CN104678303B - 电池组健康状态估测的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池组健康状态估测的方法与系统。电池组健康状态估测的方法利用电芯离散量化演算法算出电池组的健康状态。其中以电池组的回路电压计算得知电压标准差，并利用电压标准差相对应的放电电量来比对电池组的额定放电电量，借此估测电池组健康状态。

Description

电池组健康状态估测的方法与系统
技术领域
本发明是有关于一种电池组健康状态估测的方法与系统，且特别是有关于一种不须架设数据库的电池组健康状态估测的方法与系统。
背景技术
随着环保及节能的意识抬头，特殊动力车辆的相关技术蓬勃发展。特殊动力车辆以气体燃料或电能来辅助甚至取代液体燃料，以做为车辆的动力来源，目前的特殊动力车辆分为油电混合、油气混合或纯电力驱动方式。
其中油电混合车具有降低车辆油耗的优点，其与一般汽油驱动车辆相异的是油电混合车多了电动马达及可充电电池，而引擎发动时的一部分动力用以驱动轮胎，另一部分动力则由发电机充电到可充电电池内，而可充电电池再提供电力至电动马达以运作车辆。
因此，如何有效控制可充电电池及提高可充电电池的效能便为目前市面上油电混合车及电动车的研发重点，而其中又以电池管理系统(Battery Management System，BMS)为主力发展技术。电池管理系统的功能为估测可充电电池的残余电荷状态(State OfCharge，SOC)及健康状态(State OF Heath，SOH)，可让使用者预测充电时间、车辆里程数及电池寿命等数据。
然而目前已知对于电池管理系统的研究，所采用的方式大致可分为开路电压法、库伦电量积分法及负载电压法等，但上述方法均须花费大量时间建构可充电电池的测量数据库，才可推估可充电电池的电荷状态及健康状态。此外，其中的开路电压法更须于可充电电池停止充放电的情况下才可以进行测量，对于使用者极为不便。
发明内容
因此，本发明的目的是在提供一种电池组健康状态估测的方法与系统，可大幅降低已知电池管理技术须建构庞大数据库所花费的时间。此外，本发明利用测量回路电压的方式，而非已知采用开路电压法或内阻法，借此可于电池组放电过程中进行健康状态估测，无需限制于充电过程中进行估测，且无需使用特殊仪器来预先测量电池组的温度或内部阻抗。
依据本发明一实施方式是在提供一种电池组健康状态估测方法，其步骤包含：一测量步骤，其以一预设取样条件的相异多个放电电量重复测量电池组的多个电池芯的多个回路电压。一离散化步骤，其根据一标准差(Standard Deviation)公式统计分布计算各电池芯的回路电压，用以获得各电池芯的一电压标准差。一微分步骤，其根据放电电量及电压标准差获得一离散曲线，并采一微分公式计算离散曲线的一标准差波谷值。一推估步骤，其根据一放电系数、电池组的一额定放电电量及对应标准差波谷值的放电电量计算电池组的一健康状态。
依据前述的电池组健康状态估测方法，其中测量步骤中预设取样条件为每一百毫安时(mAH)测量电池组的各电池芯的回路电压一次，且电池组的各放电电量是可采电流积分法(Coulomb counting method)取得。离散化步骤中标准差公式为而Xi为回路电压的随机变量，ui为对应各电池芯的回路电压的平均值，Zi为电池芯的回路电压数值的标准分数，n为对应各电池芯的回路电压的总数。微分步骤中微分公式为dσ(AH)/dAH，而σ(AH)为电压标准差对放电电量函数，AH为放电电量。SOH为电池组的健康状态，k为放电系数，AHvalley为对应标准差波谷值的放电电量，AHoriginal为电池组的额定放电电量，且SOH＝k(AHvalley)/(AHoriginal)×100％o
依据本发明另一实施方式是在提供一种电池组健康状态估测系统，其包含一电池组、一电压检测电路、一电流检测电路以及一运算模块。电池组具有多个电池芯。电压检测电路电性连接电池组，电压检测电路以一预设取样条件的相异多个放电电量重复测量各电池芯的多个回路电压。电流检测电路电性连接电池组，电流检测电路测量电池组的一放电电流，用以计算各放电电量。运算模块电性连接电池组，运算模块包含一离散化单元、一微分单元以及一健康状态(SOH)计算单元。离散化单元根据一标准差(Standard Deviation)公式统计分布计算各电池芯的各回路电压，用以获得各电池芯的一电压标准差。微分单元根据各放电电量及各电压标准差获得一离散曲线，并采一微分公式计算离散曲线的一标准差波谷值。健康状态计算单元根据一放电系数、电池组的一额定放电电量及对应标准差波谷值的放电电量计算电池组的一健康状态。
依据前述的电池组健康状态估测系统，其中预设取样条件为每一百毫安时(mAH)测量电池组的各电池芯的回路电压一次，且电池组的各放电电量系可采电流积分法(Coulomb counting method)取得。标准差公式为而Xi为回路电压的随机变量，ui为对应各电池芯的回路电压的平均值，Zi为电池芯的回路电压数值的标准分数，n为对应各电池芯的回路电压的总数。微分公式为dσ(AH)/dAH，而σ(AH)为电压标准差对放电电量函数，AH为放电电量。SOH为该电池组的该健康状态，其中k为放电系数，AHvalley为对应标准差波谷值的放电电量，AHoriginal为电池组的额定放电电量，且SOH＝k(AHvalley)/(AHoriginal)×100％。电池组健康状态估测系统还包含一记忆模块、一显示模块以及一负载。记忆模块电性连接运算模块。显示模块电性连接运算模块，用以显示电池组的健康状态。负载电性连接电压检测电路及电流检测电路，用以使负载、电池组、电压检测电路及电流检测电路串联形成一回路。
本发明的电池组健康状态估测的方法及系统，其是利用测量电池组的电池芯回路电压的标准差变化及放电电量来获取电池组的健康状态，借此可即时修正电池组的残余电量状态。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1是是绘示依照本发明一实施方式的一种电池组健康状态估测系统的方块示意图；
图2是绘示依照图1的运算模块的方块示意图；
图3是绘示依照本发明一实施方式的一种电池组健康状态估测方法的步骤图；
图4是绘示依照应用本发明一实施例的电池组健康状态估测系统的离散曲线图。
具体实施方式
请参照图1及图2，其中图1是绘示依照本发明一实施方式的一种电池组健康状态估测系统的方块示意图，图2是绘示依照图1的运算模块的方块示意图。电池组健康状态估测系统100包含一电池组110、一电压检测电路120、一电流检测电路130、一运算模块140、一记忆模块150、一显示模块160以及一负载170。
电池组110具有多个电池芯111，本发明是以锂铁电池组做为实施例说明，但不局限应用于此。
电压检测电路120电性连接电池组110，电压检测电路120以一预设取样条件下的相异多个放电电量AH重复测量各电池芯111的多个回路电压V。在下面的叙述当中，将会针对预设取样条件再举出实际的实施例来加以说明。
电流检测电路130电性连接电池组110，电流检测电路130测量电池组110的放电电流I，用以计算放电电量AH。
运算模块140电性连接电池组110，运算模块140包含一离散化单元141、一微分单元142、一健康状态计算单元143以及一积分单元144。
承上，离散化单元141根据一标准差公式统计分布计算各电池芯111的各回路电压V，用以获得各电池芯111的一电压标准差。
微分单元142根据各放电电量AH及各电压标准差获得一离散曲线，并采一微分公式计算离散曲线的一标准差波谷值。
健康状态计算单元143根据放电系数k、电池组110的一额定放电电量AHoriginal及对应标准差波谷值的放电电量AHvalley计算电池组110的一健康状态SOH。
积分单元144根据电池组110的放电电流I计算获取放电电量AH。
记忆模块150电性连接运算模块140。
显示模块160电性连接运算模块140，用以显示电池组110的健康状态SOH。
负载170电性连接电压检测电路120及电流检测电路130，用以使负载170、电池组110、电压检测电路120及电流检测电路130串联形成一回路。
针对上述所采用的的标准差公式及微分公式，以下将更清楚地描述。请再同时参照图3及图4，图3是绘示依照本发明一实施方式的一种电池组健康状态估测方法的步骤图，图4是绘示依照图2中微分单元的离散曲线曲线图。电池组健康状态估测方法中电池组110已充饱电并进行下列的健康状态估测的步骤，包含：
测量步骤210，其利用电压检测电路120以预设取样条件的相异多个放电电量AH重复测量电池组110的多个电池芯111的多个回路电压V。在本实施方式中预设条件是以每一百毫安时为测量单位记录一次电池芯111的回路电压V，且定义电池组110的放电电流I每12安培为1电流量(Current，C)，意即电池组110每小时放电电流为1200毫安培(mA)。具体而言，电压检测电路120所依据的放电电量AH是以电流检测电路130测量的放电电流I计算而得知，且放电电量AH是可采电流积分法计算取得。
离散化步骤220，其根据标准差公式统计分布计算各电池芯111的回路电压V的电压标准差。其中电压标准差公式为：
而Xi为回路电压V的随机变量，ui为对应各电池芯111的回路电压V的平均值，Zi为电池芯的回路电压数值的标准分数，n为对应各电池芯111的回路电压V的总数，其中n可为0～1000。借此，可获得各电池芯111的电压标准差。
微分步骤230，其根据测量步骤210的放电电量AH及电压标准差获得离散曲线，本实施方式中是以电池组110已退化20次、30次、40次及50次绘出图4来举例说明，其中以放电电量AH为横轴，电压标准差为纵轴。接着采微分公式来计算离散曲线的标准差波谷值，微分公式为：
其中σ(AH)为电压标准差对放电电量AH函数。
推估步骤240，其根据放电系数k、电池组110的额定放电电量AHoriginal及对应标准差波谷值的放电电量计算电池组110的健康状态SOH。健康状态SOH为：
其中k为一定值的放电系数，AHvalley为正对应标准差波谷值的放电电量，AHoriginal为电池组110的额定放电电量，且不同的电池组110具有不同的放电系数k，其会受到不同类型、厂牌的电池组110而有不同，其可为0～1000，尤以1～100为佳。以图4所绘示，已退化20次、30次、40次及50次的电池组110其各标准差波谷值约对应至放电电量AH的1700mAH至3300mAH范围内。
借此，经由上述步骤可在不必建设电池组110的数据库下，迅速修正电池组110的健康状态SOH。
因此，由上述实施方式可知本发明的电池组健康状态估测的方法及系统，其具有以下优点：
利用测量电池组的电池芯回路电压的标准差变化及放电电量来获取电池组的健康状态，借此可即时修正电池组的残余电量状态，而不必花费大量时间建构数据库。
且由于本发明采测量回路电压的方式，可于电池组放电时进行电池组的健康状态估测，而不必停止电池组放电行为。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种电池组健康状态估测方法，其特征在于，其步骤包含：
一测量步骤，以一预设取样条件的相异多个放电电量重复测量一电池组的多个电池芯的多个回路电压；
一离散化步骤，其根据一标准差公式统计分布计算各该电池芯的所述回路电压，用以获得各该电池芯的一电压标准差；
一微分步骤，其根据所述放电电量及所述电压标准差获得一离散曲线，并采一微分公式计算该离散曲线的一标准差波谷值；以及
一推估步骤，其根据一放电系数、该电池组的一额定放电电量及对应该标准差波谷值的该放电电量计算该电池组的一健康状态。
2.根据权利要求1的电池组健康状态估测方法，其特征在于，该测量步骤中该预设取样条件为每一百毫安时测量该电池组的所述电池芯的所述回路电压一次。
3.根据权利要求2的电池组健康状态估测方法，其特征在于，该测量步骤中该电池组的所述放电电量是采电流积分法取得。
4.根据权利要求3的电池组健康状态估测方法，其特征在于，该离散化步骤中该标准差公式为而Xi为所述回路电压的随机变量，ui为对应各该电池芯的所述回路电压的平均值，Zi为电池芯的回路电压数值的标准分数，n为对应各该电池芯的该回路电压的总数。
5.根据权利要求4的电池组健康状态估测方法，其特征在于，该微分步骤中该微分公式为dσ(AH)/dAH，而σ(AH)为所述电压标准差对所述放电电量函数，AH为所述放电电量。
6.根据权利要求5的电池组健康状态估测方法，其特征在于，其中SOH为该电池组的该健康状态，k为该放电系数，AHvalley为对应该标准差波谷值的该放电电量，AHoriginal为该电池组的该额定放电电量，且SOH＝k(AHvalley)/(AHoriginal)×100％。
7.一种电池组健康状态估测系统，其特征在于，包含：
一电池组，其具有多个电池芯；
一电压检测电路，电性连接该电池组，该电压检测电路以一预设取样条件的相异多个放电电量重复测量所述电池芯的多个回路电压；
一电流检测电路，电性连接该电池组，该电流检测电路测量该电池组的一放电电流，用以计算所述放电电量；以及
一运算模块，电性连接该电池组，该运算模块包含：一离散化单元，其根据一标准差公式统计分布计算各该电池芯的所述回路电压，用以获得各该电池芯的一电压标准差；一微分单元，其根据所述放电电量及所述电压标准差获得一离散曲线，并采一微分公式计算该离散曲线的一标准差波谷值；以及一健康状态计算单元，其根据一放电系数、该电池组的一额定放电电量及对应该标准差波谷值的该放电电量计算该电池组的一健康状态。
8.根据权利要求7的电池组健康状态估测系统，其特征在于，该预设取样条件为每一百毫安时测量该电池组的所述电池芯的所述回路电压一次。
9.根据权利要求8的电池组健康状态估测系统，其特征在于，该电池组的所述放电电量是采电流积分法取得。
10.根据权利要求9的电池组健康状态估测系统，其特征在于，该标准差公式为而Xi为所述回路电压的随机变量，ui为对应各该电池芯的所述回路电压的平均值，Zi为电池芯的回路电压数值的标准分数，n为对应各该电池芯的该回路电压的总数。
11.根据权利要求10的电池组健康状态估测系统，其特征在于，该微分公式为dσ(AH)/dAH，而σ(AH)为所述电压标准差对所述放电电量函数，AH为所述放电电量。
12.根据权利要求11的电池组健康状态估测系统，其特征在于，其中SOH为该电池组的该健康状态，k为该放电系数，AHvalley为对应该标准差波谷值的该放电电量，AHoriginal为该电池组的该额定放电电量，且SOH＝k(AHvalley)/(AHoriginal)×100％。
13.根据权利要求12的电池组健康状态估测系统，其特征在于，还包含：
一记忆模块，电性连接该运算模块；
一显示模块，电性连接该运算模块，用以显示该电池组的该健康状态；以及
一负载，电性连接该电压检测电路及该电流检测电路，用以使该负载、该电池组、该电压检测电路及该电流检测电路串联形成一回路。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108614216B (zh) * 2016-12-12 2020-12-25 财团法人车辆研究测试中心 电池健康状态估测装置及方法
CN112526369B (zh) * 2019-09-18 2024-03-01 广州极飞科技股份有限公司 基于电压值对电量的计量方法、电量确定方法及其装置
CN115480107A (zh) * 2021-05-31 2022-12-16 比亚迪股份有限公司 车辆状态的反馈方法、终端、后台系统及反馈平台
CN117872181B (zh) * 2023-12-30 2024-07-23 国网综合能源服务集团有限公司 一种基于电池包运行分散度评估的电池早期预警方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101071160A (zh) * 2006-05-10 2007-11-14 盈正豫顺电子股份有限公司 电池健康状态的诊断方法
CN102156265A (zh) * 2011-03-16 2011-08-17 深圳市派司德科技有限公司 一种电池健康状态测试装置及其方法
CN102193068A (zh) * 2010-03-16 2011-09-21 李尔公司 用于确定电池种类的方法和系统
JP2011530696A (ja) * 2008-08-08 2011-12-22 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーの電圧挙動を用いたバッテリーのｓｏｈ推定装置及び方法
CN102508165A (zh) * 2011-10-20 2012-06-20 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种评价磷酸铁锂电池自放电一致性的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100756837B1 (ko) * 2005-06-30 2007-09-07 주식회사 엘지화학 배터리 상태 추정 방법 및 장치
JP5122651B2 (ja) * 2007-10-10 2013-01-16 コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブ 鉛電池の充電状態の見積方法
US8531158B2 (en) * 2010-11-01 2013-09-10 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for assessing battery state of health

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101071160A (zh) * 2006-05-10 2007-11-14 盈正豫顺电子股份有限公司 电池健康状态的诊断方法
JP2011530696A (ja) * 2008-08-08 2011-12-22 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーの電圧挙動を用いたバッテリーのｓｏｈ推定装置及び方法
CN102193068A (zh) * 2010-03-16 2011-09-21 李尔公司 用于确定电池种类的方法和系统
CN102156265A (zh) * 2011-03-16 2011-08-17 深圳市派司德科技有限公司 一种电池健康状态测试装置及其方法
CN102508165A (zh) * 2011-10-20 2012-06-20 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种评价磷酸铁锂电池自放电一致性的方法

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