CN106585422A - 一种动力电池soh估算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池SOH估算方法，属于动力电池技术领域，包括在设定的温度范围内，将处于放电截止状态的电池组充电至满电状态；根据电池组处于放电截止状态时的可用容量和处于满电状态时的充电总容量，计算电池组最大可用总容量；根据电池组总容量与设定的初始标称容量，估算电池组的SOH。本发明通过利用电池组的最大可用总容量这一电池组本身固有特性估算电池组的SOH，而不需要知道电池组内部化学模型以及状态参数，避免了对电池内部进行数学建模、状态参数识别、离线测试以及需要大量实验数据等难点，即可估算出电池组全生命周期的SOH，而且被估算对象不局限于某一特定类型电芯的电池组。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种动力电池SOH估算方法。
背景技术
在电池管理系统中，电池组的健康状况(State Of Health，SOH)直接影响到锂离子电池组的实用性、经济性以及安全性等方面，因此，厂家越来越重视对电池组SOH的研究。
目前，对电池组SOH估算的方法主要包括：一、完全放电法，这种方法是在离线条件下，对电池组进行完全放电来对SOH进行估算。存在的主要缺陷是：使用时具有局限性，而且在估算过程中，完全放电会对电池的使用寿命造成一定的影响。二、内阻法，这种方法是利用SOH和电池内阻之间的关系，对SOH进行估算。存在的主要缺陷是：由于电池的充电容量只有降为原来的70％～80％左右时，电池的内阻才会发生明显的变化，与规定的电池寿命终止的条件是电池容量降为80％之间具有一定的差距，而且，无法估算动力电池组全生命周期的SOH。三、电化学模型法，这种方法主要是通过分析电池内部所发生的反应，然后建立电池的化学模型，根据模型来计算电池容量的衰减，得到电池组SOH。存在的主要缺陷是：建立电池的化学模型过程中需要大量的实验和电化学的理论，估算过程周期长、难度大。四、利用实验所得的电池组循环次数与SOH的对应关系查表得出电池组SOH。存在的主要缺陷是：这种方法对电池组的承租技术的一致性要求较高，而且实验数据测试周期长、估算结果误差较大。
因此，在电池管理系统中，准确的估计锂离子电池组的SOH是当前研究的薄弱环节，也是对电池状态参数进行在线研究的难点和重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力电池SOH估算方法，以准确的估算锂离子电池组在各个时期的健康状况。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：提供一种动力电池SOH估算方法，该方法包括如下步骤：
在设定的温度范围内，将处于放电截止状态的电池组充电至满电状态；
根据电池组处于放电截止状态时的可用容量和处于满电状态时的充电总容量，计算电池组最大可用总容量；
根据电池组总容量与设定的初始标称容量，估算电池组的SOH。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：通常认为电池组的放电截止即非电池组放空状态电压和充电截止电压不会发生变化，那么从放电截止状态充电至满电状态的充电容量大小在不同时期是不相同的，可认为电池组在放电截止状态充电至满电状态过程中的充电总容量的大小为电池组实际的最大可用总容量。本发明通过利用电池组的最大可用总容量这一电池组本身固有特性估算电池组的SOH，而不需要知道电池组内部化学模型以及状态参数，避免了对电池内部进行数学建模、状态参数识别、离线测试以及需要大量实验数据等难点，即可估算出电池组全生命周期的SOH，而且被估算对象不局限于某一特定类型电芯的电池组。
附图说明
图1是本发明一实施例中一种动力电池SOH估算方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例中步骤S2的细分步骤的流程示意图；
图3是本发明一实施例中对动力电池SOH进行估算的基本流程示意图。
具体实施方式
下面结合图1至图3所示，对本发明做进一步详细叙述。
如图1所示，本实施例公开了一种动力电池SOH估算方法，该方法包括如下步骤S1至S3：
S1、在设定的温度范围内，将处于放电截止状态的电池组充电至满电状态；
具体地，本实施例中设定的温度范围可为15℃～25℃，本领域技术人员可根据实际情况设定不同的温度范围以对电池组进行充放电处理，只要保证电池组所处的温度环境对电池组的容量没有明显的影响即可。
S2、根据电池组处于放电截止状态时的可用容量和处于满电状态时的充电总容量，计算电池组最大可用总容量；
具体地，本实施例通过但不仅限于安时积分法计算电池组从放电截止状态充电至满电状态这段时间内的充电总容量Cchge，然后根据电池组在放电截止状态时的可用容量C0和充电总容量Cchge，计算电池组最大可用总容量C为C＝C0+Cchge。
S3、根据电池组总容量与设定的初始标称容量，估算电池组的SOH。
进一步地，如图2所示，在步骤S2之后，还包括如下步骤S20至S21：
S20、根据电池组最大可用总容量与预存的总容量之间的差值D，判断电池组最大可用总容量是否衰减；
具体地，预存的总容量Ctotal存储在电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)中，其中，D＝Ctotal-C。
具体地，根据差值D来判断电池组最大可用总容量是否衰减的具体过程是：根据电池组的容量以及电池组容量计算方法的精度，确定电池组容量的合理浮动范围，比如，当电池组的容量为100Ah时，可确定浮动范围为0～5Ah。然后将差值D与确定的浮动范围进行比较，如果差值D在浮动范围内，则判断电池组最大可用总容量没有出现衰减情况，否则，判断电池组最大可用总容量出现了衰减情况。
S21、如果电池组最大可用总容量衰减，则对电池组最大可用总容量进行校准，确定校准后的容量为电池组最大可用总容量。
进一步地，步骤S3具体为：
将电池组最大可用总容量与设定的初始标称容量的比值作为电池组的SOH，公式如下：
SOH＝Cn/Cnom，
其中，Cn为校准后电池组最大可用总容量，Cnom为设定的初始标称容量。
进一步地，在步骤S2之前，还包括：
基于最小二乘法的平滑滤波方法，对电池组充电过程中的电流跳变值进行平滑处理；
根据平滑处理后的电流值，计算电池组从放电截止状态到达满电状态时的充电总容量。
本实施例通过对发生跳变的电流值进行平滑处理，提高了对电池组从放电截止状态到满电状态这段时间内充电总容量计算的准确性。
进一步地，步骤S21中的对电池组最大可用总容量进行校准，具体过程如下：
根据如下校准公式对电池组最大可用总容量进行校准：
Cn＝Ctotal-D×k，
其中，Ctotal为预存的总容量，Cn为校准后电池组最大可用总容量，k为每次校准幅度的比例系数。
需要说明的是，比例系数k用来限制每次修正的幅度，本实施例中通过根据比例系数k采用小幅度多修正的方式完成电池组实际容量的逼近。
进一步地，步骤S2，还包括如下步骤：
对电池组进行多次充放电处理以多次计算电池组最大可用总容量；
根据多次计算出的电池组最大可用总容量结果，获取电池组有效的最大可用容量。
需要说明的是，本实施例通过在电池组全生命周期内，对电池组进行多次充放电处理，以得到多个电池组最大可用总用量，并对对此计算出的电池组最大可用总容量进行取平均值或者中值等处理，获取电池组有效的最大可用总容量。
还需要说明的是，在实际应用中，更换、增加或者减少电池包内部模组时，利用本实施例公开的方法可以自适应的修正电池组的最大可用总容量。
具体地，在实际应用中，本实施例公开的电池组SOH估算方法的应用过程如图3所示。其中，本实施例采用MATLAB/SIMULINK搭建算法模型，进行大量的数据仿真，验证各种复杂情况下算法的可靠性、鲁棒性、准确性。利用模型自动生成代码技术，生成可执行的C代码，将生成代码集成到底层代码，通过编译环境生成可执行文件。本算法过程简单、计算量小、在工程上易于实现且应用范围广，具有较好的鲁棒性，能够估算出电池组生命周期内不同时期的SOH。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种动力电池SOH估算方法，其特征在于，包括：
S1、在设定的温度范围内，将处于放电截止状态的电池组充电至满电状态；
S2、根据电池组处于放电截止状态时的可用容量和处于满电状态时的充电总容量，计算电池组最大可用总容量；
S3、根据电池组总容量与设定的初始标称容量，估算电池组的SOH。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的步骤S2之后，还包括：
S20、根据电池组最大可用总容量与预存的总容量之间的差值D，判断电池组最大可用总容量是否衰减；
S21、如果电池组最大可用总容量衰减，则对电池组最大可用总容量进行校准，确定校准后的容量为电池组最大可用总容量。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的步骤S3，具体为：
将电池组最大可用总容量与设定的初始标称容量的比值作为电池组的SOH，公式如下：
SOH＝Cn/Cnom，
其中，Cn为校准后电池组最大可用总容量，Cnom为设定的初始标称容量。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述的步骤S2之前，还包括：
基于最小二乘法的平滑滤波方法，对电池组充电过程中的电流跳变值进行平滑处理；
根据平滑处理后的电流值，计算电池组从放电截止状态到达满电状态时的充电总容量。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤S21中的对电池组最大可用总容量进行校准，具体包括：
根据如下校准公式对电池组最大可用总容量进行校准：
Cn＝Ctotal-D×k，
其中，Ctotal为预存的总容量，Cn为校准后电池组最大可用总容量，k为每次校准幅度的比例系数。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2，还包括：
对电池组进行多次充放电处理以多次计算电池组最大可用总容量；
根据多次计算出的电池组最大可用总容量结果，获取电池组有效的最大可用总容量。
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