CN109061511B

CN109061511B - 一种电池管理系统中实时计算电池单体soh的方法

Info

Publication number: CN109061511B
Application number: CN201811098454.1A
Authority: CN
Inventors: 张广栋
Original assignee: Suzhou Aisikong Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Aisikong Technology Co ltd
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: CN109061511A

Abstract

本发明公开了一种电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对电池单体采样获取电池寿命开始时的内阻R_n1、寿命终了时的内阻R_EOLn、正常使用时任意时刻的内阻R，并由内阻计算法得到电池的SOH₁；2)在电池单体整个寿命周期T内对电池单体进行充电时间T₁及放电时间T₂的累加，并根据电池的充放电电流大小对其进行权重赋值，并由周期计算法得到电池的SOH₂；3)由步骤1)和步骤2)中的SOH₁和SOH₂，计算得到电池单体的SOH。其能够实时、准确的反馈SOH，有效提高电池单体的使用寿命。

Description

一种电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法

技术领域

本发明涉及SOH，具体涉及一种电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法。

背景技术

作为电动汽车三电(电池、电机、电控)之一的动力电池，由大量的电池单体通过串并联组合而成。由于每个电池单体的特性都不一致，因此在长期的使用过程中，随着电池寿命的衰减，正确估计每个电池单体的健康状态SOH(State Of Health,电池健康度，可以理解为电池当前的容量与出厂容量的百分比)从而进行正确的管理，可以有效延长其使用寿命。目前存在的SOH计算方法均较为单一，无法实时反馈SOH，且其准确性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其能够实时、准确的反馈SOH，有效提高电池单体的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对电池单体采样获取电池寿命开始时的内阻R_n1、寿命终了时的内阻R_EOLn、正常使用时任意时刻的内阻R，并由内阻计算法得到电池的SOH₁；

2)在电池单体整个寿命周期T内对电池单体进行充电时间T₁及放电时间T₂的累加，并根据电池的充放电电流大小对其进行权重赋值，并由周期计算法得到电池的SOH₂；

3)由步骤1)和步骤2)中的SOH₁和SOH₂，计算得到电池单体的SOH。

作为优选的，所述步骤3)中SOH的计算公式为：

SOH＝KSOH₁+(1-K)SOH₂

其中K为比例因子。

作为优选的，所述周期计算法计算SOH₂的公式为：

SOH₂＝(T-K₁T₁+K₂T₂)/T

其中K₁为充电时的电流系数，K₂为放电时的电流系数。

作为优选的，所述内阻计算法计算SOH₁的公式为：

SOH₁＝(R_EOLn-R)/(R_n1-R)。

作为优选的，所述内阻R_n1的采样获取方法为：

在电池模组寿命开始时，即模组电流为0时通过电池采样单元采集电池单体n电压V_n1，通过查SOC-OCV曲线可得到此时该电池单体n的核电状态为SOC_n1；以1C倍率恒流给模组充电，通过电池采样单元采集电池单体n的端电压V_n2，则可以得到在寿命开始时电池单体n的内阻：

R_n1＝(V_n2-V_n1)/1C

其中C为电池的额定容量。

作为优选的，所述内阻R_EOLn的采样获取方法为：

根据电池厂家提供的电池单体数据进行老化试验，并对电池内阻进行测量，以得到电池单体在寿命终了时的内阻R_EOLn。

作为优选的，所述内阻R的采样获取方法为：

A.在整个电池寿命周期内，通过充放电检测t₁时刻的系统电流I₁；主控模块控制采样模块进入特定采样模式，对指定单体电池的电压进行快速采样得到V₁；

B.依照A中所述步骤可得到在t₂时刻的系统电流I₂和电池单体的电压V₂；

C.由步骤A和步骤B得到t₁～t₂时间段的电池单体的内阻R，公式为：

R＝(V₁-V₂)/(I₁-I₂)。

作为优选的，所述t₁时刻指定的电池单体的采样电流I₁和采样电压V₁具有同时性。

作为优选的，所述t₁和t₂的时间间隔△t内电池SOC的变化不超过0.05％。

作为优选的，所述I₁和I₂的电流变化△I不低于0.3C。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过内阻计算法得到的SOH₁是电池单体本身对SOH的体现，对整体趋势的反馈较为准确。

2、本发明通过周期计算法得到的SOH₂是外在各种条件进行复杂叠加后最终体现在电池单体SOH上的，其模型简单，对实时突变的条件不敏感。

3、本发明通过权衡SOH₁和SOH₂后，最终得到的SOH不管从整体反馈上还是实时反馈上都有极为准确的体现。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还能够根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。

实施例

参照图1所示，本发明公开了一种电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其步骤如下：

1)对电池单体采样获取电池寿命开始时的内阻R_n1、寿命终了时的内阻R_EOLn、正常使用时某个时刻的内阻R，并由此计算得到电池的SOH₁，公式为：

SOH₁＝(R_EOLn-R)/(R_n1-R)

2)在电池单体整个寿命周期T内对电池单体进行充电时间T₁及放电时间T₂的累加，并根据电池的充放电电流大小对其进行权重赋值，由此计算得到电池的SOH₂，公式为：

SOH₂＝(T-K₁T₁+K₂T₂)/T

其中K₁为充电时的电流系数，K₂为放电时的电流系数。

3)由步骤1)和步骤2)中的SOH₁和SOH₂，即可得到电池单体的SOH，公式为：

SOH＝KSOH₁+(1-K)SOH₂

其中K为比例因子。

本实施例一个优选的实施方式是：

1)在电池模组寿命开始时，即模组电流为0时通过电池采样单元采集电池单体n电压V_n1，通过查表法(SOC-OCV曲线)可得到此时该电池单体n的核电状态为SOC_n1；以1C倍率恒流给模组充电，通过电池采样单元采集电池单体n的端电压V_n2，则可以得到在寿命开始时电池单体n的内阻：

R_n1＝(V_n2-V_n1)/1C

其中C为电池的额定容量。在电池模组寿命开始时即进行采样，避免各种工况造成的影响，数据可靠性高。

可以依据上述方法，分别对0.1C、0.2C、0.3C、0.4C、0.5C、0.6C、0.7C、0.8C、0.9C进行充放电操作，从而根据上式得到电池单体n在不同充放电倍率下的电池内阻初始值。也可以任意确定充放电倍率进行内阻初始值的测定。测定不同充放电倍率下的内阻初始值，能够提高测试方法的通用性和准确性。

2)根据电池厂家提供的电池单体数据进行老化试验，并对电池内阻进行测量，从而得到电池单体在寿命终了时的内阻R_EOLn。通过现有数据获得寿命终了时的内阻，而不用使电池实际进入寿命终了，缩短了数据获取时间，实用性强。

3)在整个电池寿命周期内，通过充放电检测t₁时刻的系统电流I₁；主控模块控制采样模块进入特定采样模式，从而对指定单体电池的电压进行快速采样得到V₁，以保证在t₁时刻指定的电池单体电流采样和电压采样的同时性。

4)依照3)中所述步骤可得到在t₂时刻的系统电流I₂和电池单体的电压V₂。其中t₁和t₂的时间间隔△t内电池SOC的变化不超过0.05％。I₁和I₂的电流变化△I不低于0.3C。

7)由步骤3)和步骤4)得到t₁～t₂时间段的电池单体的内阻R，公式为：

R＝(V₁-V₂)/(I₁-I₂)

通过在电池单体整个寿命周期内的任意时间获取电压、电流值，能够实时、准确的获取电池单体当前的内阻，从而保证输出SOH数据的准确性。

8)则能够得到内阻计算法的SOH₁，公式为：

SOH₁＝(R_EOLn-R)/(R_n1-R)

9)同时，在电池整个寿命周期内对电池的充放电时间进行累加，根据电池的充放电电流的大小对其进行权重赋值，则可以得到周期计算法的SOH₂，公式为：

SOH₂＝(T-K₁T₁+K₂T₂)/T

其中T为电池的寿命周期，T₁为充电时间，T₂为放电时间，K₁为充电时的电流系数，K₂为放电时的电流系数。周期计算法将电池单体的充放电时间和使用寿命考量在内，并依据充放电电流的大小对充放电时间进行权重配比，其合理有效的反应了电池在正常使用过程中SOH的变化，而不用考虑外在的无数种影响因素，大大简化了处理流程。

10)则按照内阻计算法的SOH1和周期计算法的SOH2，能够得到电池单体的SOH，公式为：

SOH＝KSOH₁+(1-K)SOH₂

其中K为比例因子。

内阻计算法得到的SOH₁是电池单体本身对SOH的体现，对整体趋势的反馈较为准确，但电池单体的内阻一般较小，其对实时突变的条件较为敏感，波动较大；周期计算法得到的SOH₂是外在各种条件进行复杂叠加后最终体现在电池单体SOH上的，其模型简单，对实时突变的条件不敏感，但整体趋势既定，容易出现偏差。而通过权衡SOH₁和SOH₂后，最终得到的SOH不管从整体反馈上还是实时反馈上都有极为准确的体现。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理能够在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对电池单体采样获取电池寿命开始时的内阻Rn1、寿命终了时的内阻REOLn、正常使用时任意时刻的内阻R，并由内阻计算法得到电池的SOH1；

2)在电池单体整个寿命周期T内对电池单体进行充电时间T1及放电时间T2的累加，并根据电池的充放电电流大小对其进行权重赋值，并由周期计算法得到电池的SOH2；其中，计算SOH2的公式为：

SOH2＝(T-K1T1+K2T2)/T，K1为充电时的电流系数，K2为放电时的电流系数；

3)由步骤1)和步骤2)中的SOH1和SOH2，计算得到电池单体的SOH。

2.如权利要求1所述的电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其特征在于，所述步骤3)中SOH的计算公式为：

SOH＝KSOH1+(1-K)SOH2；其中K为比例因子。

3.如权利要求1所述的电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其特征在于，所述内阻计算法计算SOH1的公式为：

SOH1＝(REOLn-R)/(Rn1-R)。

4.如权利要求3所述的电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其特征在于，所述内阻Rn1的采样获取方法为：

在电池模组寿命开始时，即模组电流为0时通过电池采样单元采集电池单体n电压Vn1，通过查SOC-OCV曲线可得到此时该电池单体n的核电状态为SOCn1；以1C倍率恒流给模组充电，通过电池采样单元采集电池单体n的端电压Vn2，则可以得到在寿命开始时电池单体n的内阻：

Rn1＝(Vn2-Vn1)/1C；其中C为电池的额定容量。

5.如权利要求3所述的电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其特征在于，所述内阻REOLn的采样获取方法为：

根据电池厂家提供的电池单体数据进行老化试验，并对电池内阻进行测量，以得到电池单体在寿命终了时的内阻REOLn。

6.如权利要求3所述的电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其特征在于，所述内阻R的采样获取方法为：

A.在整个电池寿命周期内，通过充放电检测t1时刻的系统电流I1；主控模块控制采样模块进入特定采样模式，对指定单体电池的电压进行快速采样得到V1；

B.依照A中所述步骤可得到在t2时刻的系统电流I2和电池单体的电压V2；

C.由步骤A和步骤B得到t1～t2时间段的电池单体的内阻R，公式为：

R＝(V1-V2)/(I1-I2)。

7.如权利要求6所述的电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其特征在于，所述t1时刻指定的电池单体的采样电流I1和采样电压V1具有同时性。

8.如权利要求6所述的电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其特征在于，所述t1和t2的时间间隔△t内电池SOC的变化不超过0.05％。

9.如权利要求6所述的电池管理系统中实时计算电池单体SOH的方法，其特征在于，所述I1和I2的电流变化△I不低于0.3C。