CN106970334A - 电池健康状态检测的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池检测领域,公开了一种电池健康状态检测的方法,其特征在于,包括:在电池处于充电状态下,测量所述电池电压值U1和充电电流I;将电池的充电状态切换为断开状态,并测量断开充电后电池的电压值U2;根据所述电压值U1与所述电压值U2之差以及所述充电电流I,确定所述电池的内阻值Rn;以及根据所述电池内阻值Rn与所述电池生产厂家提供的内阻‑健康状态对应表进行比较,根据比较结果确定该电池的相应健康状态。

Description

电池健康状态检测的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及电池检测,具体地涉及一种电池健康状态检测的方法及装置。
背景技术
[0002] 内阻是锂电池的一项重要参数,它直接决定着锂电池组的可用功率,对电动汽车 的动力性的产生影响,同时内阻也反映着锂电池的健康状态(State-of-Health,S0H),与 电池刚出厂时相比,随着电池的循环次数的增加,由于电池内部化学物质活性的降低以及 电极材料的老化,会导致电池内阻逐渐增加,因此,采用内阻变化情况也是估计锂电池健康 状态的方式之一。
[0003] 由于锂电池的内阻较小且变化缓慢,并且电池管理系统(battery management system,BMS)对电池端电压和电流测量时的延时问题导致在线测量电池内阻往往会造成较 大的误差,若因此针对电池内阻测量应用离线测量还会导致测量到的离线电池内阻值对于 电池健康状态的估计不可行。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了克服现有技术存在的对电池端电压和电流测量时的延时问 题导致在线测量电池内阻往往会造成较大的误差,进而影响电池健康状态预测的问题,提 供一种电池健康状态检测的方法及装置,该方法具有通过检测电池充电状态下的电压值U1 和断开充电后的电压值1]2和充电电流I,并且拉长了电池端电压的检测时间,即分别设定两 个时间AtdPt2分别检测电池充电状态下的电压值山和断开充电后的电压值u2,所述两个 时间点之间间隔设定时间At,用于等待电池端电压平稳,并在设定的温度以及电池充电状 态下进行上述检测,根据所述电压值U1与所述电压值1]2之差以及所述充电电流I,确定所述 电池的内阻值Rn,还可以将所述内阻值Rn与上次的内阻值匕^进行比较,在比较差值不大于 预设差值的情况下,将内阻值Rn更新为该电池的内阻值;该装置通过检测单元和控制单元 通过上述方法完成电池内阻的检测以及更新动作;进而根据更新后的电池内阻值与所述电 池生产厂家提供的内阻-健康状态对应表进行比较,根据比较结果确定该电池的相应健康 状态,并根据测量结果对更新后的电池内阻值进行修正,进而修正电池的健康状态。
[0005] 为了实现上述目的,本发明一方面提供一种电池健康状态检测的方法,其特征在 于,包括:在电池处于充电状态下,测量所述电池电压值山和充电电流I;将电池的充电状态 切换为断开状态,并测量断开充电后电池的电压值U2;根据所述电压值Ul与所述电压值U2之 差以及所述充电电流I,确定所述电池的内阻值Rn;以及根据所述电池内阻值Rn与内阻-健康 状态对应表进行比较,根据比较结果确定该电池的相应健康状态。
[0006] 优选地,还包括:将所述内阻值匕与上次的内阻值Rt1进行比较,在比较差值不大 于预设差值的情况下,将内阻值Rn更新为该电池的内阻值。
[0007] 优选地,还包括:定期对所述电池的内阻进行离线测量,并根据测量结果对更新后 的电池内阻值进行修正,进而修正电池的健康状态;其中,在所述离线测量得到的所述电池 的离线内阻值R0与所述更新后的电池内阻值相同的情况下,无修正动作;在所述离线测量 得到的所述电池的离线内阻值Ro与所述更新后的电池内阻值不相同的情况下。执行修正动 作,所述离线内阻值Ro替换所述更新后的电池内阻值后再一次确定所述电池的相应健康状 ίέτ O
[0008] 优选地,所述电池的内阻检测时的SOC状态值范围为:30% <S0C<90%。
[0009] 优选地,所述电池的内阻检测时的电池温度T的范围为:22°C<T< 28°C。
[0010] 优选地,所述电压值U1的检测时间点为^,所述电压值1]2的检测时间点为t2,所述 电池的断电时间为Δ t = t2_ti,且所述5s< Δ t<10s。
[0011] 本发明第二方面提供一种电池健康状态检测装置,其特征在于,包括:检测单元, 用于检测所述电池断开充电前的电压值U1和充电电流值I,及断开充电后所述电池的电压 值U2;以及控制单元,用于控制所述充电单元的启停、根据所述检测单元检测到的数据,确 定所述电池的内阻值Rn;并根据所述电池内阻值Rn与内阻-健康状态对应表进行比较,根据 比较结果确定该电池的相应健康状态。
[0012] 优选地,所述检测单元还用于定期对所述电池的内阻进行离线测量,所述控制单 元用于:将所述内阻值Rn与上次的内阻值!^:进行比较,在比较差值不大于所述预设差值的 情况下,将内阻值Rn更新为该电池的内阻值;以及根据所述检测单元的离线检测结果对更 新后的电池内阻值进行修正,进而修正电池的健康状态;其中,在所述离线测量得到的所述 电池的离线内阻值R0与所述更新后的电池内阻值相同的情况下,无修正动作;在所述离线 测量得到的所述电池的离线内阻值Ro与所述更新后的电池内阻值不相同的情况下。执行修 正动作,所述离线内阻值Ro替换所述更新后的电池内阻值后再一次确定所述电池的相应健 康状态。
[0013] 优选地,所述检测单元还用于检测所述电池的SOC状态值和温度值;
[0014] 其中,所述电池的内阻检测时的SOC状态值范围为:30% SSOCS 90%;
[0015] 所述电池的内阻检测时的电池温度T的范围为:22°C彡T彡28°C。
[0016] 优选地,所述控制单元还用于设定所述检测单元的检测时间;其中,所述电压值U1 的检测时间点为以,所述电压值1]2的检测时间点为t2,所述电池的断电时间为Atzts-ti,且 所述5s< Δ t<10s。
[0017] 通过上述技术方案,检测电池在充电状态下的电压值U1和充电电流I以及断开充 电后电池的电压值U2,通过检测到的所述电压值U1与所述电压值1]2之差以及所述充电电流 I,进而确定所述电池的内阻值Rn,避免了在线测量电池的电压值与充电电流计算出的电池 内阻值出现较大误差的问题,实现了能够准确的确定电池的内阻值,通过确定后的电池内 阻值估计该电池的健康状态,为电池的后续使用规划提供了重要可靠的信息。
附图说明
[0018] 图1是本发明实施例提供的一种电池健康状态检测方法的基本步骤示意图;
[0019] 图2是本发明实施例提供的一种电池健康状态检测方法的完整步骤示意图;
[0020] 图3是本发明实施例提供的一种电池健康状态检测方法的健康状态更新步骤示意 图;
[0021] 图4本发明实施例提供的一种电池健康状态检测方法的检测时间点与电流电压线 性关系不意图;
[0022] 图5本发明实施例提供的一种电池健康状态检测装置的结构示意图。
具体实施方式
[0023] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描 述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
[0024] 在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、左、右”、“内、 夕卜”、“远、近”是指参考附图的方向,因此,使用方向用语是用来说明并非来限制本发明。
[0025] 图1示出了是本发明实施例提供的一种电池健康状态检测方法的基本步骤示意 图,如图1所示,该方法可以包括:在电池处于充电状态下,测量所述电池电压值山和充电电 流I;将电池的充电状态切换为断开状态,并测量断开充电后电池的电压值U2;以及根据所 述电压值山与所述电压值1]2之差以及所述充电电流I,确定所述电池的内阻值Rn;其中,该电 池以I电流进行充电,在断电前对该电池的电压和充电电流进行测量,测得电压为U1、充电 电流为I,在完成电压值U1和充电电流I的测量后,进行充电状态切换,将电池由充电状态切 换为断开充电状态,在断开充电后的电池,其电池端电压会产生急剧下降,测量下降后的电 池电压U2,并将电压值U1与电压值1]2作差,将得到的差值AU与测量的充电电流I相除,确定 该电池的内阻值Rn;即可以通过公式
Figure CN106970334AD00061
H十算确定该电池的内阻值Rn;再根据所述电 池内阻值Rn与所述电池生产厂家提供的内阻-健康状态对应表进行比较,根据比较结果确 定该电池的相应健康状态;上述方案可以避免在线测量电池的电压值与充电电流计算出的 电池内阻值出现较大误差的问题,并可以实现通过上述计算方式得到准确的电池内阻值, 进而估计该电池的健康状态,根据该健康状态为电池的持续性使用做好规划。
[0026] 图2示出了本发明实施例提供的一种电池健康状态检测方法的完整步骤示意图, 如图2所示,该方法还可以包括:在测量前通过判断电池的以下状态信息,并在所有特征信 息符合要求的情况下进行下一步的检测动作,所述电池的状态信息可以包括:电池是否处 于充电状态、电池在处于充电状态下的情况下是否满足电池的SOC状态值处于30% SSOCS 90%的条件、以及在电池处于充电状态下且电池的SOC状态值处于30% <S0C<90%的情况 下是否满足电池的温度T的范围为:22°C<T$28°C的条件,在满足上述条件的情况下开始 对电池进行检测,若上述条件中有一项不满足则重新开始电池状态信息的判断直至满足所 有条件后开始对电池进行检测;其中,要求满足上述SOC状态值条件以及电池温度值条件, 以使该电池内阻值的检测更加精确;具体地,电池的SOC状态值大小影响电池内阻的变化, 且在电池的SOC状态值30 % < SOCS 90 %的情况下,电池内阻最为稳定,因此设定电池的SOC 状态值处于30%<S0C<90%的情况下进行电池内阻阻值的检测;电池的温度值T同样影响 电池内阻的变化,在电池温度T处于22°C 28°C的情况下电池内阻最为稳定,因此设定 电池的温度值T处于22°C<T<28°C的情况下进行电池内阻阻值的检测。
[0027] 图3示出了本发明实施例提供的一种电池健康状态检测方法的健康状态更新步骤 示意图,如图3所示,该方法还包括在通过检测计算确定电池的内阻值心后,将所述内阻值心 与上次的内阻值!^:进行比较,在比较差值不大于预设差值的情况下,将内阻值Rn更新为该 电池的内阻值,其中,在确定电池的内阻值Rn后,为保证数据的精确性与可靠性,将本次检 测的电池内阻值Rn与上一次的电池内阻值进行比较作差,并且差值的绝对值不大于预设差 值的情况下,判断本次检测确定的电池内阻值Rn有效,并将本次检测确定的电池内阻值Rn更 新为该电池的内阻值,在差值的绝对值大于预设差值的情况下,判断本次检测确定的电池 内阻值Rn无效,电池内阻值不更新,并继续采用上次的电池内阻值;在确定并更新电池内阻 值之后,通过更新后的电池内阻值对该电池的健康状态进行估计,具体地,根据更新后的电 池内阻值与该电池生产厂家提供的内阻-健康状态对应表进行比较,根据比较结果确定该 电池的相应健康状态,通过估计该电池的健康状态,为该电池的后续使用规划提供重要的 参考信息;为保证电池内阻值与健康状态数据的准确性,还可以定期对电池进行离线检测, 在电池离线状态下检测出电池的离线电阻值,并将该离线电阻值与该电池更新后的电池电 阻值进行比较,并根据比较结果进行修正,具体地,若电池的离线电阻值与检测并更新后的 电池电阻值相等,判断检测并更新的电池电阻值有效,不进行修正动作,并继续采用本次的 内阻值;若电池的离线电阻值与检测并更新后的电池电阻值不相等,判断检测并更新的电 池电阻值无效,进行修正动作,将该电池的离线内阻值R0更新为该电池的内阻值,并根据该 离线内阻值Ro修正该电池的健康状态;上述技术方案可以避免电池内阻的检测与计算过程 中发生误差后无法识别发现的问题,增加了该电池内组检测方法的可靠性;在确定电池内 阻值后,通过该电池的内阻值进一步估计该电池的健康状态,为了检测数据的准确性进行 多项比较判断,并根据判断结果不断修正检测数据,实现了检测数据的可靠性。
[0028] 图4示出了发明实施例提供的一种电池健康状态检测方法的检测时间点与电流电 压线性关系示意图,如图4所示,该方法中可以分别设定时间点t#Pt2,其中,在t时间点检 测电池在充电状态下的电压值山和充电电流I,在t2时间点测量断电后的电池电压值U2,且 时间点t#Pt2之间间隔设定时间Δ t,具体地,在t时间点,电压值山和充电电流I测量动作 结束后立即将该电池断开充电,该电池的电压值会急剧下降,但是等待该电池的电压值稳 定还需一段时间,因此该电池在断开充电状态下电压值U2的检测需在设定时间At后进行, 在设定时间A t后即t2时间点进行该电池在断电状态下且电压值稳定的情况下电池电压值 U2的检测,在完成电压值U2的检测后立即恢复电池充电,至此,完成电池电压和电流的检测 动作。由于电池电压与电流的检测时间为毫秒级,因此该电池的断电时间可视为△ t = t2-ti; Δ t可以设定为5s< Δ 10s,具体地,电池断开充电后5s电池电压趋于稳定,因此在 电池断开充电5s后可以进行电池电压值1]2的检测,又由于电池断开充电时间大于IOs会因 延时过长对电池内阻检测产生误差,因此设定可以在电池断开充电5s至IOs内进行电池电 压值U2的检测。例如,在时间点检测电池在充电状态下的电压值U1和充电电流I,断开该电 池充电IOs后进行电池在断电状态下且电压值稳定的情况下电池电压值U2的检测,立即恢 复电池充电。需要说明的是,每次电池的断电时间需要与上一次相同,如此才可以保证电池 内阻值作差比较结果的准确性。
[0029] 图5示出了发明实施例提供的一种电池健康状态检测装置的结构示意图,如图5所 示,该电池健康状态检测装置可以包括:检测单元、控制单元;该装置可以通过上述电池健 康状态检测方法对电池进行检测,其中,检测单元用于进行电池的电压、电流、温度、SOC状 态值的检测,该控制单元用于根据该检测单元检测到的数据,判断电池状态信息符合检测 条件,并在符合条件的情况下计算出该电池的内阻值,同时将计算出的电池内阻值与上一 次的电池内阻值作差,在该差值的绝对值不大于设定差值的情况下将本次检测的电池内阻 值更新为该电池的内阻值,在该差值的绝对值大于设定差值的情况下,电池内阻值不更新, 继续采用上次的内阻值;该控制单元还可以通过根据跟新后的电池内阻值进而估计该电池 的健康状态,同时,为了保证数据的准确性,还可以定期对电池进行离线检测,并根据离线 检测与更新后的电池内阻值比较的结果进行修正。
[0030]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本 发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术 特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式 不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明 的保护范围。

Claims (10)

1. 一种电池健康状态检测的方法,其特征在于,包括: 在电池处于充电状态下,测量所述电池电压值山和充电电流I; 将电池的充电状态切换为断开状态,并测量断开充电后电池的电压值U2; 根据所述电压值山与所述电压值1]2之差以及所述充电电流I,确定所述电池的内阻值 Rn;以及 根据所述电池内阻值Rn与内阻-健康状态对应表进行比较,根据比较结果确定该电池的 相应健康状态。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:将所述内阻值1与上次的内阻值 !^:进行比较,在比较差值不大于预设差值的情况下,将内阻值Rn更新为该电池的内阻值。
3. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,还包括:定期对所述电池的内阻进行离线 测量,并根据测量结果对更新后的电池内阻值进行修正,进而修正电池的健康状态; 其中,在所述离线测量得到的所述电池的离线内阻值Ro与所述更新后的电池内阻值相 同的情况下,无修正动作; 在所述离线测量得到的所述电池的离线内阻值Ro与所述更新后的电池内阻值不相同 的情况下。执行修正动作,所述离线内阻值Ro替换所述更新后的电池内阻值后再一次确定 所述电池的相应健康状态。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,所述电池的内阻检测时的SOC 状态值范围为:30%<S0C<90%。
5. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,所述电池的内阻检测时的电池 温度T的范围为:22°C彡T彡28°C。
6. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,所述电压值山的检测时间点为 ti,所述电压值U2的检测时间点为t2,所述电池的断电时间为A t = t2_ti,且所述5s< Δ IOs0
7. —种电池健康状态检测装置,其特征在于,包括: 检测单元,用于检测所述电池断开充电前的电压值U1和充电电流值I,及断开充电后所 述电池的电压值U2;以及 控制单元,用于控制所述充电单元的启停、根据所述检测单元检测到的数据,确定所述 电池的内阻值Rn; 并根据所述电池内阻值Rn与内阻-健康状态对应表进行比较,根据比较结果确定该电池 的相应健康状态。
8. 根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述检测单元还用于定期对所述电池的内 阻进行离线测量,所述控制单元用于: 将所述内阻值Rn与上次的内阻值!^:进行比较,在比较差值不大于预设差值的情况下, 将内阻值1^更新为该电池的内阻值;以及 根据所述检测单元的离线检测结果对更新后的电池内阻值进行修正,进而修正电池的 健康状态; 其中,在所述离线测量得到的所述电池的离线内阻值Ro与所述更新后的电池内阻值相 同的情况下,无修正动作; 在所述离线测量得到的所述电池的离线内阻值Ro与所述更新后的电池内阻值不相同 的情况下。执行修正动作,所述离线内阻值Ro替换所述更新后的电池内阻值后再一次确定 所述电池的相应健康状态。
9. 根据权利要求7或8所述的装置,其特征在于,所述检测单元还用于检测所述电池的 SOC状态值和温度值; 其中,所述电池的内阻检测时的SOC状态值范围为:30 % <SOCS90 % ; 所述电池的内阻检测时的电池温度T的范围为:22°C<T<28°C。
10. 根据权利要求7或8所述的装置,其特征在于,所述控制单元还用于设定所述检测单 元的检测时间; 其中,所述电压值U1的检测时间点为七,所述电压值1]2的检测时间点为t2,所述电池的断 电时间为A t = t2_ti,且所述5s< Δ t<10s。
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Legal Events

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GR01 Patent grant
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Denomination of invention: Method and device of battery health state detection

Effective date of registration: 20200927

Granted publication date: 20190813

Pledgee: Hefei Xingtai financing guarantee Group Ltd.

Pledgor: ANHUI RNTEC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2020980006515

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