CN103487760A - 一种电池健康度的判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池健康度的判定方法，包括以下步骤：以在线实时的方式获取充电末期电池组中单体电池的电压；以在线实时的方式计算出电压最高的第一组单体电池编号，并进行存储；当放电末期期间某单体电池的电压小于一电压阈值时，以在线实时的方式计算当前电压最低的第二组单体电池编号；比较所存储的第一组单体电池编号和第二组单体电池编号，将第一组单体电池编号和第二组单体电池编号中编号相同的单体电池确定为相对于其它单体电池而言容量最小的单体电池。通过本发明提供的方法，能够实现车辆运行时在线对电池健康度的动态判定，在电池健康度过低时能够提前预警，从而避免了对电池的过度使用，实现了电池使用的安全可靠。

Description

一种电池健康度的判定方法

技术领域

本发明涉及电池领域，具体地说，涉及一种电池健康度的判定方法。

背景技术

随着电动汽车产业的发展，作为电动汽车动力源的锂离子动力电池也得到了越来越广泛地应用。锂离子电池在进行安装前需要进行容量和内阻的配组，但是在使用的过程中，锂离子电池随着使用时间的增长，因电池极片及内部结构的差异，电池的一致性会变差，出现个别单体电池的容量衰减较快或内阻增加较大等现象。

在车辆的使用要求不变的情况下，随着时间的推移，因为单体电池的容量衰减过快或内阻增加过大，单体电池将无法满足整车的能量要求。此时，为了满足车辆的使用要求，单体电池将出现过充或过放现象。而单体电池的过充或过放会进一步地破坏单体电池的性能，出现恶性循环。

现有的电池管理系统只是对单体电池的电压和温度进行检测，以此作为电池保护的依据。但是这种方法无法满足对单体电池的健康度进行判定的要求，采用这种方法对电池的管理与使用仍是处于盲目的状态。

根据以上问题，现在亟需一种能够实现对电池健康度进行动态判定的方法，以此确保电池的使用安全。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种电池健康度的判定方法，其包括以下步骤：

S201、以在线实时的方式获取充电末期电池组中单体电池的电压；

S202、以在线实时的方式计算出电压最高的第一组单体电池编号，并进行存储；

S203、当放电末期期间某单体电池的电压小于一电压阈值时，以在线实时的方式计算当前电压最低的第二组单体电池编号；

S204、比较所存储的所述第一组单体电池编号和所述第二组单体电池编号，将所述第一组单体电池编号和所述第二组单体电池编号中编号相同的单体电池确定为相对于其它单体电池而言容量最小的单体电池。

根据本发明的一个实施例，上述电池健康度的判定方法还包括以下步骤：

S301、当在用的电池组的剩余容量SOC在某范围内、放电电流大于一值且持续了一段时间时，以在线实时的方式记录电池组中所有单体电池的当前电压值；

S302、根据记录的当前电压值以在线实时的方式计算大电流放电期间单体电池中的最低电压和平均电压，并记录最低电压对应的单体电池编号；

S303、基于最低电压V₀与平均电压V₁之间的偏差来确定内阻最大的单体电池，并记录相应的编号。

根据本发明的一个实施例，上述电池健康度的判定方法还包括以下步骤：

S205、将所述容量最小的单体电池的编号或内阻最大的单体电池及对应的故障代码通过电池管理系统BMS经由总线发送给整车控制器，以在线实时报告电池故障细节。

根据本发明的一个实施例，所述电压阈值为2.9伏。

根据本发明的一个实施例，电池剩余容量SOC在30%－95%范围内时，记录电池组中所有单体电池的当前电压值。

根据本发明的一个实施例，放电电流大于100安培且持续了一段时间时，记录电池组中所有单体电池的当前电压值。

根据本发明的一个实施例，所述总线为CAN总线。

根据本发明的一个实施例，基于最低电压与平均电压之间的相对偏差来确定内阻最大的单体电池，其中，相对偏差

根据本发明的一个实施例，当一单体电池的最低电压与平均电压之间的相对偏差RD超过5%时，确定所述单体电池为内阻最大的单体电池。

本发明带来了以下有益效果：采用本发明提供的方法，可以通过实时在线检测电池的容量和/或内阻状态来实现对电池健康度的动态判定，在电池健康度过低时能够提前预警，从而避免了车辆行驶中对电池的过度使用，实现了电池使用的安全可靠。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明的一个实施例的原理框图；

图2是根据本发明的一个实施例的电池健康度判定的流程图；

图3是根据本发明的一个实施例的基于电池内阻进行电池健康度判定的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明各实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

图1示出了根据本发明的一个实施例的原理框图。本实施例中，电池组为锂电池。

如图1所示，充电机101与电池组102连接，用于对电池组102进行充电。电池102组还与电池管理系统（Battery Manage System，简称为BMS）104连接，BMS104能够采集电池组102的参数数据，并将采集到的参数数据存储在存储器中。同时，当需要用到在存储器中存储的参数数据时，BMS104还能够调用上述参数数据，并对该参数数据进行进一步地处理。BMS104根据对参数的判定，确定电池的健康度，同时将健康度欠佳的单体电池信息通过CAN总线以故障状态的形式发送给整车控制器103，进行报警提示。

本发明根据电池在使用过程中的参数进行分析，选取了电池容量作为判定电池健康度的依据，电池串联成组后，整组电池容量的大小取决于电池组中容量最小的电池。记录单体电池在电池组内充放电末期电压高低的程度，如果某单体电池在充电末期和放电末期同时出现，则判定该单体电池为电池组内的容量短板电池。

图2示出了根据本发明的一个实施例的电池健康度判定流程。

如图2所示，首先在步骤S201中以在线实时的方式获取充电末期电池组中单体电池的电压。因为电池组中各个单体电池级片以及内部结构的差异性，步骤S201中所获取的单体电池的电压也会存在差异，其具体表现为各个单体电池的电压数值不同。

随后，在步骤S202中对获取到的单体电池的电压进行计算，以在线实时的方式得到当前电压最高的一组单体电池，该组单体电池称为第一组单体电池，记录第一组单体电池的编号并将该编号存储在BMS的存储器中。一组单体电池的数量例如可以5个，但本发明并不限于此。

车辆运行的过程中，电池组持续放电，当放电末期期间某单体电池的电压小于一电压阈值时，在步骤S203中以在线实时的方式计算当前电压最低的一组单体电池，该组单体电池称为第二组单体电池，记录第二组单体电池的编号。在本实施例中，上述电压阈值为2.9伏，在其他实施例中，该电压阈值可以根据电池组的状况设定为其他合理值。

最后在步骤S204中，将上述第一组单体电池的编号与第二组单体电池的编号进行比较，如果在两组单体电池中存在编号相同的单体电池，则确定相对于其他单体电池而言，该同时出现在第一组单体电池和第二组单体电池中的单体电池的容量最小。此时判定该单体电池处于故障状态，该单体电池的健康度不佳。

在本发明提供的另一实施例中，利用本方法还能够在线实时地报告单体电池的故障细节。如图2所示，其具体方式是在完成上述步骤S204比较得到容量最小的单体电池后，将该容量最小的单体电池编号及对应的故障代码通过BMS104经由总线发送给整车控制器103，以在线实时地报告电池故障细节。在该实施例中，上述总线为CAN总线，在其他实施例中，上述总线可以采用其他总线形式，但无论采用何种总线形式，其均在本发明的权利保护范围内。

在基于电池容量对电池健康状态进行判定的同时，本发明还提供了一种基于电池内阻进行电池健康度的判定的方法。此方法可以与基于电池容量来判断电池健康状态的方法结合使用，也可以单独使用。

在电池上施加一定的电流，并使电池持续工作一定的时间，因为电池存在内阻，所以电池在持续工作时间内会存在压降。因为电池组中各个单体电池的内阻存在差异性，所以在电池组持续放电后，各个单体电池的压降也会存在差异。通过对单体电池的压降来判定对应单体电池内阻，当单体电池的压降偏差大于某一值时，则判定该单体电池的内阻过大，健康度过低。

图3示出了根据本发明的一个实施例的基于电池内阻进行电池健康度判定的流程。

如图3所示，在步骤S301中，在用的电池组的剩余容量（State of Charge，简称为SOC）在某范围内、放电电流大于一值且持续了一端时间后，以在线实时的方式记录该电池组中所有单体电池的当前电压值。本实施例中，将电池组SOC控制在30%～95%内进行大电流放电随后记录所有单体电池的当前电压。在优选实施例中该大电流放电过程的放电电流大于100A且持续时间大于5s，该持续时间优选地为5～10s。需要说明的是，本实施例中选取的电池组SOC范围、放电电流值和放电持续时间均是以磷酸铁锂电池为例而采用的值，在本发明的其他实施例中，根据使用的单体电池的不同，上述参数还可以设定为其他合理值。

根据所记录的所有单体电池的当前电压以在线实时的方式计算得到进行大电流放电后所有单体电池的最低电压V₀和平均电压V₁，并记录最低电压V₀对应的单体电池的编号，如图3所示，此过程在步骤S302中完成。

随后在步骤S303中，基于最低电压V₀与平均电压V₁之间的相对偏差来确定内阻最大的单体电池，并记录相应的单体电池编号。本实施例中，上述相对偏差由以下公式计算得到：

$\mathrm{RD}=\frac{V_1-V_0}{V_0}\×100\%.$

其中，RD表示最低电压V₀与平均电压V₁之间的相对偏差。

得到相对偏差RD后，通过RD的数值大小来确定单体电池的健康度。本实施例中，当RD≥5%时，则判定该单体电池内阻过大，单体电池的健康度不佳。需要说明的是，本实施例中选取的RD阈值是根据本实施例的情况而选取的，在本发明的其他实施例中，根据使用的单体电池的不同，RD阈值还可以设定为其他合理值。

在本发明提供的上述基于电池内阻进行电池健康度判定方法的另一实施例中，利用该方法还能够在线报告故障细节。如图3所示，其具体方式是在完成上述步骤S303计算得到最低电压V₀与平均电压V₁之间的相对偏差RD后，将该相对偏差RD最大的单体电池的编号及对应的故障代码通过BMS104经由总线发送给整车控制器103，以在线报告电池故障细节。在该实施例中，上述总线为CAN总线，在其他实施例中，还可以采用其他总线形式，但无论采用何种总线形式，其均在本发明的权利保护范围内。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种电池健康度的判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S201、以在线实时的方式获取充电末期电池组中单体电池的电压；

S202、以在线实时的方式计算出电压最高的第一组单体电池编号，并进行存储；

S203、当放电末期期间某单体电池的电压小于一电压阈值时，以在线实时的方式计算当前电压最低的第二组单体电池编号；

S204、比较所存储的所述第一组单体电池编号和所述第二组单体电池编号，将所述第一组单体电池编号和所述第二组单体电池编号中编号相同的单体电池确定为相对于其它单体电池而言容量最小的单体电池。

2.如权利要求1所述的电池健康度的判定方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S301、当在用的电池组的剩余容量SOC在某范围内、放电电流大于一值且持续了一段时间时，以在线实时的方式记录电池组中所有单体电池的当前电压值；

S302、根据记录的当前电压值以在线实时的方式计算大电流放电期间单体电池中的最低电压和平均电压，并记录最低电压对应的单体电池编号；

S303、基于最低电压V₀与平均电压V₁之间的偏差来确定内阻最大的单体电池，并记录相应的编号。

3.如权利要求2所述的电池健康度的判定方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S205、将所述容量最小的单体电池的编号或内阻最大的单体电池及对应的故障代码通过电池管理系统BMS经由总线发送给整车控制器，以在线实时地报告电池故障细节。

4.如权利要求1所述的电池健康度的判定方法，其特征在于，所述电压阈值为2.9V。

5.如权利要求1所述的电池健康度的判定方法，其特征在于，电池剩余容量SOC在30%－95%范围内时，记录电池组中所有单体电池的当前电压值。

6.如权利要求1所述的电池健康度的判定方法，其特征在于，放电电流大于100安培且持续了一段时间时，记录电池组中所有单体电池的当前电压值。

7.如权利要求3所述的电池健康度的判定方法，其特征在于，所述总线为CAN总线。

8.如权利要求1所述的电池健康度的判定方法，其特征在于，基于最低电压与平均电压之间的相对偏差来确定内阻最大的单体电池，其中，相对偏差 $\mathrm{RD}=\frac{V_1-V_0}{V_0}\×100\%.$

9.如权利要求8所述的电池健康度的判定方法，其特征在于，当一单体电池的最低电压与平均电压之间的相对偏差RD超过5%时，确定所述单体电池为内阻最大的单体电池。

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