本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種電池健康狀態(tài)SOH的檢測方法及裝置。

背景技術(shù)：

電池健康壽命(State of Health，SOH)又稱蓄電池容量、健康度、性能狀態(tài)，即蓄電池滿充容量相對額定容量的百分比，新出廠電池的SOH為100％，完全報廢時SOH為0％。通常情況下，電池報廢的定義為室溫情況下(如25℃)可充入容量衰減為出廠容量的80％。例如剛出廠時，電池的可充入電量為5安時(AH)，這時SOH為100％，使用過一段時間之后電池的可充入電量降為4.75安時(AH)，則這時的SOH為75％，當電池的可充入電量為4安時(AH)時，電池報廢，這時SOH為0％。

目前SOH的實時估計主要通過電池的循環(huán)壽命和日歷壽命估計可充入電量，通過數(shù)據(jù)預估N次電池循環(huán)之后，電池使用若干月之后的SOH，但這種方法估計得到的SOH不夠準確，比如，電池每次充電循環(huán)的電量不會相同，充電時的溫度也會對SOH造成影響。為了得到較為準確的SOH，現(xiàn)有技術(shù)需要在電池返廠后對電池進行充電實驗來準確測量電池SOH。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種電池健康狀態(tài)SOH的檢測方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)對電池健康狀態(tài)的檢測不夠準確簡便的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種電池健康狀態(tài)SOH的檢測方法，包括：在所述電池的充電過程中實時檢測所述電池的SOH，其中，每一次檢測執(zhí)行以下操作：

獲取本次檢測電池充電的絕對溫度，以及本次檢測充入電池的充電量；

根據(jù)所述絕對溫度以及所述充電量，計算所述電池的容積損失率；

根據(jù)所述容積損失率確定所述電池的SOH。

可選地，所述根據(jù)所述絕對溫度以及所述充電量，計算所述電池的容積損失率，包括：

通過如下公式計算所述容積損失率ΔQloss：

其中，A、K、Z為已標定的常數(shù)，T為所述絕對溫度，ΔC為所述充電量，i大于或等于1，在i等于1時，Q0等于1，在i大于1時，Qi-1表示所述電池上一次檢測確定的容積保持率。

可選地，所述方法還包括：

采集電池在多個溫度T下，充入電量C與容積保持率Q的數(shù)據(jù)樣本；

將所述數(shù)據(jù)樣本擬合入以下公式，以得到系數(shù)A、K、Z的值：

其中，C表示所述電池開始使用后已經(jīng)充入的總累計電量。

可選地，所述根據(jù)所述容積損失率確定所述電池的SOH，包括：

通過如下公式確定所述電池本次檢測的容積保持率Qi：

Qi＝Qi-1-ΔQloss；

通過如下公式計算所述電池的SOH：

SOH＝(Qi-CAPeol)/(1CAPeol)；

其中，CAPeol小于1且大于或等于0，CAPeol的大小表示電池報廢時所述電池的容積保持率。

可選地，所述方法應用于電動汽車，所述方法還包括：

將所述電池的SOH輸出到所述電動汽車的儀表。

本發(fā)明第二方面提供一種電池健康狀態(tài)SOH的檢測裝置，包括：獲取模塊，計算模塊和確定模塊，所述裝置在所述電池的充電過程中實時檢測所述電池的SOH，其中，在每一次檢測過程中：

所述獲取模塊用于，獲取本次檢測電池充電的絕對溫度，以及本次檢測充入電池的充電量；

所述計算模塊用于，根據(jù)所述絕對溫度以及所述充電量，計算所述電池的容積損失率；

所述確定模塊用于，根據(jù)所述容積損失率確定所述電池的SOH。

可選地，所述計算模塊用于，通過如下公式計算所述容積損失率ΔQloss：

其中，A、K、Z為已標定的常數(shù)，T為所述絕對溫度，ΔC為所述充電量，i大于或等于1，在i等于1時，Q0等于1，在i大于1時，Qi-1表示所述電池上一次檢測確定的容積保持率。

可選地，所述裝置還包括：

采集模塊，用于采集電池在多個溫度T下，充入電量C與容積保持率Q的數(shù)據(jù)樣本；

擬合計算模塊，用于將所述數(shù)據(jù)樣本擬合入以下公式，以得到系數(shù)A、K、Z的值：

其中，C表示所述電池開始使用后已經(jīng)充入的總累計電量。

可選地，所述確定模塊用于，通過如下公式確定所述電池本次檢測的容積保持率Qi：

Qi＝Qi-1-ΔQloss；

通過如下公式計算所述電池的SOH：

SOH＝(Qi-CAPeol)/(1CAPeol)；

其中，CAPeol小于1且大于或等于0，CAPeo1的大小表示電池報廢時所述電池的容積保持率。

可選地，所述裝置還包括：

輸出模塊，用于將所述電池的SOH輸出到電動汽車的儀表。

采用上述技術(shù)方案，在電池充電過程中實時對電池健康狀態(tài)進行檢測，并且在每次連續(xù)的檢測過程中，基于本次充電溫度和充入電量對電池容積保持率的影響可以計算得到電池的容積損失率，從而根據(jù)容積損失率確定電池的SOH，這樣，無需返廠進行實驗即可獲得準確的電池SOH，解決了現(xiàn)有技術(shù)對電池健康狀態(tài)的檢測不夠準確簡便的技術(shù)問題。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種電池健康狀態(tài)SOH的檢測方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的一種電池在不同溫度下充入電量和容積保持率的數(shù)據(jù)樣本；

圖3是基于圖2所示的數(shù)據(jù)樣本擬合的充入電量和容積保持率的曲線關(guān)系圖；

圖4A是本發(fā)明實施例提供的一種電池健康狀態(tài)SOH的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4B是本發(fā)明實施例提供的另一種電池健康狀態(tài)SOH的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4C是本發(fā)明實施例提供的另一種電池健康狀態(tài)SOH的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明實施例提供一種電池健康狀態(tài)SOH的檢測方法，該方法包括在所述電池的充電過程中實時檢測所述電池的SOH，其中，如圖1所示，每一次檢測執(zhí)行以下操作：

S101、獲取本次檢測電池充電的絕對溫度，以及本次檢測充入電池的充電量；

S102、根據(jù)所述絕對溫度以及所述充電量，計算所述電池的容積損失率；

S103、根據(jù)所述容積損失率確定所述電池的SOH。

具體地，電池新出廠時的容積保持率為100％，在電池投入使用后的整個充電過程中，實時對電池SOH進行檢測，也就是說，上一次SOH檢測完成后，立即開始下一次的SOH檢測，這樣，基于每次檢測過程中的充電絕對溫度和充電量可以計算出相比上一次檢測完成后的電池的容積損失率。進一步地，根據(jù)容積損失率可確定電池的SOH。

采用上述方法，電池在使用過程中，可以實時準確檢測SOH，無需返廠進行實驗即可獲得準確的電池SOH，解決了現(xiàn)有技術(shù)對電池健康狀態(tài)的檢測不夠準確簡便的技術(shù)問題。

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更清楚的了解本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，下面對上述步驟進行詳細的描述。

首先值得說明的是，電池老化是電池副反應導致的，其遵循化學反應速率的規(guī)律。電池內(nèi)影響化學反應速率的主要兩個因素為溫度和反應物質(zhì)濃度。其中，反應物質(zhì)濃度可正比于剩余活性鋰離子Li+。

在只考慮溫度對電池反應速率的影響的情況下，電池反應速率與溫度的關(guān)系遵循阿倫尼烏斯公式(Arrhenius equation)：

其中D，K為系數(shù)，T為絕對溫度。

在只考慮反應物濃度對電池反應速率的影響的情況下，電池反應速率與反應物濃度的關(guān)系遵循如下公式：

V＝B·Qz，其中，B為反應速率系數(shù)，Q為反應物質(zhì)濃度，Z為反應速率級數(shù)。

由此兩種影響因素近似是沒有耦合的，因此，電池反應速率可近似為：

其中，其中A，K，Z為系數(shù)，T為絕對溫度。

另外，電池循環(huán)過程中的容量衰減是在電池正常充放電過程中發(fā)生的，在相同的溫度和反應物濃度的情況下充入相等的電量近似會有相同的容量損失。

因此，在本發(fā)明實施例的一種可能的實現(xiàn)方式中，基于上述確定的電池反應速率公式，可確定每充入ΔC電量后，電池容量保持率的損失為：

其中，A，K，Z為常數(shù)，可以在電池出廠前通過實驗標定，Qi-1為上一次檢測的容量保持率，T為絕對溫度。

因此，本發(fā)明實施例在獲取到本次檢測中的充電絕對溫度，以及本次檢測充電量后，步驟S102可以具體包括：

通過如下公式計算所述容積損失率ΔQloss：

具體地，A、K、Z為已標定的常數(shù)，T為所述絕對溫度，ΔC為所述充電量，i大于或等于1，在i等于1時，Q0等于1，在i大于1時，Qi-1表示所述電池上一次檢測確定的容積保持率。

舉例說明，電池新出廠時的容積保持率Q0等于1，SOH為100％，則：

電池投入使用后，第一次充入電量ΔC后，容量損失率ΔQ1loss和容量保持率Q1分別為：

容量保持率Q1＝Q0-ΔQ1loss；

電池第二次充入電量ΔC后，容量損失率ΔQ2loss和容量保持率Q2分別為：

容量保持率Q2＝Q1-ΔQ2loss；

電池第三次充入電量ΔC后，容量損失率ΔQ3loss和容量保持率Q3分別為：

容量保持率Q3＝Q2-ΔQ3loss；

這樣，在電池充電過程中，實時執(zhí)行上述迭代計算，可以得到電池實時的容積保持率。值得說明的是，上述每一次迭代計算可以是在電池充入固定的ΔC電量后進行，例如，每充入1AH計算一次。ΔC具體取值可以根據(jù)實際需求設定，其中，每次計算中使用的絕對溫度T為本次充入ΔC電量過程中的電池絕對溫度，若ΔC取值過大，絕對溫度T可能存在較大的波動，因此，根據(jù)計算能力可以適當減小ΔC的取值。

另外，上述迭代計算過程是連續(xù)發(fā)生在電池在投入使用后的整個充電過程中，即本文所描述的充電過程包括電池在每個充放電循環(huán)中的充電過程。舉例說明，在第i-1次充入電量ΔC后，電池滿電量，本次充電結(jié)束，電池的第i次充電是指電池放電后，下一次充入電量ΔC的過程，此時，在檢測第i次充電后的電池SOH時，需要使用到電池在第i-1次充入電量ΔC后的容積保持率。

進一步地，在通過公式Qi＝Qi-1-ΔQloss確定所述電池本次檢測的容積保持率Qi后，可以通過如下公式計算所述電池的SOH：

SOH＝(Qi-CAPeol)/(1CAPeol)；

其中，CAPeol小于1且大于或等于0，CAPeol的大小表示電池報廢時所述電池的容積保持率。

示例地，根據(jù)SOH現(xiàn)有的一種定義：電池容量衰減為出廠容量的80％時，電池報廢，SOH等于0。在此種情況下，上述計算所述電池的SOH的公式即為SOH＝(Qi-0.8)/0.2。

另一個例子，若SOH定義為電池容量衰減為0時，電池報廢，SOH等于0，則上述計算所述電池的SOH的公式即為SOH＝Qi。

上述只是舉例說明，在具體實施時，可以根據(jù)實際需求預先規(guī)定SOH的定義，例如，在純電動汽車的應用場景下，SOH的定義可以選用在電池容量衰減為出廠容量的80％時，電池報廢，SOH等于0。

下面說明對系數(shù)A，K，Z的標定方法。

具體地，在本發(fā)明實施例的一種可能的實現(xiàn)方式中，可以采集電池在多個溫度T下，充入電量C與容積保持率Q的數(shù)據(jù)樣本；將所述數(shù)據(jù)樣本擬合入以下公式，以得到系數(shù)A、K、Z的值：

其中，C表示所述電池開始使用后已經(jīng)充入的總累計電量。

例如，在電池出廠前，廠家可以分別在不同溫度下對同類電池進行多次充放電實驗，并記錄每一溫度下，充入電量C與容積保持率Q的數(shù)據(jù)樣本。如圖2所示，圖中示出了分別在溫度為25℃和45℃的情況下，測得的電池充入電量C與容積保持率Q的曲線。如圖3所示，分別采集圖2中兩條曲線的若干個數(shù)據(jù)點，如圖3中示出的25℃實驗樣本數(shù)據(jù)和45℃實驗樣本數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)擬合入公式中，可計算得到A，K，Z的數(shù)值。值得說明的是，圖3還示出了在得到A，K，Z的數(shù)值后，上述公式分別在溫度為25℃和45℃的情況下的擬合曲線，有圖可知，擬合結(jié)果符合電池的實際情況。

綜上所述，基于擬合得到的A，K，Z系數(shù)值，電池在出廠使用后，根據(jù)上述步驟S101至步驟S103所述的方法，能夠?qū)崟r檢測到準確的電池SOH，解決了現(xiàn)有技術(shù)對電池健康狀態(tài)的檢測不夠準確簡便的技術(shù)問題。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案不限定電池的具體使用場景，例如，所述電池健康狀態(tài)SOH的檢測方法可以應用于電動汽車，在此種情況下，上述方法還可以包括，將所述電池的SOH輸出到所述電動汽車的儀表，以便駕駛員參考。

本發(fā)明實施例還提供一種電池健康狀態(tài)SOH的檢測裝置40，如圖4A所示，該裝置包括：獲取模塊401，計算模塊402和確定模塊403，其中，所述裝置在所述電池的充電過程中實時檢測所述電池的SOH，其中，每一次檢測過程中：

所述獲取模塊401用于，獲取本次檢測電池充電的絕對溫度，以及本次檢測充入電池的充電量；

所述計算模塊402用于，根據(jù)所述絕對溫度以及所述充電量，計算所述電池的容積損失率；

所述確定模塊403用于，根據(jù)所述容積損失率確定所述電池的SOH。

具體地，電池新出廠時的容積保持率為100％，在電池投入使用后的整個充電過程中，實時對電池SOH進行檢測，也就是說，上一次SOH檢測完成后，立即開始下一次的SOH檢測，這樣，基于每次檢測過程中的充電絕對溫度和充電量可以計算出相比上一次檢測完成后的電池的容積損失率。進一步地，根據(jù)容積損失率可確定電池的SOH。

采用上述裝置，該裝置在電池使用過程中，可以實時準確檢測SOH，無需返廠進行實驗即可獲得準確的電池SOH，解決了現(xiàn)有技術(shù)對電池健康狀態(tài)的檢測不夠準確簡便的技術(shù)問題。

可選地，所述計算模塊402用于，通過如下公式計算所述容積損失率ΔQloss：

其中，A、K、Z為已標定的常數(shù)，T為所述絕對溫度，ΔC為所述充電量，i大于或等于1，在i等于1時，Q0等于1，在i大于1時，Qi-1表示所述電池上一次檢測確定的容積保持率。

可選地，如圖4B所示，所述裝置還包括：

采集模塊404，用于采集電池在多個溫度T下，充入電量C與容積保持率Q的數(shù)據(jù)樣本；

擬合計算模塊405，用于將所述數(shù)據(jù)樣本擬合入以下公式，以得到系數(shù)A、K、Z的值：

其中，C表示所述電池開始使用后已經(jīng)充入的總累計電量。

具體可參照上述方法實施例對于圖2和圖3的描述，此處不再贅述。

可選地，所述確定模塊403用于，通過如下公式確定所述電池本次檢測的容積保持率Qi：

Qi＝Qi-1-ΔQloss；

通過如下公式計算所述電池的SOH：

SOH＝(Qi-CAPeol)/(1－CAPeol)；

其中，CAPeol小于1且大于或等于0，CAPeol的大小表示電池報廢時所述電池的容積保持率。

可選地，如圖4C所示，所述裝置還包括：輸出模塊406，用于將所述電池的SOH輸出到電動汽車的儀表。在此種情況下，本發(fā)明實施例提供的電池健康狀態(tài)SOH的檢測裝置40具體可以是電動汽車的電池管理系統(tǒng)(BMS，Battery Management System)中的一部分，其中，BMS用于對電池組以及單體的狀態(tài)(包括電壓、電流、溫度、容量等)進行監(jiān)測和評估。在具體實施時，該電池健康狀態(tài)SOH的檢測裝置40可以通過軟件、硬件或者兩者的結(jié)合實現(xiàn)成為BMS的部分。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述功能模塊的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

另外，在本申請所提供的實施例中，應該理解到，所公開的裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，在本發(fā)明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

上述以軟件功能單元的形式實現(xiàn)的集成的單元，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。上述軟件功能單元存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以權(quán)利要求的保護范圍為準。

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網(wǎng)址: 電池健康狀態(tài)SOH的檢測方法及裝置與流程 http://www.u1s5d6.cn/newsview905217.html