CN102508164A - 蓄电池健康状态预警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄电池健康状态预警方法，包括下述步骤：（1）将当前蓄电池循环次数进行归一化处理而得蓄电池循环次数指数cyc；将当前蓄电池使用时长进行归一化处理而得蓄电池使用时长指数len；将当前蓄电池实际容量进行归一化处理而得蓄电池实际容量指数cap；（2）将蓄电池循环次数指数cyc、蓄电池使用时长指数len、蓄电池实际容量指数cap依据各自权重相加而得到健康状态指数SOH；（3）当SOH低于健康状态预警阀值时进行预警，提醒此刻电池已经报废。本发明可以在电池长期使用过程中，及时监测电池的健康状态（SOH）并及时警示，使消费者无需专业知识也能清楚得知电池的健康情况。

Description

蓄电池健康状态预警方法
技术领域
本发明涉及一种蓄电池健康状态预警方法，特别是涉及一种可供使用者直观得知电池健康状况的蓄电池健康状态预警方法。
背景技术
随着人类对自身生存环境的重视，对现代文明带来的巨大副作用危机的理解，对将来人类社会工业文明及物质文明的重新定义和认识的改变，人们深刻意识到发展经济必须遵循两大原则：环境保护和不可再生资源的合理使用。电动自行车、电动工具、电动汽车等正是顺应这两大主题概念而产生和发展的社会产品，是人类对自身保护的使然，是人与自然关系正确处理的必然。
蓄电池在电力通信行业中作为后备电源使用，主要应用于变电站、储能电站、机房、移动基站、UPS等；电动自行车、电动工具、电动汽车等应用领域也都需要将单体蓄电池串联成组使用，以适应高电压的需求。不论何种使用环境下，蓄电池最重要的性能标准为蓄电池的容量。作为蓄电池容量的检验标准，核对性容量放电测试是最为标准的、有效的电池性能测试方法，它能真实反映蓄电池所具有的放电能力。但遗憾的是，核对性容量放电测试工作量非常大，操作麻烦，放电时间长。
现在市场上的蓄电池监测设备一般只有整组蓄电池容量的显示，少部分有整组蓄电池健康状态SOH的显示；即使少有部分有显示蓄电池SOH信息的，但是界面显示信息极不直观且精度不高，也没有细致地显示各个单体蓄电池的健康状态检测的相关信息。由于没有对蓄电池健康状态进行系统、完整地定义并提供具体的计算方法，无统一的标准规范，导致不具备一定专业知识的消费者根本无法判断出电池是否已经报废。
综上所述，现有技术中存在如下问题：由于没有对蓄电池健康状态进行系统、完整地定义并提供具体的计算方法，无统一的标准规范，无法对蓄电池健康状态进行标准的检测和预警，导致不具备蓄电池相关专业知识的消费者根本无法获悉蓄电池的健康情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种蓄电池健康状态预警方法，特别是涉及一种可供使用者直观得知蓄电池健康状况的电池SOH预警方法，可以在电池长期使用过程中，及时监测电池的健康状态(SOH)并及时警示，使消费者无需专业知识也能清楚得知电池的健康情况。
本发明采用如下技术方案：一种蓄电池健康状态预警方法，包括下述步骤：
(1)将蓄电池循环次数到达最大设计循环次数时置为0，开始进行循环时置为1，将当前蓄电池循环次数进行归一化处理而得蓄电池循环次数指数cyc；
将蓄电池使用时长到达最大设计使用时长时置为0，开始进行使用时置为1，将当前蓄电池使用时长进行归一化处理而得蓄电池使用时长指数len；
将蓄电池实际容量达到或低于截止使用容量时置为0，蓄电池实际容量大于等于标称容量时置为1，将当前蓄电池实际容量进行归一化处理而得蓄电池实际容量指数cap；
(2)将蓄电池循环次数指数cyc、蓄电池使用时长指数len、蓄电池实际容量指数cap依据各自权重相加而得到取值为0～1的健康状态指数SOH；
(3)当SOH低于健康状态预警阀值时进行预警，提醒此刻电池已经报废。
本发明中，使用时长是指蓄电池的实际投放运行时间。循环次数的定义是：当电池充放电累积容量相当于两倍标称容量时计为一个循环。
优选地，步骤(2)中按式(1)计算得出蓄电池的健康状态指数SOH，
SOH＝λ1·cyc+λ2·len+λ3·cap    (1)
其中λ1、λ2、λ3为调节系数，且满足λ1+λ2+λ3＝1；当蓄电池使用时长指数cyc或蓄电池使用时长指数len或蓄电池实际容量指数cap任意一个为零时，健康状态指数SOH置为0；
(3)当SOH低于健康状态预警阀值时进行预警，提醒此刻电池已经报废。
优选地，步骤(2)中，
λ1＝cap·len，λ2＝cap·(1-len)，λ3＝1-cap。
优选地，步骤(2)中，
设cyc＝min|cyc，len，cap|，len＝min|len，cap|，
则λ1＝1-cyc，λ2＝cyc·(1-len)，λ3＝cyc·len；
设cyc＝min|cyc，len，cap|，cap＝min|len，cap|，
则λ1＝1-cyc，λ3＝cyc·(1-cap)，λ2＝cyc·cap；
设len＝min|cyc，len，cap|，cyc＝min|cyc，cap|，
则λ2＝1-len，λ1＝len·(1-cyc)，λ3＝len·cyc；
设len＝min|cyc，len，cap|，cap＝min|cyc，cap|，
则λ2＝1-len，λ3＝len·(1-cap)，λ1＝len·cap；
设cap＝min|cyc，len，cap|，cyc＝min|cyc，len|，
则λ3＝1-cap，λ1＝cap·(1-cyc)，λ2＝cap·cyc；
设cap＝min|cyc，len，cap|，len＝min|cyc，len|，
则λ3＝1-cap，λ2＝cap·(1-len)，λ1＝cap·len。
优选地，步骤(1)的归一化处理采用线性函数转换，蓄电池循环次数指数cyc＝1-当前蓄电池循环次数/最大设计循环次数，蓄电池使用时长指数len＝1-当前蓄电池使用时长/最大设计使用时长，蓄电池实际容量指数cap＝(当前蓄电池实际容量-截止使用容量)/(标称容量-截止使用容量)；若cyc或len或cap低于0，则置为0；若cyc或len或cap大于1，则置为1。
优选地，步骤(1)的归一化处理采用常用对数函数转换。
本发明提供了一种蓄电池健康状态预警方法，特别是涉及一种可供使用者直观得知蓄电池健康状况的电池SOH预警方法，可以在电池长期使用过程中，及时监测电池的健康状态(SOH)并及时警示，使消费者无需专业知识也能清楚得知电池的健康情况。
附图说明
图1是本发明预警方法的工艺流程图。
图2是实施例1蓄电池循环次数归一化处理示意图。
图3是实施例1蓄电池使用时长归一化处理示意图。
图4是实施例1蓄电池实际容量归一化处理示意图。
图5是实施例2蓄电池循环次数归一化处理示意图。
图6是实施例2蓄电池使用时长归一化处理示意图。
图7是实施例2蓄电池实际容量归一化处理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细地说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
一种蓄电池健康状态预警方法，包括：
(1)将蓄电池循环次数到达最大设计循环次数时置为0，开始进行循环时置为1，将当前蓄电池循环次数进行归一化处理而得蓄电池循环次数指数cyc；
将蓄电池使用时长到达最大设计使用时长时置为0，开始进行使用时置为1，将当前蓄电池使用时长进行归一化处理而得蓄电池使用时长指数len；
将蓄电池实际容量达到或低于截止使用容量时置为0，蓄电池实际容量大于等于标称容量时置为1，将当前蓄电池实际容量进行归一化处理而得蓄电池实际容量指数cap；
步骤(1)的归一化处理采用线性函数转换，蓄电池循环次数指数cyc＝1-当前蓄电池循环次数/最大设计循环次数＝(最大设计循环次数-当前蓄电池循环次数)/最大设计循环次数，蓄电池使用时长指数len＝1-当前蓄电池使用时长/最大设计使用时长＝(最大设计使用时长-当前蓄电池使用时长)/最大设计使用时长，蓄电池实际容量指数cap＝(当前蓄电池实际容量-截止使用容量)/(标称容量-截止使用容量)。若cyc或len或cap低于0，则置为0；若cyc或len或cap大于1，则置为1。
图2表示蓄电池循环次数线性函数归一化处理示意图，图3表示蓄电池使用时长线性函数归一化处理示意图，图4表示蓄电池实际容量线性函数归一化处理示意图。
(2)按式(1)计算得出蓄电池的健康状态指数SOH，
SOH＝λ1·cyc+λ2·len+λ3·cap    (1)
其中λ1、λ2、λ3为调节系数，，且满足λ1+λ2+λ3＝1；当蓄电池使用时长指数cyc或蓄电池使用时长指数len或蓄电池实际容量指数cap任意一个为零时，健康状态指数SOH＝0；
设蓄电池最大设计循环次数＝2000次，最大设计使用时长＝2年，标称容量计为100％，截止使用容量为80％；当前循环次数＝1000次，使用时长＝1年，实际容量为85％，则cyc＝0.5，len＝0.5，cap＝0.25，λ3＝1-cap＝0.75，λ1＝cap·(1-cyc)＝0.125，λ2＝cap·cyc＝0.125，从而SOH＝0.3125。
(3)当SOH低于健康状态预警阀值时进行预警，提醒此刻电池已经报废。
健康状态预警阀值是可以按照实际情况调节的，如果健康状态预警阀值＝0.4，则此时进行预警；如果健康状态预警阀值＝0.3，则此时不预警。
实施例2
一种蓄电池健康状态预警方法，包括：
(1)将蓄电池循环次数到达最大设计循环次数时置为0，开始进行循环时置为1，将当前蓄电池循环次数进行归一化处理而得蓄电池循环次数指数cyc；
将蓄电池使用时长到达最大设计使用时长时置为0，开始进行使用时置为1，将当前蓄电池使用时长进行归一化处理而得蓄电池使用时长指数len；
将蓄电池实际容量达到或低于截止使用容量时置为0，蓄电池实际容量大于等于标称容量时置为1，将当前蓄电池实际容量进行归一化处理而得蓄电池实际容量指数cap；
步骤(1)的归一化处理采用常用对数函数转换，对数的底数为10，真数计算公式为y＝lg((0.9x+0.1)×10)，x为实施例1的线性函数值。若cyc或len或cap低于0，则置为0；若cyc或len或cap大于1，则置为1。图5表示蓄电池循环次数对数函数归一化处理示意图，图6表示蓄电池使用时长对数函数归一化处理示意图，图7表示蓄电池实际容量对数函数归一化处理示意图。
设蓄电池最大设计循环次数＝2000次，最大设计使用时长＝2年，标称容量计为100％，截止使用容量为80％；当前循环次数＝500次，使用时长＝1.5年，实际容量为90％，则cyc＝lg((0.9*1500/2000+0.1)*10)＝0.89，len＝lg((0.9*0.5/2+0.1)*10)＝0.51，cap＝lg((0.9*1/2+0.1)*10)＝0.74，
(2)按式(1)计算得出蓄电池的健康状态指数SOH，
SOH＝λ1·cyc+λ2·len+λ3·cap    (1)
其中λ1、λ2、λ3为调节系数，满足λ1+λ2+λ3＝1；当蓄电池使用时长指数cyc或蓄电池使用时长指数len或蓄电池实际容量指数cap任意一个为零时，健康状态指数SOH＝0；
本实施例中，
λ2＝1-len＝0.49，λ3＝len·(1-cap)＝0.13，λ1＝len·cap＝0.38，从而SOH＝0.68。
(3)当SOH低于健康状态预警阀值时进行预警，提醒此刻电池已经报废。
健康状态预警阀值是可以按照实际情况调节的，如果健康状态预警阀值＝0.7，则此时进行预警；如果健康状态预警阀值＝0.6，则此时不预警。

Claims (6)

1.一种蓄电池健康状态预警方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)将蓄电池循环次数到达最大设计循环次数时置为0，开始进行循环时置为1，将当前蓄电池循环次数进行归一化处理而得蓄电池循环次数指数cyc；
将蓄电池使用时长到达最大设计使用时长时置为0，开始进行使用时置为1，将当前蓄电池使用时长进行归一化处理而得蓄电池使用时长指数len；
将蓄电池实际容量达到或低于截止使用容量时置为0，蓄电池实际容量大于等于标称容量时置为1，将当前蓄电池实际容量进行归一化处理而得蓄电池实际容量指数cap；
(2)将蓄电池循环次数指数cyc、蓄电池使用时长指数len、蓄电池实际容量指数cap依据各自权重相加而得到取值为0～1的健康状态指数SOH；
(3)当SOH低于健康状态预警阀值时进行预警，提醒此刻电池已经报废。
2.根据权利要求1所述的蓄电池健康状态预警方法，其特征在于：步骤(2)中按式(1)计算得出蓄电池的健康状态指数SOH，
SOH＝λ1·cyc+λ2·len+λ3·cap    (1)
其中λ1、λ2、λ3为调节系数，且满足λ1+λ2+λ3＝1；当蓄电池使用时长指数cyc或蓄电池使用时长指数len或蓄电池实际容量指数cap任意一个为零时，健康状态指数SOH置为0；
(3)当SOH低于健康状态预警阀值时进行预警，提醒此刻电池已经报废。
3.根据权利要求2所述的蓄电池健康状态预警方法，其特征在于：
步骤(2)中，λ1＝cap·len，λ2＝cap·(1-len)，λ3＝1-cap°
4.根据权利要求2所述的蓄电池健康状态预警方法，其特征在于：
设cyc＝min|cyc，len，cap|，len＝min|len，cap|，
则λ1＝1-cyc，λ2＝cyc·(1-len)，λ3＝cyc·len；
设cyc＝min|cyc，len，cap|，cap＝min|len，cap|，
则λ1＝1-cyc，λ3＝cyc·(1-cap)，λ2＝cyc·cap；
设len＝min|cyc，len，cap|，cyc＝min|cyc，cap|，
则λ2＝1-len，λ1＝len·(1-cyc)，λ3＝len·cyc；
设len＝min|cyc，len，cap|，cap＝min|cyc，cap|，
则λ2＝1-len，λ3＝len·(1-cap)，λ1＝len·cap；
设cap＝min|cyc，len，cap|，cyc＝min|cyc，len|，
则λ3＝1-cap，λ1＝cap·(1-cyc)，λ2＝cap·cyc；
设cap＝min|cyc，len，cap|，len＝min|cyc，len|，
则λ3＝1-cap，λ2＝cap·(1-len)，λ1＝cap·len。
5.根据权利要求1所述的蓄电池健康状态预警方法，其特征在于：步骤(1)的归一化处理采用线性函数转换，蓄电池循环次数指数cyc＝1-当前蓄电池循环次数/最大设计循环次数，蓄电池使用时长指数len＝1-当前蓄电池使用时长/最大设计使用时长，蓄电池实际容量指数cap＝(当前蓄电池实际容量-截止使用容量)/(标称容量-截止使用容量)；若cyc或len或cap低于0，则置为0；若cyc或len或cap大于1，则置为1。
6.根据权利要求1所述的蓄电池健康状态预警方法，其特征在于：步骤(1)的归一化处理采用常用对数函数转换。
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