CN104391252A - 一种汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法，以铅酸蓄电池的内阻作为判断该铅酸蓄电池健康状态是否合格的指标。首先以设定频率采集汽车发动机启动开始到结束整个过程中的铅酸蓄电池放电电流和电压数据，然后用线性最小二乘拟合的方法计算出铅酸蓄电池内阻，并参考当时充电状态和蓄电池温度判断出该蓄电池的健康状态是否合格。本方法计算简单且检测精度高。

Description

一种汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法

技术领域

本发明涉及一种电池检测方法，特别涉及一种汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法。

背景技术

汽车上的电子设备越来越多，不断增加的电力负荷就给汽车铅酸蓄电池带来挑战。使用了3年的铅酸蓄电池，故障率可能攀升至10000ppm。很多汽车故障都可以追溯到铅酸蓄电池失效，如果能够准确知道蓄电池状态，这些故障是可以避免的，另外，汽车起停系统(Start-Stop)、混合动力汽车和纯电动汽车也必须要求了解电池状态。在汽车能量管理系统(BEM)里汽车电池管理系统(BMS)成为不可缺少的一部分，BMS为车身控制模块(BCM)提供电池状态信息，BMS可以最大限度地降低因为电池意外故障而导致的汽车故障次数，从而实现最长电池使用时间和最大电池能效，而且可以支持二氧化碳减排功能。

铅酸蓄电池的状态包括充电状态(SOC)和健康状态(SOH)。充电状态(SOC)代表了铅酸蓄电池中可以使用的电量，充电状态(SOC)通常以百分数的形式表示，其值为铅酸蓄电池可使用的电量除以标称电量，所以完全充电的电池SOC为100%，完全放电的电池充电状态(SOC)为0%，充电状态(SOC)值的大小随电池的充电和放电改变。健康状态(SOH)代表汽车铅酸蓄电池为发动机启动提供的能力，对铅酸蓄电池来说，发动汽车发动机是非常重要的功能，因此，BMS一个非常重要的任务是预测在实际电量条件下是否能够启动汽车，启动预测通过健康状态(SOH)表示。

发明内容

本发明是针对铅酸蓄电池失效导致汽车故障率上升的问题，提出了一种汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法，以监测铅酸蓄电池放电电流和电压数据，计算电池内阻来判读蓄电池健康状态，及时报故障。

本发明的技术方案为：一种汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法，具体包括如下步骤：

1）、在发动机启动时检测铅酸蓄电池的充电状态SOC0和铅酸蓄电池温度T0；

2）、根据铅酸蓄电池温度T0通过查找表，获得蓄电池温度T0下的充电状态的阈值SOCTh和健康状态的阈值RTh；

3）、在汽车发动机启动开始到结束整个过程中，以设定频率同时采集铅酸蓄电池两端放电电压Vb和放电电流Ib数据，放电电流数据通过采集铅酸蓄电池阴极和负载之间串联的采样电阻上电压计算得到；

4）、将采集的使用过程中所有的Vb和Ib数据组用线性最小二乘拟合的方法，计算得到发动起动时铅酸蓄电池的内阻值Rb；

5）、如果Rb＜RTh，判断铅酸蓄电池的健康状态合格，

    如果Rb≥RTh，则进行下面判断： 

a、SOC0＞SOCTh，判断铅酸蓄电池的健康状态不合格，需要更换蓄电池；

b、SOC0≤SOCTh，蓄电池需要充电。

所述获取的每组铅酸蓄电池放电电流Ib和放电电压Vb数据的关系为：

Vb=Vocv+Ib*Rb，Vocv为铅酸蓄电池开路电压，Rb为采集对象铅酸蓄电池的内阻。

所述用线性最小二乘拟合的方法得到发动启动时铅酸蓄电池的内阻值Rb计算公式：

，

其中X为启动过程获取的铅酸蓄电池放电电流Ib数据矩阵，Y为启动过程获取的铅酸蓄电池两端放电电压Vb数据矩阵，

 ，其中n为采集点数。

本发明的有益效果在于：本发明汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法，以铅酸蓄电池的内阻作为判断该铅酸蓄电池健康状态是否合格的指标。本方法计算简单且检测精度高。

附图说明

图1为本发明汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法流程图；

图2为本发明采集数据曲线图；

图3为本发明采样电阻Rs连接示意图；

图4为本发明放电电流Ib和放电电压Vb之间的关系示意图。

具体实施方式

如图1所示汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法流程图，检测具体包括如下步骤：

1、在检测铅酸蓄电池健康状态之前，需要建立一张查找表，该查找表内容为发动机启动时铅酸蓄电池不同温度下，判断充电状态是否合格的阈值SOCTh和判断健康状态是否合格的阈值RTh；

2、获取发动机启动时铅酸蓄电池的充电状态SOC0和铅酸蓄电池温度T0；

3、根据铅酸蓄电池温度T0通过查找表，获得蓄电池温度T0下的充电状态的阈值SOCTh和健康状态的阈值RTh；

4、在汽车发动机启动开始到结束整个过程中，以设定频率采集铅酸蓄电池两端放电电压Vb和放电电流Ib数据；

5、对采集到的Vb和Ib数据用线性最小二乘拟合的方法，计算得到发动启动时铅酸蓄电池的内阻值Rb，如图2所示数据曲线图；

6、如果Rb＜RTh，判断铅酸蓄电池的健康状态合格，

   如果Rb≥RTh：

a、SOC0＞SOCTh，判断铅酸蓄电池的健康状态不合格，需要更换蓄电池；

b、SOC0≤SOCTh，蓄电池需要充电。

如附图3所示采样电阻Rs连接示意图，在铅酸蓄电池阴极和负载之间串联采样电阻Rs，测量采样电阻两端电压Vs，由采样电阻两端电压Vs除以采样电阻的阻值Rs，计算得出蓄电池放电电流Ib，间接获取放电电流Ib的电流数据。获取的铅酸蓄电池放电电流Ib和放电电压Vb数据可以组成多个电压-电流对应点，其每个对应点的关系可以表示为Vb=Vocv+Ib*Rb，如附图4所示放电电流Ib和放电电压Vb之间的关系示意图，Vocv为铅酸蓄电池开路电压。

获取的铅酸蓄电池放电电流Ib和放电电压Vb数据可以组成数组：

和，其中n为采集点数。

获取的铅酸蓄电池放电电流Ib和放电电压Vb数据可以用矩阵表示为：

，其中设  

对Vb和Ib用线性最小二乘拟合的方法得到发动启动时铅酸蓄电池的内阻值Rb用下面计算式：

铅酸蓄电池的健康状态指标Rb需要在一个特定的阈值以下，以确保发动机正常启动。当某次启动过程中铅酸蓄电池内阻值大于或等于阈值RTh，则判断健康状态不合格，需要更换电池；当铅酸蓄电池内阻值低于阈值RTh，则判断健康状态合格，不需要更换电池。

铅酸蓄电池健康状态合格时，铅酸蓄电池充电状态SOC0低于或等于阈值SOCTh不合格也会计算得出铅酸蓄电池内阻Rb大于或等于阈值，这个时候蓄电池需要被充电而不是被更换。

Claims (3)

1.一种汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1）、在发动机启动时检测铅酸蓄电池的充电状态SOC0和铅酸蓄电池温度T0；

2）、根据铅酸蓄电池温度T0通过查找表，获得蓄电池温度T0下的充电状态的阈值SOCTh和健康状态的阈值RTh；

3）、在汽车发动机启动开始到结束整个过程中，以设定频率同时采集铅酸蓄电池两端放电电压Vb和放电电流Ib数据，放电电流数据通过采集铅酸蓄电池阴极和负载之间串联的采样电阻上电压计算得到；

4）、将采集的使用过程中所有的Vb和Ib数据组用线性最小二乘拟合的方法，计算得到发动起动时铅酸蓄电池的内阻值Rb；

5）、如果Rb＜RTh，判断铅酸蓄电池的健康状态合格，

    如果Rb≥RTh，则进行下面判断：

a、SOC0＞SOCTh，判断铅酸蓄电池的健康状态不合格，需要更换蓄电池；

b、SOC0≤SOCTh，蓄电池需要充电。

2.根据权利要求1所述汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法，其特征在于，所述获取的每组铅酸蓄电池放电电流Ib和放电电压Vb数据的关系为：

Vb=Vocv+Ib*Rb，Vocv为铅酸蓄电池开路电压，Rb为采集对象铅酸蓄电池的内阻。

3.根据权利要求2所述汽车铅酸蓄电池健康状态检测方法，其特征在于，所述用线性最小二乘拟合的方法得到发动启动时铅酸蓄电池的内阻值Rb计算公式：

，

其中X为启动过程获取的铅酸蓄电池放电电流Ib数据矩阵，Y为启动过程获取的铅酸蓄电池两端放电电压Vb数据矩阵，

 ，其中n为采集点数。