CN108535662A - 电池健康状态检测方法及电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及新能源电池检测技术领域，具体而言，涉及一种电池健康状态检测方法及电池管理系统。该电池健康状态检测方法应用于电池管理系统，所述电池管理系统预先存储有反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线，所述方法包括：采集实际电池包的开路电压OCVi，在所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线中查找出与采集到的开路电压OCVi对应的电池健康度SOHi，判断查找出的电池健康度SOHi是否低于健康度标准值SOHs，若查找出的电池健康度SOHi低于所述健康度标准值SOHs，生成提示信息并将所述提示信息进行发送。该方法能够简单、快速、准确地预测电池包的SOH值。
Description
技术领域
本发明实施例涉及新能源电池检测技术领域，具体而言，涉及一种电池健康状态检测方法及电池管理系统。
背景技术
近年来，随着电动汽车的发展，锂电池被广泛应用。锂电池在循环使用过程中会不断的老化，内阻增加，容量衰减。电池健康度(State of Health，SOH)代表了电池的老化状态，它会影响电动汽车的安全性和可靠性，是电池管理系统中监测的一个重要参数。所以，快速准确地监测电池的SOH对实现锂电池长期安全有效的运行有重要意义。
现有电动汽车的SOH的算法大多以行驶里程的多少判断电池的健康状态，这种方法没有考虑每个用户使用的习惯的差别，会导致SOH的估算的精度不高。此外，还有些方法通过建立电化学模型和经验模型等预测电池的SOH，但模型的建立需要引入大量的参数和大量的实验，比较复杂，难以在实际电动汽车上使用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电池健康状态预测方法及电池管理系统，能够简单、快速、准确地预测电池包的SOH值。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种电池健康状态预测方法，应用于电池管理系统，所述电池管理系统预先存储有反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线，所述方法包括：
采集实际电池包的开路电压OCVi；
在所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线中查找出与采集到的开路电压OCVi对应的电池健康度SOHi；
判断查找出的电池健康度SOHi是否低于健康度标准值SOHs，若查找出的电池健康度SOHi低于所述健康度标准值SOHs，生成提示信息并将所述提示信息进行发送。
可选地，所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线通过以下方式得到：
获得镍钴铝NCA锂电池样品及其出厂容量Ce；
获得在预设充放电周期间隔下测试得到的所述镍钴铝NCA锂电池的实际容量Cn和满电其中，n表示第n个充放电周期间隔；
根据实际容量Cn和出厂容量Ce计算出对应的计量SOHn；
统计不同计量SOHn对应的满电将统计得到的不同计量SOHn以及所述不同计量SOHn对应的满电进行拟合，获得反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线。
可选地，根据实际容量Cn和出厂容量Ce计算出对应的计量SOHn的步骤，包括：
将所述实际容量Cn和所述出厂容量Ce带入SOHn计算公式计算得到计量SOHn，所述SOHn计算公式为：
可选地，所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线为：
SOH＝0.6171×OCV-2437。
可选地，所述方法还包括：
获得修改所述健康度标准值SOHs的修改指令；
根据所述修改指令对所述健康度标准值SOHs进行修改。
本发明实施例还提供了一种电池管理系统，所述电池管理系统预先存储有反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线，所述电池管理系统包括：
采集模块，用于采集实际电池包的开路电压OCVi；
查找模块，用于在所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线中查找出与采集到的开路电压OCVi对应的电池健康度SOHi；
判断模块，用于判断查找出的电池健康度SOHi是否低于健康度标准值SOHs，若查找出的电池健康度SOHi低于所述健康度标准值SOHs，生成提示信息并将所述提示信息进行发送。
可选地，所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线通过以下方式得到：
获得镍钴铝NCA锂电池样品及其出厂容量Ce；
获得在预设充放电周期间隔下测试得到的所述镍钴铝NCA锂电池的实际容量Cn和满电
根据实际容量Cn和出厂容量Ce计算出对应的计量SOHn；
统计不同计量SOHn对应的满电将统计得到的不同计量SOHn以及所述不同计量SOHn对应的满电进行拟合，获得反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线。
可选地，所述电池管理装置通过以下方式根据实际容量Cn和出厂容量Ce计算出对应的计量SOHn：
将所述实际容量Cn和所述出厂容量Ce带入SOHn计算公式计算得到计量SOHn，所述SOHn计算公式为：
可选地，所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线为：
SOH＝0.6171×OCV-2437。
可选地，所述电池管理系统还包括修改模块；
所述修改模块用于，
获得修改所述健康度标准值SOHs的修改指令；
根据所述修改指令对所述健康度标准值SOHs进行修改
本发明实施例提供的电池健康状态预测方法及电池管理系统，通过对循环使用的电池包进行开路电压的采集，并通过所述反映开路电压与电池健康度线性关系的曲线查找出对应的电池健康度，能够简单、快速、准确地对电池健康度SOH进行预测。
进一步地，当电池健康度低于健康度标准值时，会生成提示信息并发送，有效避免了驾驶员在电池包的电池健康度较低的情况下继续使用，避免了安全事故的产生。
进一步地，对统计得到的不同电池健康度和满电开路电压进行拟合获得曲线，能够保证数据源的准确性，从而保证预测的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种电池健康状态预测方法的流程示意图。
图2为本发明实施例所提供的一种获得反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线的方法的流程示意图。
图3为本发明实施例所提供的一种开路电压OCV与电池与剩余电量百分比SOC的关系示意图。
图4为本发明实施例所提供的一种拟合之后的计量SOHn与满电OCV100％SOC的示意图。
图5为本发明实施例所提供的一种电池管理系统的模块框图。
图标：100-电池管理系统；1-采集模块；2-查找模块；3-判断模块；4-修改模块。
具体实施方式
近年来，随着电动汽车的发展，锂电池被广泛应用。锂电池在循环使用过程中会不断的老化，内阻增加，容量衰减。电池健康度(State of Health，SOH)代表了电池的老化状态，它会影响电动汽车的安全性和可靠性，是电池管理系统中监测的一个重要参数。所以，快速准确地监测电池的SOH对实现锂电池长期安全有效的运行有重要意义。
经调查发现，现有电池健康状态进行预测的方法大多不准确或应用性不高。例如，有些预测方法以行驶里程的多少判断电池的健康状态，这种方法没有考虑每个用户使用的习惯的差别，会导致SOH的估算的精度不高。又例如，另一些预测方法通过建立电化学模型和经验模型等预测电池的SOH，但模型的建立需要引入大量的参数和大量的实验，比较复杂，难以在实际电动汽车上使用。
以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本发明过程中对本发明做出的贡献。
基于上述研究，本发明实施例提供了一种电池健康状态预测方法及电池管理系统，能够简单、快速、准确地预测电池包的SOH值。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1示出了本发明实施例所提供的一种电池健康状态预测方法的流程示意图，所述方法有关的流程所定义的方法步骤应用于电池管理系统，其中，该电池管理系统预先存储有反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线，下面将对图1所示的具体流程进行详细阐述：
步骤S11，采集实际电池包的开路电压OCVi。
例如，针对实际使用的电池包X，可以理解，电池包X已经进行了多次的充电和放电(使用)。可以对电池包X在某次满电状态下进行开路电压OCVi的测试。
可以理解，电池管理系统可以对满电+搁置状态下的电池包X进行开路电压测试和采集，例如，电池包X在充满电之后，用户不开电动汽车，那么电动车以及电池包X就处于搁置状态，在搁置了预设时长之后，电池管理系统自动读取目前的开路电压OCVi。其中，预设时长可以根据实际情况进行调整。
可以理解，由于电池包在运行过程中存在各种不确定因素，因此选择满电+搁置状态下获取开路电压，如此设置，能够提高数据获取的准确性。
步骤S12，在反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线中查找出与采集到的开路电压OCVi对应的电池健康度SOHi。
可以理解，电池管理系统预存有线性关系曲线，根据OCVi以及线性关系曲线可以求得SOHi。
进一步地，线性关系曲线为：
SOH＝0.6171×OCV-2437
例如，将OCVi带入上式右边，即可获得SOHi。
步骤S13，判断查找出的电池健康度SOHi是否低于健康度标准值SOHs，若查找出的电池健康度SOHi低于健康度标准值SOHs，生成提示信息并将所述提示信息进行发送。
电池管理系统会判断SOHi是否低于SOHs，若SOHi低于SOHs，说明电池老化比较严重，需要更换，这时电池管理系统会生成提示信息并发送，例如，电池管理系统可以将提示信息发送至电动车的中控板，用户在之后启动电动车的时候会获得该提示信息，如此设置，避免了电池包老化带来的安全事故。可以理解，根据电池包内电池(电芯)的信号可以对SOHs进行适应性修改。
可以理解，反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线作为获得SOHi的关键点，本方案对该曲线的获得也进行了说明，请参阅图2：
步骤S21，获得镍钴铝NCA锂电池样品的出厂容量Ce。
在本实施例中，样品电池选用镍钴铝NCA锂电池，可以理解，该方法也可以应用于其它电池的检测。
步骤S22，获得在预设充放电周期间隔下测试得到的镍钴铝NCA锂电池的实际容量Cn和满电
在本实施例中，在室温下采用恒流恒压的方式对镍钴铝NCA锂电池进行充放电循环，可以理解，这个步骤的执行主体不是本实施例中的电池管理系统，电池管理系统获取实际容量Cn和满电
进一步地，预设充放电周期间隔为100次。例如，每进行100次充放电循环之后获取测试得到的Cn和
步骤S23，根据实际容量Cn和出厂容量Ce计算出对应的计量SOHn。
其中，计算公式为：
可以理解，SOHn为多个，n表示第n个充放电周期间隔，例如，不同充放电周期的计量SOHn可以为：SOH1、SOH2等。
步骤S24，统计不同计量SOHn对应的满电将统计得到的不同计量SOHn以及所述不同计量SOHn对应的满电进行拟合，获得反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线。
请参阅图3，统计出满电状态下的以及SOHn，SOHn以及的分布如图4所示，将SOHn和进行拟合，获得反映电池健康度和开路电压线性关系的曲线。
电池管理系统将该曲线进行存储，用于之后的预测分析。
在此基础上，如图5所示，本发明实施例还提供了一种电池管理系统100，该电池管理系统包括采集模块1、查找模块2和判断模块3。
采集模块1用于采集实际电池包的开路电压OCVi。
由于采集模块1和图1中步骤S11的实现原理类似，因此在此不作更多说明。
查找模块2用于在所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线中查找出与采集到的开路电压OCVi对应的电池健康度SOHi。
由于查找模块2和图1中步骤S12的实现原理类似，因此在此不作更多说明。
判断模块3用于判断查找出的电池健康度SOHi是否低于健康度标准值SOHs，若查找出的电池健康度SOHi低于所述健康度标准值SOHs，生成提示信息并将所述提示信息进行发送。
由于判断模块3和图1中步骤S13的实现原理类似，因此在此不作更多说明。
可选地，该电池管理系统100还包括修改模块4，修改模块4用于获得修改所述健康度标准值SOHs的修改指令，根据所述修改指令对所述健康度标准值SOHs进行修改。
综上，本发明实施例提供的电池健康状态预测方法及电池管理系统，能够简单、快速准确地对电池健康度SOH进行预测和估算。进一步地，当电池健康度低于健康度标准值时，会生成提示信息并发送，有效避免了驾驶员在电池包的电池健康度较低的情况下继续使用，避免了安全事故的产生。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种电池健康状态预测方法，其特征在于，应用于电池管理系统，所述电池管理系统预先存储有反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线，所述方法包括：
采集实际电池包的开路电压OCVi；
在所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线中查找出与采集到的开路电压OCVi对应的电池健康度SOHi；
判断查找出的电池健康度SOHi是否低于健康度标准值SOHs，若查找出的电池健康度SOHi低于所述健康度标准值SOHs，生成提示信息并将所述提示信息进行发送。
2.根据权利要求1所述的电池健康状态预测方法，其特征在于，所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线通过以下方式得到：
获得镍钴铝NCA锂电池样品的出厂容量Ce；
获得在预设充放电周期间隔下测试得到的所述镍钴铝NCA锂电池的实际容量Cn和满电其中，n表示第n个充放电周期间隔；
根据实际容量Cn和出厂容量Ce计算出对应的计量SOHn；
统计不同计量SOHn对应的满电将统计得到的不同计量SOHn以及所述不同计量SOHn对应的满电进行拟合，获得反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线。
3.根据权利要求2所述的电池健康状态预测方法，其特征在于，根据实际容量Cn和出厂容量Ce计算出对应的计量SOHn的步骤，包括：
将所述实际容量Cn和所述出厂容量Ce带入SOHn计算公式计算得到计量SOHn，所述SOHn计算公式为：
4.根据权利要求2所述的电池健康状态预测方法，所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线为：
SOH＝0.6171×OCV-2437。
5.根据权利要求1所述的电池健康状态预测方法，其特征在于，所述方法还包括：
获得修改所述健康度标准值SOHs的修改指令；
根据所述修改指令对所述健康度标准值SOHs进行修改。
6.一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统预先存储有反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线，所述电池管理系统包括：
采集模块，用于采集实际电池包的开路电压OCVi；
查找模块，用于在所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线中查找出与采集到的开路电压OCVi对应的电池健康度SOHi；
判断模块，用于判断查找出的电池健康度SOHi是否低于健康度标准值SOHs，若查找出的电池健康度SOHi低于所述健康度标准值SOHs，生成提示信息并将所述提示信息进行发送。
7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线通过以下方式得到：
获得镍钴铝NCA锂电池样品的出厂容量Ce；
获得在预设充放电周期间隔下测试得到的所述镍钴铝NCA锂电池的实际容量Cn和满电
根据实际容量Cn和出厂容量Ce计算出对应的计量SOHn；
统计不同计量SOHn对应的满电将统计得到的不同计量SOHn以及所述不同计量SOHn对应的满电进行拟合，获得反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线。
8.根据权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理装置通过以下方式根据实际容量Cn和出厂容量Ce计算出对应的计量SOHn：
将所述实际容量Cn和所述出厂容量Ce带入SOHn计算公式计算得到计量SOHn，所述SOHn计算公式为：
9.根据权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，所述反映开路电压OCV与电池健康度SOH线性关系的曲线为：
SOH＝0.6171×OCV-2437。
10.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括修改模块；
所述修改模块用于，
获得修改所述健康度标准值SOHs的修改指令；
根据所述修改指令对所述健康度标准值SOHs进行修改。
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