèi)阻，u
l
表示電池端電壓，i表示電池負(fù)載電流。
[0069]
電池內(nèi)阻由歐姆內(nèi)阻r0和極化內(nèi)阻r1組成，在整包級(jí)別，則整個(gè)電池pack的內(nèi)阻為：ri＝r0+r1[0070]
當(dāng)電池放電時(shí)，根據(jù)歐姆定律有：
[0071]ul
＝u
ocv-i*ri[0072]
當(dāng)突然的電流激勵(lì)產(chǎn)生時(shí)，假設(shè)在單次采樣時(shí)長(zhǎng)δt的時(shí)間范圍內(nèi)電流發(fā)生突變，soc未發(fā)生變化，根據(jù)歐姆定律則有：
[0073]
在起始采樣時(shí)刻t1：
[0074]ul1
＝u
ocv1-i1*ri[0075]
在結(jié)束采樣時(shí)刻t2：
[0076]ul2
＝u
ocv2-i2*ri[0077]
因在單次采樣時(shí)長(zhǎng)δt的時(shí)間范圍內(nèi)soc沒有發(fā)生變化，所以u(píng)
ocv1
與u
ocv2
相等，將上面兩個(gè)公式相減，則有：
[0078]ul1-u
l2
＝i2*r
i-i1*ri[0079][0080]
因電池內(nèi)阻沒有方向，為同時(shí)適應(yīng)充電和放電場(chǎng)景，上式可改寫為：
[0081][0082]
式中，u
l1
為起始采樣時(shí)刻的電池端電壓，u
l2
為結(jié)束采樣時(shí)刻的電池端電壓，i1為起始采樣時(shí)刻的電池負(fù)載電流，i2為結(jié)束采樣時(shí)刻的電池負(fù)載電流；|u
l1-u
l2
|為電壓梯度值，|i1-i2|為電流梯度值。
[0083]
基于以上公式考慮實(shí)際應(yīng)用的場(chǎng)景，要符合公式推導(dǎo)時(shí)的假設(shè)條件，則必須確保起始采樣時(shí)刻的電池端電壓u
l1
與結(jié)束采樣時(shí)刻的電池端電壓u
l2
具備足夠的梯度，起始采樣時(shí)刻的電池負(fù)載電流i1與結(jié)束采樣時(shí)刻的電池負(fù)載電流i2具備足夠的梯度。同時(shí)還應(yīng)考慮系統(tǒng)實(shí)際的電壓電流采樣精度及假設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍δt內(nèi)soc沒有變化的條件；否則在實(shí)際應(yīng)用中按上述計(jì)算很大幾率會(huì)得出一個(gè)極其離譜的內(nèi)阻值。
[0084]
因此為確保能捕獲到有效的脈沖放電，判斷模塊30需要根據(jù)預(yù)設(shè)的判斷條件，判斷數(shù)據(jù)獲取模塊20獲取的電壓電流數(shù)據(jù)是否符合電池內(nèi)阻的計(jì)算條件。
[0085]
本實(shí)施例中預(yù)設(shè)的判斷條件包括：
[0086]
起始采樣時(shí)刻與結(jié)束采樣時(shí)刻的電流差大于第一預(yù)設(shè)值即臨界電流。
[0087]
起始采樣時(shí)刻與結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓差大于第二預(yù)設(shè)值即2xmv。其中，x為電壓采樣的最大誤差，mv為電壓?jiǎn)挝缓练?br>[0088]
具體為，若限定|i
1-i2|》i
critical
[0089]
則當(dāng)ri》2mω時(shí)，|u
l1-u
l2
|》2mω*i
critical
[0090]
則當(dāng)ri《1mω時(shí)，|u
l1-u
l2
|《1mω*i
critical
[0091]
式中，i
critical
為臨界電流。
[0092]
所以當(dāng)ri《1mω時(shí)需要考慮電壓采樣誤差，從而必須限制電壓梯度值|u
l1-u
l2
|和電流梯度值|i
1-i2|符合以上要求。
[0093]
考慮電壓采樣誤差，如電壓采樣抖動(dòng)(本實(shí)施例中可理解為電壓采樣的最大誤差)為x mv，則考慮最壞的情況下u
l1
與u
l2
的電壓差必須至少高于2x mv。比如，電壓采樣的最大誤差x為5mv，考慮最壞的情況，即采樣電壓上偏5mv和下偏5mv，則|u
l1-u
l2
|應(yīng)至少大于10mv。需要說明的是：電壓采樣抖動(dòng)的值取決于所用的芯片采樣精度，且與軟件算法和硬件電路，電子器件精度有關(guān)。
[0094]
預(yù)設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的soc不變。即單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)累計(jì)消耗的電量小于電池總?cè)萘颗csoc的最小分辨率之積。
[0095]
比如，假設(shè)電池總?cè)萘繛?0ah，預(yù)設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍δt為400ms，則有如下分析過程：
[0096]
按soc分辨率0.1％，為確保δt時(shí)間內(nèi)soc不會(huì)變化，需限定平均電流不得超過540a，或者δt時(shí)間內(nèi)累積消耗的電量不得超過216000ams。
[0097]
具體為：假設(shè)電池總?cè)萘繛?0ah，則0.1％對(duì)應(yīng)的容量為0.06ah即216000ams，在單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍δt內(nèi)(假設(shè)δt為400ms)，需限定平均電流不得超過216000ams/400ms＝540a。
[0098]
具體數(shù)據(jù)如下表所示：
[0099]
soc(％)capacity(ams)δt(ms)current(a)0.10％216000400ms540
[0100]
綜上所述，為捕獲到有效脈沖進(jìn)而得到一個(gè)可靠的電池內(nèi)阻值，上述判斷條件必須同時(shí)滿足。
[0101]
判斷模塊30存儲(chǔ)符合上述電池內(nèi)阻計(jì)算條件的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電壓電流數(shù)據(jù)。
[0102]
計(jì)算模塊40根據(jù)上述公式：
[0103][0104]
可得到電池的內(nèi)阻值ri。
[0105]
估算模塊50根據(jù)預(yù)設(shè)的電池健康狀態(tài)估算公式和電池的內(nèi)阻值，確定電池當(dāng)前的健康狀態(tài)。需要說明的是，本實(shí)施例中的電池健康狀態(tài)估算公式為：
[0106][0107]
式中，r
eol
是電池壽命結(jié)束時(shí)的內(nèi)阻值；r
new
是新電池內(nèi)阻值；r
now
是計(jì)算模塊40計(jì)算得到電池當(dāng)前的內(nèi)阻值即ri。
[0108]
參見圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種電池健康狀態(tài)估算方法，包括以下步驟：
[0109]
步驟s1，根據(jù)預(yù)設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍和相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)，采集電池的電壓電流數(shù)據(jù)。
[0110]
步驟s2，根據(jù)電池的電壓電流數(shù)據(jù)獲取本次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)。
[0111]
步驟s3，根據(jù)預(yù)設(shè)的判斷條件，判斷起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)是否符合電池內(nèi)阻的計(jì)算條件。
[0112]
步驟s4，根據(jù)歐姆定理將符合計(jì)算條件的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)計(jì)算得到電池的內(nèi)阻值。
[0113]
步驟s5，根據(jù)預(yù)設(shè)的電池健康狀態(tài)估算公式和電池的內(nèi)阻值，確定電池當(dāng)前的健康狀態(tài)。
[0114]
具體的，在一個(gè)實(shí)施例中，相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)為相鄰兩次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍的起始采樣時(shí)刻的間隔時(shí)長(zhǎng)，且相鄰次采樣間隔時(shí)長(zhǎng)小于單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍。
[0115]
在一個(gè)實(shí)施例中，單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)包含有至少兩次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻。即單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)采集的多個(gè)電壓電流數(shù)據(jù)中，至少有兩個(gè)電壓電流數(shù)據(jù)分別作為后續(xù)兩個(gè)采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)。
[0116]
在一個(gè)實(shí)施例中，步驟s3中的預(yù)設(shè)的判斷條件包括：
[0117]
起始采樣時(shí)刻與結(jié)束采樣時(shí)刻的電流差大于第一預(yù)設(shè)值；
[0118]
起始采樣時(shí)刻與結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓差大于第二預(yù)設(shè)值；以及
[0119]
預(yù)設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的soc不變。
[0120]
當(dāng)上述條件全部滿足時(shí)，判斷本次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)符合電池內(nèi)阻的計(jì)算條件。并且存儲(chǔ)該符合計(jì)算條件的電池內(nèi)阻。
[0121]
當(dāng)上述條件不全部滿足時(shí)，判斷本次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)不符合電池內(nèi)阻的計(jì)算條件，丟棄本次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)。
[0122]
在一個(gè)實(shí)施例中，第一預(yù)設(shè)值為臨界電流。
[0123]
第二預(yù)設(shè)值為2x mv，其中，x為電壓采樣的最大誤差，mv為電壓?jiǎn)挝缓练?br>[0124]
預(yù)設(shè)的單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的soc不變的判斷條件為單次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)累計(jì)消
耗的電量小于電池總?cè)萘颗csoc的最小分辨率之積。
[0125]
具體的，在一個(gè)實(shí)施例中，步驟s3包括：
[0126]
步驟s31，根據(jù)預(yù)設(shè)的判斷條件，判斷起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻的電壓電流數(shù)據(jù)是否符合電池內(nèi)阻的計(jì)算條件，若是，則進(jìn)入步驟s32，若否，則進(jìn)入步驟s33。
[0127]
步驟s32，存儲(chǔ)本次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電壓電流數(shù)據(jù)，進(jìn)入步驟s4。
[0128]
步驟s33，丟棄本次采樣時(shí)長(zhǎng)范圍內(nèi)的起始采樣時(shí)刻和結(jié)束采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電壓電流數(shù)據(jù)，返回至步驟s1，進(jìn)行下一次采樣。
[0129]
本發(fā)明的電池健康狀態(tài)估算方法，通過滾動(dòng)計(jì)算，得到實(shí)時(shí)且有效的電池內(nèi)阻值，從而可準(zhǔn)確的確定實(shí)車工況下電池當(dāng)前的健康狀態(tài)。
[0130]
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。

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