CN109085513B - 一种电池内阻计算的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种电池内阻计算的方法和装置，可以通过在电池使用的过程中，先采集电池在第一时刻和第二时刻之间的电流差和电压差；再根据电流差、电压差和第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值；利用当前修正内阻值修正第一时刻的内阻值，得到第二时刻的内阻值。这样，无需将离线计算所得的内阻值看作一段时间内该电池恒定不变的内阻值，通过在电池使用的过程中，准确的计算出任意时刻的内阻值，从而可以让用户随时了解电池的状况，作出更好的电池管理策略，以便提高电池的使用寿命。

Description

一种电池内阻计算的方法和装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池内阻计算的方法和装置。

背景技术

电池作为能量的来源，其性能的好坏直接影响到使用该电池的系统(例如汽车)性能。对于电池而言，电池内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，是电池性能的重要指标，因此，需要对电池内阻进行估算，来获悉电池的性能。

目前，估算电池内阻的方法包括：采用混合动力脉冲能力特性(英文：HybridPulse Power Characteristic，简称：HPPC)实验法，先计算脉冲充放电的稳态电压与施加脉冲电流时刻的电压之间的电压差，再计算该电压差与脉冲电流的比值，得到电池内阻。该方法是只能在电池离线的状态下计算电池的内阻值。而且，其他的电池内阻估算方法，也都不能实时对电池内阻值进行估算，而且用某个离线内阻值代表电池某一阶段的内阻值。

但是，通过将某次离线电池内阻值的估算，作为直到下次离线估算之前该电池的恒定内阻值，不利于对电池性能的评价及管理，因此，为了让用户可以更好的了解电池的健康状态、荷电状态等，以便更好的管理电池、延长电池的使用寿命，目标亟待提供一种可以准确的在线计算电池内阻的方法。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是，提供一种电池内阻计算方法和装置，以使得及时电池在使用状态下，也能够在线计算出该电池当前的实时内阻，从而可以让用户随时了解电池的状况，作出更好的电池管理策略，以便提高电池的使用寿命。

第一方面，提供了一种电池内阻计算的方法，包括：

在电池使用的过程中，采集所述电池在第一时刻和第二时刻之间的电流差和电压差；

根据所述电流差、所述电压差和所述第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值；

利用所述当前修正内阻值修正所述第一时刻的内阻值，得到所述第二时刻的内阻值。

可选地，若所述电流差大于预设阈值时，执行所述根据所述电流差、所述电压差和所述第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值。

可选地，所述根据所述电流差、所述电压差和所述第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值，包括：

计算所述电流差和所述第一时刻的内阻值的乘积，作为第一计算结果；

利用所述电压差减去所述第一计算结果，得到第二计算结果；

根据所述第二计算结果，得到所述当前修正内阻值。

可选地，所述根据所述第二计算结果，得到所述当前修正内阻值，包括：

计算第二计算结果和当前增益的乘积，作为所述当前修正内阻值；

其中，所述当前增益是通过迭代系数对所述电流差进行迭代得到的。

可选地，所述当前增益具体为：

其中，K(i)为当前增益，i为第二时刻；P(i-1)为第一时刻对应的协方差，ΔI(i)为所述电流差，λ为迭代系数。

可选地，所述第二时刻的协方差为：

其中，K(i)为当前增益，i为第二时刻；P(i-1)为第一时刻对应的协方差，ΔI(i)为所述电流差，λ为迭代系数。

可选地，所述第一时刻的内阻值为所述电池出厂时的标定内阻值；或者，所述第一时刻的内阻值为前一次计算所得的内阻值。

可选地，所述利用所述当前修正内阻值修正所述第一时刻的内阻值，得到所述第二时刻的内阻值，包括：

将所述当前修正内阻值和所述第一时刻的内阻值的加和，作为所述第二时刻的内阻值。

第二方面，提供了一种电池内阻计算的装置，包括：

采集模块，用于在电池使用的过程中，采集所述电池在第一时刻和第二时刻之间的电流差和电压差；

计算模块，用于根据所述电流差、所述电压差和所述第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值；

修正模块，用于利用所述当前修正内阻值修正所述第一时刻的内阻值，得到所述第二时刻的内阻值。

可选地，若所述电流差大于预设阈值时，执行所述根据所述电流差、所述电压差和所述第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值。

可选地，计算模块，包括：

第一计算单元，用于计算所述电流差和所述第一时刻的内阻值的乘积，作为第一计算结果；

第二计算单元，用于利用所述电压差减去所述第一计算结果，得到第二计算结果；

确定单元，用于根据所述第二计算结果，得到所述当前修正内阻值。

可选地，所述确定单元，具体用于：

计算第二计算结果和当前增益的乘积，作为所述当前修正内阻值；

其中，所述当前增益是通过迭代系数对所述电流差进行迭代得到的。

可选地，所述当前增益具体为：

其中，K(i)为当前增益，i为第二时刻；P(i-1)为第一时刻对应的协方差，ΔI(i)为所述电流差，λ为迭代系数。

可选地，所述第二时刻的协方差为：

其中，K(i)为当前增益，i为第二时刻；P(i-1)为第一时刻对应的协方差，ΔI(i)为所述电流差，λ为迭代系数。

可选地，所述第一时刻的内阻值为所述电池出厂时的标定内阻值；或者，所述第一时刻的内阻值为前一次计算所得的内阻值。

可选地，所述修正模块，具体用于：

将所述当前修正内阻值和所述第一时刻的内阻值的加和，作为所述第二时刻的内阻值。

在本申请实施例中，可以通过在电池使用的过程中，先采集电池在第一时刻和第二时刻之间的电流差和电压差；再根据电流差、电压差和第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值；利用当前修正内阻值修正第一时刻的内阻值，得到第二时刻的内阻值。这样，无需将离线计算所得的内阻值看作一段时间内该电池恒定不变的内阻值，通过在电池使用的过程中，准确的计算出任意时刻的内阻值，从而可以让用户随时了解电池的状况，作出更好的电池管理策略，以便提高电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电池内阻计算的方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中步骤102的一种具体实现方式的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电池内阻计算的装置的结构示意图。

具体实施方式

随着电动汽车及混合动力汽车的普及，汽车上电池的性能受到人们的广泛关注。电池的内阻，对于电池的使用和寿命都至关重要。一般情况下，电池的内阻值越小，说明该电池的性能越好，反之，随着电池的使用，电池的内阻值会逐渐增大。

发明人经过研究发现，要想对例如汽车上的电池进行更好的管理，需要准确的知悉电池在当前使用中的内阻值，即，需要对电池的内阻进行计算。

目前，估算电池内阻的方法包括：方法一、采用HPPC实验法，先计算脉冲充放电的稳态电压与施加脉冲电流时刻的电压之间的电压差，再计算该电压差与脉冲电流的比值，得到电池内阻，该方法只能在电池离线的状态下计算电池的内阻值。方法二、获取电池的开路电压、端电压和电流，利用公式：电池内阻＝(开路电压-端电压)/电流，计算得到电池的内阻，该方法中的开路电压只有在电池停止工作并达到一定的静置时间才可以测得，即，该方法也需要在离线状态下测得。这样，只能通过将某次离线电池内阻值的估算，作为直到下次离线估算之前该电池的恒定内阻值，不利于对电池性能的评价及管理。

基于此，基于递推最小二乘法(英文：Recursive Least Square，简称：RLS)原理，本申请实施例提供了一种电池内阻计算的方法，可以在电池使用的过程中，通过电流差、电压差以及上一次计算的内阻值得到当前修正电阻值，来修正上一次计算的内阻值，得到电池当前时刻的内阻值，这样，用户可以更好的了解电池的健康状态，以便更好的管理电池从而延长电池的使用寿命。

下面结合附图，通过实施例来详细说明本申请实施例中一种电池内阻计算的方法的具体实现方式。

参见图1，图1示出了本申请实施例提供的一种电池内阻计算的方法的流程示意图，该方法具体可以包括：

步骤101，在电池使用的过程中，采集所述电池在第一时刻和第二时刻之间的电流差和电压差。

可以理解的是，在电池使用的过程中，可以通过与该电池相连的电流传感器和电压传感器，实时采集该电池的电流值和电压值。

具体实现时，在第一时刻，可以通过电流传感器采集到电流值I₁，通过电压传感器采集到电压值U₁；在第二时刻，可以通过电流传感器采集到电流值I₂，通过电压传感器采集到电压值U₂；那么，可以通过计算获得第一时刻和第二时刻之间的电流差为：ΔI＝I₂-I₁，第一时刻和第二时刻之间的电流差为：ΔU＝U₂-U₁。

其中，该第一时刻可以为前一次计算电池内阻值的时刻，或者，该第一时刻也可以为本次电池使用的起始时刻；第二时刻可以是第一时刻之后任意时间间隔下的时刻。该时间间隔可以是根据实际需求设置的时间周期。该时间间隔例如可以为2秒或者5秒。

步骤102，根据所述电流差、所述电压差和所述第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值。

可以理解的是，第一时刻的内阻值，是指前一次计算所得的电池的内阻值，可以用于计算当前修正内阻值，以及计算第二时刻的内阻值。当前修正内阻值，是指用于修正第一时刻的内阻值，使得到的当前的内阻值更加接近该电池此时的真实内阻值。

作为一种具体的实现方式，参见图2，步骤102具体可以包括：

步骤201，计算电流差和第一时刻的内阻值的乘积，作为第一计算结果；

步骤202，利用电压差减去第一计算结果，得到第二计算结果；

步骤203，根据第二计算结果，得到当前修正内阻值。

作为一种示例，可以直接将第二计算结果作为当前修正内阻值，那么，当前修正内阻值具体可以参见如下公式：

R_修＝ΔU_2-1-R₁ΔI_2-1……公式(1)

公式(1)中，ΔI_2-1为电流差，ΔU_2-1为电压差，R₁为第一时刻的内阻值，R₁ΔI_2-1为第一计算结果，ΔU_2-1-R₁ΔI_2-1为第二计算结果，也即为当前修正内阻值。

这样，直接将第二结算结果作为当前修正内阻值，既可以节约计算资源，方便快速的得到电池的内阻，也可以基本准确的修正第一时刻的内阻值，从而满足计算电池内阻的需求。

作为另一种示例，也可以对第二计算结果进行处理，得到当前修正内阻值。那么，步骤203具体可以通过引入当前增益，计算第二计算结果和当前增益的乘积，作为所述当前修正内阻值。

其中，当前增益是通过迭代系数对所述电流差进行迭代得到的。当前增益具体可以通过如下公式计算得到：

公式(2)中，K(i)为当前增益，i为第二时刻；P(i-1)为第一时刻对应的协方差，初始值P(1)可以取1×10-4，ΔI(i)为电流差，λ为迭代系数，具体实现时，λ可以取0.98。

而第二时刻的协方差P(i)又可以根据第一时刻的协方差P(i-1)、电流差ΔI(i)、第二时刻对应的当前增益K(i)以及迭代系数λ计算得到，具体可以通过如下公式计算得到：

那么，该示例中，当前修正内阻值可以表示为：

R’_修＝(ΔU_2-1-R₁ΔI_2-1)×K(i)……公式(4)

其中，ΔU_2-1-R₁ΔI_2-1为第二计算结果，R’_修为当前修正内阻值。

举例来说，假设第一时刻的内阻值为a，电流差为b，电压差为c，第一时刻的协方差为d。那么，可以根据公式(2)得到第二时刻的当前增益为K＝

第二计算结果为(c-ab)，从而可以根据公式(4)计算得到当前修正内阻值为：

这样，通过对第二结算结果进行处理获得的当前修正内阻值，比较精确，可以有效的修正第一时刻的内阻值，从而为可靠和准确的计算出当前电池的内阻值打好了数据基础。

步骤103，利用所述当前修正内阻值修正所述第一时刻的内阻值，得到所述第二时刻的内阻值。

可以理解的是，步骤103的具体实现方式可以包括：

将当前修正内阻值和所述第一时刻的内阻值相加，作为第二时刻的内阻值，即当前时刻的内阻值。

具体实现时，如果第一时刻的内阻值为电池出厂时的标定内阻值R_标，而电流差为ΔI₂-1，电压差为ΔU₂-1，当前增益为

那么，第二时刻对应的当前修正内阻值可以为：

这样，根据步骤103可以得到第二时刻的内阻值为：

在另一些可能的实现方式中，如果第一时刻的内阻值为最近一次计算所得的内阻值，那么，在计算当前时刻(即，第二时刻)的内阻值时，需要先计算上一时刻的增益对应的协方差。假设第一时刻的内阻值为R₂，第一时刻的增益为K₂，电流差为ΔI_3-2，电压差为ΔU_3-2，当前增益为K₂。那么，可以根据公式(3)计算得到该第一时刻对应的协方差：

然后，将其带入公式(2)，得到第二时刻对应的当前增益：

那么，第二时刻对应的当前修正内阻值可以是

这样，根据步骤103可以得到第二时刻的内阻值为：

需要说明的是，考虑到实际情况中，使用该电池的系统(例如汽车)的处理器的资源处理压力和用户需求，可以预设更新电池的内阻值的触发条件，只有当满足该预设的触发条件的情况下，系统才认为该电池的内阻值需要被更新。

考虑到第一时刻和第二时刻之间的电流差的大小，可以表示当前修正内阻值对第一时刻的电阻值的修正结果的有效性和准确性，如果第一时刻和第二时刻之间的电流差很小，说明当前修正内阻值对第一时刻的电阻值的修正意义不大，即，第二时刻相对第一时刻电池的内阻变化不大，对电池内阻的再次计算的实际意义较小；反之，如果第一时刻和第二时刻之间的电流差很大，超过了某个预设阈值，说明有必要利用当前修正内阻值对第一时刻的电阻值进行修正，即，第二时刻相对第一时刻电池的内阻变化较大，对电池内阻的再次计算具有实际的意义。

作为一个示例，预先设置有预设阈值，该预设阈值为进行电池内阻值更新计算时电流差所允许的最小值。若电流差大于预设阈值时，说明满足了电池内阻值更新计算的条件，此时，可以通过执行步骤102和步骤103，计算当前修正内阻值并利用当前修正内阻值修正最近一次计算所得内阻值，得到当前电池的内阻值；若电流差不大于预设阈值时，说明此次采集到的电流变化较小，未能满足电池内阻值更新计算的条件，此时，可以不执行步骤102和步骤103，那么，该次得到的电池内阻值可以是最近一次计算得到的电池内阻值。

需要说明的是，还可以预先设置采集电流差和电压差的时间间隔(例如2秒或者5秒)，通过预设时间间隔采集的电流差和电压差，缓解该电池的系统(例如汽车)的处理器的资源处理压力，无需实时对电池的电流和电压进行采集并计算内阻值。

举例来说，假设某电池第一次使用T1时，电池内阻为电池出厂时的标定内阻值R_标，预设时间间隔为5秒，那么，第二时刻T2，采集到电流差为ΔI_2-1，电压差为ΔU_2-1，当前增益为

且判定ΔI_2-1大于预设阈值，那么，第二时刻对应的当前修正内阻值可以为：

这样，根据步骤103可以得到第二时刻T2的内阻值为：

在距离T2时刻5秒的下一个第二时刻(下文中称为第三时刻T3)时，可以电流差为ΔI_3-2，电压差为ΔU_3-2，且判定ΔI_3-2大于预设阈值，此时，可以根据公式(3)计算得到该T2时刻对应的协方差：

然后，将其带入公式(2)，得到T3时刻对应的当前增益：

那么，T3时刻对应的当前修正内阻值可以是R_修3＝(ΔU_3-2-R₂ΔI_3-2)×K₃，这样，根据步骤103可以得到T3时刻的内阻值为：R₃＝R_修3+R₂＝R₂+(ΔU_3-2-R₂ΔI_3-2)×K₃。

在距离T3时刻5秒的下一个第二时刻(下文中称为第4时刻T4)时，可以电流差为ΔI_4-3，电压差为ΔU_4-3，且判定ΔI_4-3不大于预设阈值，此时，可以不进行步骤102和步骤103；并且，等距离T4时刻5秒的下一个第二时刻T5，再执行本申请实施例的技术方案，对电池内阻进行在线计算。

由此可见，在本申请实施例中，可以通过在电池使用的过程中，先采集电池在第一时刻和第二时刻之间的电流差和电压差；再根据电流差、电压差和第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值；利用当前修正内阻值修正第一时刻的内阻值，得到第二时刻的内阻值。这样，无需将离线计算所得的内阻值看作一段时间内该电池恒定不变的内阻值，通过在电池使用的过程中，准确的计算出任意时刻的内阻值，从而可以让用户随时了解电池的状况，作出更好的电池管理策略，以便提高电池的使用寿命。

相应的，本申请实施例还提供了一种电池内阻计算的装置，参见图3，该装置具体可以包括：

采集模块301，用于在电池使用的过程中，采集所述电池在第一时刻和第二时刻之间的电流差和电压差；

计算模块302，用于根据所述电流差、所述电压差和所述第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值；

修正模块303，用于利用所述当前修正内阻值修正所述第一时刻的内阻值，得到所述第二时刻的内阻值。

可选地，若所述电流差大于预设阈值时，执行所述根据所述电流差、所述电压差和所述第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值。

可选地，计算模块302，包括：

第一计算单元，用于计算所述电流差和所述第一时刻的内阻值的乘积，作为第一计算结果；

第二计算单元，用于利用所述电压差减去所述第一计算结果，得到第二计算结果；

确定单元，用于根据所述第二计算结果，得到所述当前修正内阻值。

可选地，所述确定单元，具体用于：

计算第二计算结果和当前增益的乘积，作为所述当前修正内阻值；

其中，所述当前增益是通过迭代系数对所述电流差进行迭代得到的。

可选地，所述当前增益具体为：

其中，K(i)为当前增益，i为第二时刻；P(i-1)为第一时刻对应的协方差，ΔI(i)为所述电流差，λ为迭代系数。

可选地，所述第二时刻的协方差为：

其中，K(i)为当前增益，i为第二时刻；P(i-1)为第一时刻对应的协方差，ΔI(i)为所述电流差，λ为迭代系数。

可选地，所述第一时刻的内阻值为所述电池出厂时的标定内阻值；或者，所述第一时刻的内阻值为前一次计算所得的内阻值。

可选地，所述修正模块303，具体用于：

将所述当前修正内阻值和所述第一时刻的内阻值的加和，作为所述第二时刻的内阻值。

上述描述为一种电池内阻计算的装置的相关描述，其中，具体实现方式以及达到的效果，可以参见图1所示的一种电池内阻计算的方法实施例的描述，这里不再赘述。

本申请实施例中提到的“第一时刻”、“第一计算结果”等名称中的“第一”只是用来做名字标识，并不代表顺序上的第一。该规则同样适用于“第二”等。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(英文：read-only memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如路由器等网络通信设备)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，并非用于限定本申请的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种电池内阻计算的方法，其特征在于，包括：

在电池使用的过程中，采集所述电池在第一时刻和第二时刻之间的电流差和电压差；

计算所述电流差和所述第一时刻的内阻值的乘积，作为第一计算结果；

利用所述电压差减去所述第一计算结果，得到第二计算结果；

计算所述第二计算结果和当前增益的乘积，作为当前修正内阻值，其中，所述当前增益是通过迭代系数对所述电流差进行迭代得到的；

利用所述当前修正内阻值修正所述第一时刻的内阻值，得到所述第二时刻的内阻值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

若所述电流差大于预设阈值时，执行所述根据所述电流差、所述电压差和所述第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前增益具体为：

其中，K(i)为所述当前增益，i为所述第二时刻；P(i-1)为所述第一时刻对应的协方差，ΔI(i)为所述电流差，λ为所述迭代系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二时刻的协方差为：

其中，K(i)为所述当前增益，i为所述第二时刻；P(i-1)为所述第一时刻对应的协方差，ΔI(i)为所述电流差，λ为所述迭代系数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时刻的内阻值为所述电池出厂时的标定内阻值；或者，所述第一时刻的内阻值为前一次计算所得的内阻值。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于，所述利用所述当前修正内阻值修正所述第一时刻的内阻值，得到所述第二时刻的内阻值，包括：

将所述当前修正内阻值和所述第一时刻的内阻值的加和，作为所述第二时刻的内阻值。

7.一种电池内阻计算的装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于在电池使用的过程中，采集所述电池在第一时刻和第二时刻之间的电流差和电压差；

计算模块，用于根据所述电流差、所述电压差和所述第一时刻的内阻值，计算当前修正内阻值；

修正模块，用于利用所述当前修正内阻值修正所述第一时刻的内阻值，得到所述第二时刻的内阻值；

其中，所述计算模块，包括：

第一计算单元，用于计算所述电流差和所述第一时刻的内阻值的乘积，作为第一计算结果；

第二计算单元，用于利用所述电压差减去所述第一计算结果，得到第二计算结果；

确定单元，用于计算所述第二计算结果和当前增益的乘积，作为当前修正内阻值，其中，所述当前增益是通过迭代系数对所述电流差进行迭代得到的。

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