CN109143099B - 一种预估电池系统健康状况的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种预估电池系统健康状况的方法，包括：监测电池系统的温度、电流和电压；所述电池系统是由至少两个所述单体电池以串联和/或并联的方式组成；根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据；根据所述电池数据，计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减；根据所述电池数据和所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，计算所述电池系统的系统容量衰减；根据所述电池系统的系统容量衰减，计算所述电池系统的健康状况。本发明可以预估电池系统实时的容量衰减，得出实时的电池的健康状况，从而预测电池系统的实际循环寿命。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种预估电池健康状况的方法及装置。
背景技术
随着环境的不断恶化，人们越来越重视环境的保护。汽车虽然是人们生活中必不可少的交通工具，但也是造成环境污染的重要帮凶，因此，人们研发出电动汽车来代替传统汽车。电动汽车一经面世，就因噪音小、加速快、节能环保等优点被人们熟知，但电动汽车也就有一些缺点，比如充电难等，其中最大的难题是怎样预估电池的健康状况。如果可以预估电池的健康状况就可以预测电池的实际循环寿命，进而可以及时提醒人们更换电池，避免意外的发生。
电池的健康状况(State ofHealth，SOH)表示了电池容量、健康度、性能状态和寿命的信息。预估电池的健康状况的现有方法是利用电池内阻与电池健康状况的关系，通过监测电池内阻，得到电池的健康状况。一般电池内阻是通过在电池两极加正弦小电流信号测得电压响应，再利用电压和电流的幅值做比得到的。
但是，当电池的健康状况变化很大，而电池内阻变化很小，而电池内阻又是小信号，很难准确测量，所以很难准确得到电池健康状况的变化。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种预估电池系统健康状况的方法及装置，以解决无法准确得到电池健康状况的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种预估电池系统健康状况的方法，包括：
监测电池系统的温度、电流和电压；所述电池系统是由至少两个所述单体电池以串联和/或并联的方式组成；
根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据；
根据所述电池数据，计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减；
根据所述电池数据和所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，计算所述电池系统的系统容量衰减；
根据所述电池系统的系统容量衰减，计算所述电池系统的健康状况。
可选的，所述监测所述电池系统的温度、电流和电压之前，还包括：
判断所述电池系统的出厂累计时间是否大于所述电池系统标定的累计工作周期；所述出厂累计时间为从所述电池系统出厂到当前的时间；
如果所述电池系统的出厂累计时间大于所述电池系统标定的累计工作周期，对系统容量衰减系数进行修正，之后，执行监测所述电池系统的温度、电流和电压这一步骤，并继续向下进行；
如果所述电池系统的出厂累计时间小于所述电池系统标定的累计工作周期，执行监测所述电池系统的温度、电流和电压的变化这一步骤，并继续向下进行。
可选的，所述根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据，包括：
根据所述电池系统的电流，计算得到所述电池系统的剩余电量；
根据所述电池系统的温度、电流、电压以及组成所述电池系统的各个单体电池的串并联关系，计算得到所述标称容量下的单体电池的温度、电流和电压；
根据所述电池系统的剩余电量，计算所述电池系统的放电深度；其中，所述电池系统的放电深度为所述标称容量下的单体电池的放电深度；
根据所述标称容量下的单体电池的温度、电流、电压、放电深度和剩余电量，获取所述标称容量下的单体电池的温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数；
根据所述电池系统的温度、电流和电压，获取所述电池系统的温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
可选的，所述根据所述电池数据，计算得到所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，包括：
将所述标称容量下的单体电池的放电深度、温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数，分别代入公式
计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减；
式中，x是标称容量下的单体电池的放电深度，
是标称容量下的单体电池的单体容量衰减系数，Ct是标称容量下的单体电池的温度系数，CI是标称容量下的单体电池的充放电系数，i是一个驾驶工况或一个时间段。
可选的，所述根据所述电池数据，计算得到所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减之后，还包括：
根据单体电池的差异性，对所述电池系统的系统容量衰减系数进行修正；所述单体电池的差异性是根据均衡模块工作的频率、电流和电压以及所述均衡模块的数量判断得到的。
可选的，所述根据所述电池数据和所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，计算所述电池系统的系统容量衰减，包括：
将所述电池系统的放电深度、温度系数、充放电系数、系统容量衰减系数、串联数目和并联数目，分别带入公式
计算得到所述电池系统的系统容量衰减；
式中，QC是标称容量下的单体电池的单体容量衰减，x是所述电池系统的放电深度，
是所述电池系统的容量衰减系数，nP是并联数，nS是串联数，Ct是所述电池系统的温度系数，CI是所述电池系统的充放电系数，i是一个驾驶工况或一个时间段。
可选的，所述根据所述电池系统的系统容量衰减，计算所述电池系统的健康状况，包括：
将所述电池系统的系统容量衰减和系统额定容量，分别带入公式SOH＝(Q-QP)/Q×100％，计算得到所述电池系统的健康状况；
式中，Q是所述电池系统的额定容量，QP是所述电池系统的系统容量衰减。
一种预估电池系统健康状况的装置，包括：
监测单元，用于监测电池系统的温度、电流和电压；所述电池系统是由至少两个所述单体电池以串联和/或并联的方式组成；
获取单元，用于根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据；
第一计算单元，用于根据所述电池数据，计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减；
第二计算单元，用于根据所述电池数据和所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，计算所述电池系统的系统容量衰减；
第三计算单元，用于根据所述电池系统的系统容量衰减，计算所述电池系统的健康状况。
可选的，还包括：
判断单元，用于判断所述电池系统的出厂累计时间是否大于所述电池系统标定的累计工作周期；所述出厂累计时间为从所述电池系统出厂到当前的时间；
第一修正单元，用于如果所述判断单元判断出所述电池系统的出厂累计时间大于所述电池系统标定的累计工作周期，对系统容量衰减系数进行修正；
其中，所述监测单元，还用于在所述判断单元判断出所述电池系统的出厂累计时间小于所述电池系统标定的累计工作周期，以及所述第一修正单元对系统容量衰减系统修正后回到所述监测单元，执行工作。
可选的，所述获取单元，包括：
剩余电量计算单元，用于根据所述电池系统的电流，计算得到所述电池系统的剩余电量；
温度电流电压计算单元，用于根据所述电池系统的温度、电流、电压以及组成所述电池系统的各个单体电池的串并联关系，计算得到所述标称容量下的单体电池的温度、电流和电压；
放电深度计算单元，用于根据所述电池系统的剩余电量，计算所述电池系统的放电深度；其中，所述电池系统的放电深度为所述标称容量下的单体电池的放电深度；
第一获取子单元，用于根据所述标称容量下的单体电池的温度、电流、电压、放电深度和剩余电量，获取所述标称容量下的单体电池的温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数；
第二获取子单元，用于根据所述电池系统的温度、电流和电压，获取所述电池系统的温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
可选的，所述第一计算单元，包括：
第一公式单元，用于将所述单体电池的放电深度、温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数，分别代入公式
式中，x是标称容量下的单体电池的放电深度，
是标称容量下的单体电池的单体容量衰减系数，Ct是标称容量下的单体电池的温度系数，CI是标称容量下的单体电池的充放电系数，i是一个驾驶工况或一个时间段。
可选的，还包括：
第二修正单元，用于根据单体电池的差异性，对所述电池系统的系统容量衰减系数进行修正；所述单体电池的差异性是根据均衡模块工作的频率、电流和电压以及所述均衡模块的数量判断得到的。
可选的，所述第二计算单元，包括：
第二公式单元，用于将所述电池系统的放电深度、温度系数、充放电系数、系统容量衰减系数、串联数目和并联数目，分别带入公式
式中，QC是标称容量下的单体电池的单体容量衰减，x是所述电池系统的放电深度，
是所述电池系统的容量衰减系数，nP是并联数，nS是串联数，Ct是所述电池系统的温度系数，CI是所述电池系统的充放电系数，i是一个驾驶工况或一个时间段。
可选的，所述第三计算单元，包括：
第三公式单元，用于将所述电池系统的系统容量衰减和系统额定容量，分别带入公式SOH＝(Q-QP)/Q×100％；
式中，Q是所述电池系统的额定容量，QP是所述电池系统的系统容量衰减。
相对于现有技术而言，本申请采用基于单体电池寿命预估电池系统健康状况方法，先计算单体电池的单体容量衰减，再根据单体电池的单体容量衰减计算电池系统的容量衰减，最后计算出电池系统的健康状况，所以，根据得到的电池系统的健康状态，可以预测电池系统的实际循环寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种预估电池系统健康状况的方法的具体流程图；
图2为本发明实施例中步骤S120根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据的具体流程图；
图3为本发明实施例中九个单体电池的连接关系的示意图；
图4为本发明另一实施例提供的一种预估电池系统健康状况的方法的具体流程图；
图5为本发明另一实施例提供的一种预估电池系统健康状况的装置的示意图；
图6为本发明另一实施例提供的一种预估电池系统健康状况的装置的示意图；
图7为本发明另一实施例提供的一种预估电池系统健康状况的装置的示意图。
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、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
现有技术中，是利用电池内阻与电池的健康状态(State ofHealth，SOH)关系，通过测量得到电池内阻，进而得到电池SOH。
而现有技术中常用的测量电阻的方法是交流注入法；所谓交流注入法就是在电池两端施加正弦交流小电流信号，测量其电压响应，通过响应电压与施加电流的幅值之比求出电池内阻。
但是由于电池内阻与电池SOH的关系呈现高度非线性，并且电池内阻是小信号，很难准确测量，因此很难准确测量电池SOH值。
所以，本发明实施例提供一种预估电池系统健康状况的方法及装置，以解决无法准确得到电池健康状况的问题。
本发明实施例提供一种预估电池系统健康状况的方法，具体流程图如图1所示，包括：
S110、监测电池系统的温度、电流和电压。
其中，所述电池系统由至少两个所述单体电池以串联和/或并联的方式组成。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
将一个驾驶循环分解为加速阶段、匀速阶段和制动阶段，监测各阶段的所述电池系统的温度、电流和电压。
需要说明的是，由于路况的不同，可能出现多个加速阶段、匀速阶段和制动阶段，但可以将多个加速阶段合并成加速阶段，将多个匀速阶段合并成匀速阶段，将多个制动阶段合并成制动阶段。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的另一种实施方式，包括：
将一个驾驶循环分解为三个时间段，分别监测三个时间段的电池系统的温度、电流和电压。
需要说明的是，所述三个时间段中可以不是连续的时间，可以是几个不连续的时间段合并成的。
需要说明的是，在电池系统工作时，在一个驾驶循环中，可以分解为不同的时间段，本实施例仅以三个时间段为例，将一个驾驶循环分解为多个时间段也在本发明保护的范围内。
S120、根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据。
其中，电池数据包括标称容量下的单体电池的温度、电流、放电深度、温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数，以及所述电池系统的剩余电量、放电深度、温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
可选地，对应分解得到的各个阶段，分别根据监测的电池系统的温度、电流和电压，获得其对应的电池数据。
同样，可选地，对应一个驾驶循环被分解得到的每一个时间段所监测的电池系统的温度、电流和电压，获得其对应的电池数据。
S130、根据所述电池数据，计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减。
所述标称容量下的单体电池就是实际容量为标称容量的电池，为了更清楚的说明，假设一个单体电池的标称容量为100Ah，而他的实际容量也为100Ah，则所述单体电池为标称容量下的单体电池。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
将所述标称容量下的单体电池的放电深度、温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数，分别代入公式
计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减。
式中，x是标称容量下的单体电池的放电深度，
是标称容量下的单体电池的单体容量衰减系数，Ct是标称容量下的单体电池的温度系数，CI是标称容量下的单体电池的充放电系数，i是用一个数字代表一个驾驶工况或一个时间段。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
将一个驾驶循环分解为加速阶段、匀速阶段和制动阶段，分别将各阶段的所述标称容量下的单体电池的放电深度、单体容量衰减系数、温度系数和充放电系数带入公式，计算得到所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减。
需要说明的是，由于路况的不同，可能出现多个加速阶段、匀速阶段和制动阶段，但可以将多个加速阶段合并成加速阶段，将多个匀速阶段合并成匀速阶段，将多个制动阶段合并成制动阶段。
需要说明的是，i代表的意思是各工况的；分别用i＝1代表加速，则f1为加速阶段对应的函数；用i＝2代表匀速，则f1为匀速阶段对应的函数；i＝3代表制动，则f3为加速阶段对应的函数。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
将一个驾驶循环分解为三个时间段在分别将各阶段的所述标称容量下的单体电池的放电深度、单体容量衰减系数、温度系数和充放电系数带入公式，计算得到所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减。
需要说明的是，所述三个时间段中可以不是连续的时间，可以是几个不连续的时间段合并成的。
需要说明的是，i代表的意思是各时间段，分别用i＝1代表第一个时间段，则f1为第一个时间段对应的函数；用i＝2代表第二个时间段，则f1为第二个时间段对应的函数；i＝3代表第三个时间段，则f3为第三个时间段对应的函数。
S140、根据所述电池数据和所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，计算所述电池系统的系统容量衰减。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
将所述电池系统的放电深度、温度系数、充放电系数、系统容量衰减系数、串联数目和并联数目，分别带入公式
计算得到所述电池系统的系统容量衰减。
式中，QC是标称容量下的单体电池的单体容量衰减，x是所述电池系统的放电深度，
是所述电池系统的容量衰减系数，nP是并联数，nS是串联数，Ct是所述电池系统的温度系数，CI是所述电池系统的充放电系数，i用一个数字代表一个驾驶工况或一个时间段。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
将一个驾驶分解为加速阶段、匀速阶段和制动阶段，分别将各阶段的所述电池系统的放电深度、温度系数和充放电系数以及各阶段对应的单体容量衰减带入公式，计算得到所述电池系统的系统容量衰减。
需要说明的是，在各阶段的并联数nP、串联数nS都相同，所以不用加以区分。
需要说明的是，由于路况的不同，可能出现多个加速阶段、匀速阶段和制动阶段，但可以将多个加速阶段合并成加速阶段，将多个匀速阶段合并成匀速阶段，将多个制动阶段合并成制动阶段。
需要说明的是，i代表的意思是各工况的；分别用i＝1代表加速，则f1为加速阶段对应的函数；用i＝2代表匀速，则f1为匀速阶段对应的函数；i＝3代表制动，则f3为加速阶段对应的函数。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
将一个驾驶循环分解为三个时间段，在分别将各阶段的所述电池系统的放电深度、温度系数和充放电系数以及对应的单体容量衰减带入公式，计算得到所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减。
需要说明的是，在各阶段的并联数nP、串联数nS都相同，所以不用加以区分。
需要说明的是，所述三个时间段中可以不是连续的时间，可以是几个不连续的时间段合并成的。
需要说明的是，i代表的意思是各时间段，分别用i＝1代表第一个时间段，则f1为第一个时间段对应的函数；用i＝2代表第二个时间段，则f1为第二个时间段对应的函数；i＝3代表第三个时间段，则f3为第三个时间段对应的函数。
S150、根据所述电池系统的系统容量衰减，计算所述电池系统的健康状况。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
将所述电池系统的系统容量衰减和系统额定容量，分别带入公式SOH＝(Q-QP)/Q×100％，计算得到所述电池系统的健康状况。
式中，Q是所述电池系统的额定容量，QP是所述电池系统的系统容量衰减。
本发明通过标称容量下的单体电池的单体容量衰减规律，预估电池系统的实时容量衰减，得出实时的电池系统的健康状态，从而预测电池系统的实际循环寿命。
可选地，其中，步骤S120根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据的具体流程如图2所示，包括：
S210、根据所述电池系统的电流，计算得到所述电池系统的剩余电量。
其中，所述电池系统的剩余电量的计算方法通常采用安时计算方法，安时计算方法如下：
为了能更加清楚的介绍，假设电池系统在完全充电状态下的电量为U，电池系统放电过程中的电流为I(t),电池系统的放电时间为t；时间为T时，电池系统消耗的电量
所以电池系统的剩余电量SOC＝(U-U0)/U×100％。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
根据所述各阶段的所述电池系统的电流，计算得到各阶段所述电池系统的剩余电量。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
根据各时间段的所述电池系统的电流，计算得到各时间段所述电池系统的剩余电量。
S220、根据所述电池系统的温度、电流、电压以及组成所述电池系统的各个单体电池的串并联关系，计算得到所述标称容量下的单体电池的温度、电流和电压。
其中，由于电池系统的各个位置的温度不同所以不能监测任何一个组成系统的单体电池的温度来代表标称容量下的温度，所以取组成电池系统的全部单体电池温度的平均值来代表标称容量下的单体电池的温度，故可以用系统的温度来代替。
其中，由于组成电池系统的各个单体电池存在差异，所以不能监测任何一个组成电池系统的单体电池的电流和电压来代表标称容量下的温度，所以取组成电池系统的全部单体电池的电流和电压的平均值来代表标称容量下的单体电池的电流和电压，故可以利用组成电池系统的各个单体电池的串并联关系以及电池系统的电流和电压来计算组成电池系统的电流和电压的平均值，即标称容量下的单体电池的电流和电压。
为了更清楚的说明计算标称容量下的单体电池的电流和电压的过程，假设电池系统的电压为V，电流为I，串并联关系为：九个单体电池平均分为三组，每组三个，同组的三个单体电池串联，三组之间为并联关系，如图3所示，每个单体电池的电压为V单＝V/3，每个单体电池的电流为I单＝I/3。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
根据所述各阶段的所述电池系统的温度、电流、电压以及组成所述电池系统的各个单体电池的串并联关系，计算得到所述各阶段的所述标称容量下的单体电池的温度、电流和电压。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
根据所述各时间段的所述电池系统的温度、电流、电压以及组成所述电池系统的各个单体电池的串并联关系，计算得到所述各时间段的所述标称容量下的单体电池的温度、电流和电压。
S230、根据所述电池系统的剩余电量，计算所述电池系统的放电深度。
其中，所述电池系统的放电深度为所述标称容量下的单体电池的放电深度。
计算电池系统的放电深度就是将本次计算的电池系统的剩余电量和上一次计算的电池系统的剩余电量做差；通常我们把100％分为10个放电深度，放电深度可用q代替，所以将两次电池系统的剩余电量之差与10％做比，结果即为放电深度。比如，上一次的剩余电量为90％，本次的剩余电量为70％，两者之差为20％，则放电深度为2q。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
根据所述各阶段的所述电池系统的剩余电量，计算所述各阶段的所述电池系统的放电深度。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
根据所述各时间段的所述电池系统的剩余电量，计算所述各时间段的所述电池系统的放电深度。
S240、根据所述标称容量下的单体电池的温度、电流、放电深度和剩余电量，获取所述标称容量下的单体电池的温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数。
其中，所述标称容量下的单体电池的温度系数是根据所述标称容量下的单体电池的温度进行选取的；所述标称容量下的单体电池的充放电系数是根据所述标称容量下的单体电池的电流和电压进行选取的；所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减系数是根据所述标称容量下的单体电池的温度、电流、放电深度和剩余电量进行选取的。
需要说明的是，所述单体电池在不同电池数据下的温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数是预先通过实验获得并储存在电池管理系统中的。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
根据所述各阶段的所述标称容量下的单体电池的温度、电流、放电深度和剩余电量，获取各阶段的所述标称容量下的单体电池的温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
根据所述各时间段的所述标称容量下的单体电池的温度、电流、放电深度和剩余电量，获取各时间段的所述标称容量下的单体电池的温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数。
S250、根据所述电池系统的温度、电流和电压，获取所述电池系统的温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
其中，所述标称容量下的单体电池的温度系数是根据所述标称容量下的单体电池的温度进行选取的；所述标称容量下的单体电池的充放电系数是根据所述标称容量下的单体电池的电流和电压进行选取的。
而所述电池系统的容量衰减系数是获取上一次系统掉电前保存的系统容量衰减系数或者获取所述电池系统出厂时标定的初值。
需要说明的是，所述单体电池在不同电池数据下的温度系数、充放电系数是预先通过实验获得并储存在电池管理系统中的。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
根据所述各阶段的所述电池系统的温度、电流和电压，获取所述各阶段的所述电池系统的温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
根据所述各时间段的所述电池系统的温度、电流和电压，获取所述各时间段的所述电池系统的温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
本发明通过标称容量下的单体电池的单体容量衰减规律，预估电池系统的实时容量衰减，得出实时的电池系统的健康状态，从而预测电池系统的实际循环寿命。
本发明另一实施例提供一种预估电池系统健康状况的方法，具体流程图如图4所示，包括：
S410、判断所述电池系统的出厂累计时间是否大于所述电池系统标定的累计工作周期。
需要说明的是，如果所述电池系统的出厂累计时间大于所述电池系统标定的累计工作周期，则对系统容量衰减系数进行修正，之后执行步骤S420，并继续向下执行；如果所述电池系统的出厂累计时间小于所述电池系统标定的累计工作周期，则执行步骤S420，并继续向下执行。
其中，所述出厂累计时间为从所述电池系统出厂到当前的时间。
需要说明的是，电池系统虽然在一段时间内没有被使用，但电池系统依然存在损耗；如果电池系统的出厂累计时间大于电池系统标定的累计工作周期，则可以判定电池系统的系统容量衰减参数已经发生变化，需要进行修正。
S420、监测电池系统的温度、电流和电压。
其中，所述电池系统由至少两个所述单体电池以串联和/或并联的方式组成。
S430、根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据。
其中，电池数据包括标称容量下的单体电池的温度、电流、放电深度、温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数，以及所述电池系统的剩余电量、放电深度、温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
需要说明的是，步骤S430根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据的具体流程可以参见上述实施例中的步骤S210至步骤S250，就不再赘述。
S440、根据所述电池数据，计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减。
具体实现步骤S440的过程中，如何计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减，可以参见步骤S130，就不再赘述。
S450、根据单体电池的差异性，对所述电池系统的系统容量衰减系数进行修正。
其中，所述单体电池的差异性是根据均衡模块工作的频率、电流和电压以及所述均衡模块的数量判断得到的，所述均衡模块工作的频率越大、工作电流和电压越大；所述均衡模块的数量越多，所述单体电池的差异性越大。
需要说明的是，所述均衡模块是用来平衡各个所述单体电池的电压。
S460、根据所述电池数据和所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，计算所述电池系统的系统容量衰减。
具体实现步骤S460的过程中，如何计算所述电池系统的系统容量衰减，可以参见步骤S140，就不再赘述。
S470、根据所述电池系统的系统容量衰减，计算所述电池系统的健康状况。
具体实现步骤S470的过程中，如何计算所述电池系统的健康状况，可以参见步骤S150，就不再赘述。
S480、判断所述电池系统是否掉电。
需要说明的是，如果所述电池系统掉电，执行步骤490；如果所述电池系统没有掉电，则返回步骤420。
S490、存储电池系统的剩余电量和系统容量衰减系数。
本发明通过标称容量下的单体电池的单体容量衰减规律，预估电池系统的实时容量衰减，得出实时的电池系统的健康状态，从而预测电池系统的实际循环寿命。
本发明实施例提供一种预估电池系统健康状况的装置，如图5所示，具体包括：
监测单元510，用于监测电池系统的温度、电流和电压。
其中，所述电池系统是由至少两个所述单体电池以串联和/或并联的方式组成。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
监测单元510，用于将一个驾驶循环分解为加速阶段、匀速阶段和制动阶段，监测各阶段的所述电池系统的温度、电流和电压。
需要说明的是，由于路况的不同，可能出现多个加速阶段、匀速阶段和制动阶段，但可以将多个加速阶段合并成加速阶段，将多个匀速阶段合并成匀速阶段，将多个制动阶段合并成制动阶段。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
监测单元510，用于将一个驾驶循环分解为三个时间端，分别监测三个时间端的电池系统的温度、电流和电压。
需要说明的是，所述三个时间段中可以不是连续的时间，可以是几个不连续的时间段合并成的。
需要说明的是，在电池系统工作时，在一个驾驶循环中，可以分解为不同的时间段，本实施例仅以三个时间段为例，将一个驾驶循环分解为多个时间段也在本发明保护的范围内。
获取单元520，用于根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据。
其中，电池数据包括标称容量下的单体电池的温度、电流、放电深度、温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数，以及所述电池系统的剩余电量、放电深度、温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
第一计算单元530，用于根据所述电池数据，计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减。
第二计算单元540，用于根据所述电池数据和所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，计算所述电池系统的系统容量衰减
第三计算单元550，用于根据所述电池系统的系统容量衰减，计算所述电池系统的健康状况。
需要说明的是，参见图6，获取单元520具体包括：
剩余电量计算单元521，用于根据所述电池系统的电流，计算得到所述电池系统的剩余电量。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
剩余电量计算单元521，用于根据所述各阶段的所述电池系统的电流，计算得到各阶段所述电池系剩余电量计算单元521，用于统的剩余电量。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
剩余电量计算单元521，用于根据各时间段的所述电池系统的电流，计算得到各时间段所述电池系统的剩余电量。
温度电流电压计算单元522，用于根据所述电池系统的温度、电流、电压以及组成所述电池系统的各个单体电池的串并联关系，计算得到所述标称容量下的单体电池的温度、电流和电压。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
温度电流电压计算单元522，用于根据所述各阶段的所述电池系统的温度、电流、电压以及组成所述电池系统的各个单体电池的串并联关系，计算得到所述各阶段的所述标称容量下的单体电池的温度、电流和电压。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
温度电流电压计算单元522，用于根据所述各时间段的所述电池系统的温度、电流、电压以及组成所述电池系统的各个单体电池的串并联关系，计算得到所述各时间段的所述标称容量下的单体电池的温度、电流和电压。
放电深度单元523，用于根据所述电池系统的剩余电量，计算所述电池系统的放电深度。
其中，所述电池系统的放电深度为所述标称容量下的单体电池的放电深度。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
放电深度单元523，用于根据所述各阶段的所述电池系统的剩余电量，计算所述各阶段的所述电池系统的放电深度。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
放电深度单元523，用于根据所述各时间段的所述电池系统的剩余电量，计算所述各时间段的所述电池系统的放电深度。
第一获取子单元524，用于根据所述标称容量下的单体电池的温度、电流、电压、放电深度和剩余电量，获取所述标称容量下的单体电池的温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
第一获取子单元524，用于根据所述各阶段的所述标称容量下的单体电池的温度、电流、放电深度和剩余电量，获取各阶段的所述标称容量下的单体电池的温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
第一获取子单元524，用于根据所述各时间段的所述标称容量下的单体电池的温度、电流、放电深度和剩余电量，获取各时间段的所述标称容量下的单体电池的温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数。
第二获取子单元525，用于根据所述电池系统的温度、电流和电压，获取所述电池系统的温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
第二获取子单元525，用于根据所述各阶段的所述电池系统的温度、电流和电压，获取所述各阶段的所述电池系统的温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
第二获取子单元525，用于根据所述各时间段的所述电池系统的温度、电流和电压，获取所述各时间段的所述电池系统的温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
需要说明的是，参见图6，第一计算单元530包括：
第一公式单元531，用于将所述单体电池的放电深度、温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数，分别代入公式
式中，x是标称容量下的单体电池的放电深度，
是标称容量下的单体电池的单体容量衰减系数，Ct是标称容量下的单体电池的温度系数，CI是标称容量下的单体电池的充放电系数，i用一个数字代表一个驾驶工况或一个时间段。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
第一公式单元531，用于将一个驾驶分解为加速阶段、匀速阶段和制动阶段，分别将各阶段的所述电池系统的放电深度、温度系数和充放电系数以及各阶段对应的单体容量衰减带入公式，计算得到所述电池系统的系统容量衰减。
需要说明的是，在各阶段的并联数nP、串联数nS都相同，所以不用加以区分。
需要说明的是，由于路况的不同，可能出现多个加速阶段、匀速阶段和制动阶段，但可以将多个加速阶段合并成加速阶段，将多个匀速阶段合并成匀速阶段，将多个制动阶段合并成制动阶段。
需要说明的是，i代表的意思是各工况的；分别用i＝1代表加速，则f1为加速阶段对应的函数；用i＝2代表匀速，则f1为匀速阶段对应的函数；i＝3代表制动，则f3为加速阶段对应的函数。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
第一公式单元531，用于将一个驾驶循环分解为三个时间段，在分别将各阶段的所述电池系统的放电深度、温度系数和充放电系数以及对应的单体容量衰减带入公式，计算得到所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减。
需要说明的是，在各阶段的并联数nP、串联数nS都相同，所以不用加以区分。
需要说明的是，所述三个时间段中可以不是连续的时间，可以是几个不连续的时间段合并成的。
需要说明的是，参见图6，第二计算单元540包括：
第二公式单元541，用于将所述电池系统的放电深度、温度系数、充放电系数、系统容量衰减系数、串联数目和并联数目，分别带入公式
式中，QC是标称容量下的单体电池的单体容量衰减，x是所述电池系统的放电深度，
是所述电池系统的容量衰减系数，nP是并联数，nS是串联数，Ct是所述电池系统的温度系数，CI是所述电池系统的充放电系数，i用一个数字代表一个驾驶工况或一个时间段。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
第二公式单元541，用于将一个驾驶分解为加速阶段、匀速阶段和制动阶段，分别将各阶段的所述电池系统的放电深度、温度系数和充放电系数以及各阶段对应的单体容量衰减带入公式，计算得到所述电池系统的系统容量衰减。
需要说明的是，在各阶段的并联数nP、串联数nS都相同，所以不用加以区分。
需要说明的是，由于路况的不同，可能出现多个加速阶段、匀速阶段和制动阶段，但可以将多个加速阶段合并成加速阶段，将多个匀速阶段合并成匀速阶段，将多个制动阶段合并成制动阶段。
需要说明的是，i代表的意思是各工况的；分别用i＝1代表加速，则f1为加速阶段对应的函数；用i＝2代表匀速，则f1为匀速阶段对应的函数；i＝3代表制动，则f3为加速阶段对应的函数。
可选地，本发明的另一实施例中，本步骤的一种实施方式，包括：
第二公式单元541，用于将一个驾驶循环分解为三个时间段，在分别将各阶段的所述电池系统的放电深度、温度系数和充放电系数以及对应的单体容量衰减带入公式，计算得到所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减。
需要说明的是，在各阶段的并联数nP、串联数nS都相同，所以不用加以区分。
需要说明的是，所述三个时间段中可以不是连续的时间，可以是几个不连续的时间段合并成的。
需要说明的是，在电池系统工作时，在一个驾驶循环中，可以分解为不同的时间段，本实施例仅以三个时间段为例，将一个驾驶循环分解为多个时间段也在本发明保护的范围内。
需要说明的是，i代表的意思是各时间段，分别用i＝1代表第一个时间段，则f1为第一个时间段对应的函数；用i＝2代表第二个时间段，则f1为第二个时间段对应的函数；i＝3代表第三个时间段，则f3为第三个时间段对应的函数。
需要说明的是，参见图6，第三计算单元550包括，
第三公式单551元，用于将所述电池系统的系统容量衰减和系统额定容量，分别带入公式SOH＝(Q-QP)/Q×100％。
式中，Q是所述电池系统的额定容量，QP是所述电池系统的系统容量衰减。
本发明通过标称容量下的单体电池的单体容量衰减规律，预估电池系统的实时容量衰减，得出实时的电池系统的健康状态，从而预测电池系统的实际循环寿命。
本发明另一实施例提供一种预估电池系统健康状况的装置，如图7所示，具体包括：
判断单元560，用于判断所述电池系统的出厂累计时间是否大于所述电池系统标定的累计工作周期。
其中，所述出厂累计时间为从所述电池系统出厂到当前的时间。
第一修正单元570，用于如果所述判断单元判断出所述电池系统的出厂累计时间大于所述电池系统标定的累计工作周期，对系统容量衰减系数进行修正。
监测单元510，用于监测电池系统的温度、电流和电压；还用于在所述判断单元判断出所述电池系统的出厂累计时间小于所述电池系统标定的累计工作周期，以及所述第一修正单元对系统容量衰减系统修正后回到所述监测单元，执行工作。
获取单元520，用于根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据。
需要说明的是，获取单元520具体包括剩余电量计算单元521、温度电流电压计算单元522、放电深度单元523、第一获取子单元524和第二获取子单元525，均与上述实施例相同，就不再赘述。
第一计算单元530，用于根据所述电池数据，计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减。
需要说明的是，获取单元530具体包括第一公式单元，与上述实施例相同，就不再赘述。
第二计算单元540，用于根据所述电池数据和所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，计算所述电池系统的系统容量衰减
需要说明的是，获取单元540具体包括第二公式单元，与上述实施例相同，就不再赘述。
第三计算单元550，用于根据所述电池系统的系统容量衰减，计算所述电池系统的健康状况。
需要说明的是，获取单元550具体包括第三公式单元，与上述实施例相同，就不再赘述。
掉电判断单元590，用于判断所述电池系统是否掉电，如果所述电池系统掉电，存储电池系统的剩余电量和系统容量衰减系数；如果所述电池系统没有掉电，则返回监测单元510。
本发明通过标称容量下的单体电池的单体容量衰减规律，预估电池系统的实时容量衰减，得出实时的电池系统的健康状态，从而预测电池系统的实际循环寿命。
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可以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特点相一致的最宽的范围。
Claims (14)
1.一种预估电池系统健康状况的方法，其特征在于，包括：
在电池系统运行的过程中监测电池系统的温度、电流和电压；所述电池系统是由至少两个单体电池以串联和/或并联的方式组成；
根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据；
根据所述电池数据，计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减；
根据所述电池数据和所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，计算所述电池系统的系统容量衰减；
根据所述电池系统的系统容量衰减，计算所述电池系统的健康状况。
2.根据权利要求1所述的预估电池系统健康状况的方法，其特征在于，在所述监测电池系统的温度、电流和电压之前，还包括：
判断所述电池系统的出厂累计时间是否大于所述电池系统标定的累计工作周期；所述出厂累计时间为从所述电池系统出厂到当前的时间；
如果所述电池系统的出厂累计时间大于所述电池系统标定的累计工作周期，对系统容量衰减系数进行修正，之后，执行监测所述电池系统的温度、电流和电压这一步骤，并继续向下进行；
如果所述电池系统的出厂累计时间小于所述电池系统标定的累计工作周期，执行监测所述电池系统的温度、电流和电压的变化这一步骤，并继续向下进行。
3.根据权利要求1所述的预估电池系统健康状况的方法，其特征在于，所述根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据，包括：
根据所述电池系统的电流，计算得到所述电池系统的剩余电量；
根据所述电池系统的温度、电流、电压以及组成所述电池系统的各个单体电池的串并联关系，计算得到所述标称容量下的单体电池的温度、电流和电压；
根据所述电池系统的剩余电量，计算所述电池系统的放电深度；其中，所述电池系统的放电深度为所述标称容量下的单体电池的放电深度；
根据所述标称容量下的单体电池的温度、电流、电压、放电深度和剩余电量，获取所述标称容量下的单体电池的温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数；
根据所述电池系统的温度、电流和电压，获取所述电池系统的温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
4.根据权利要求1所述的预估电池系统健康状况的方法，其特征在于，所述根据所述电池数据，计算得到所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，包括：
将所述标称容量下的单体电池的放电深度、温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数，分别代入公式
计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减；
式中，x是标称容量下的单体电池的放电深度，
是标称容量下的单体电池的单体容量衰减系数，Ct是标称容量下的单体电池的温度系数，CI是标称容量下的单体电池的充放电系数，i是一个驾驶工况或一个时间段。
5.根据权利要求3所述的预估电池系统健康状况的方法，其特征在于，所述根据所述电池数据，计算得到所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减之后，还包括：
根据单体电池的差异性，对所述电池系统的系统容量衰减系数进行修正；所述单体电池的差异性是根据均衡模块工作的频率、电流和电压以及所述均衡模块的数量判断得到。
6.根据权利要求1所述的预估电池系统健康状况的方法，其特征在于，所述根据所述电池数据和所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，计算所述电池系统的系统容量衰减，包括：
将所述电池系统的放电深度、温度系数、充放电系数、系统容量衰减系数、串联数目和并联数目，分别带入公式
计算得到所述电池系统的系统容量衰减；
式中，QC是标称容量下的单体电池的单体容量衰减，x是所述电池系统的放电深度，
是所述电池系统的容量衰减系数，nP是并联数，nS是串联数，Ct是所述电池系统的温度系数，CI是所述电池系统的充放电系数，i是一个驾驶工况或一个时间段。
7.根据权利要求1所述的预估电池系统健康状况的方法，其特征在于，所述根据所述电池系统的系统容量衰减，计算所述电池系统的健康状况，包括：
将所述电池系统的系统容量衰减和系统额定容量，分别带入公式SOH＝(Q-QP)/Q×100％，计算得到所述电池系统的健康状况；
式中，Q是所述电池系统的额定容量，QP是所述电池系统的系统容量衰减。
8.一种预估电池系统健康状况的装置，其特征在于，包括：
监测单元，用于在电池系统运行的过程中监测电池系统的温度、电流和电压；所述电池系统是由至少两个单体电池以串联和/或并联的方式组成；
获取单元，用于根据所述电池系统的温度、电流和电压，获得电池数据；
第一计算单元，用于根据所述电池数据，计算得到标称容量下的单体电池的单体容量衰减；
第二计算单元，用于根据所述电池数据和所述标称容量下的单体电池的单体容量衰减，计算所述电池系统的系统容量衰减；
第三计算单元，用于根据所述电池系统的系统容量衰减，计算所述电池系统的健康状况。
9.根据权利要求8所述的预估电池系统健康状况的装置，其特征在于，还包括：
判断单元，用于判断所述电池系统的出厂累计时间是否大于所述电池系统标定的累计工作周期；所述出厂累计时间为从所述电池系统出厂到当前的时间；
第一修正单元，用于如果所述判断单元判断出所述电池系统的出厂累计时间大于所述电池系统标定的累计工作周期，对系统容量衰减系数进行修正；
其中，所述监测单元，还用于在所述判断单元判断出所述电池系统的出厂累计时间小于所述电池系统标定的累计工作周期，以及所述第一修正单元对系统容量衰减系统修正后回到所述监测单元，执行工作。
10.根据权利要求8所述的预估电池系统健康状况的装置，其特征在于，所述获取单元，包括：
剩余电量计算单元，用于根据所述电池系统的电流，计算得到所述电池系统的剩余电量；
温度电流电压计算单元，用于根据所述电池系统的温度、电流、电压以及组成所述电池系统的各个单体电池的串并联关系，计算得到所述标称容量下的单体电池的温度、电流和电压；
放电深度计算单元，用于根据所述电池系统的剩余电量，计算所述电池系统的放电深度；其中，所述电池系统的放电深度为所述标称容量下的单体电池的放电深度；
第一获取子单元，用于根据所述标称容量下的单体电池的温度、电流、电压、放电深度和剩余电量，获取所述标称容量下的单体电池的温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数；
第二获取子单元，用于根据所述电池系统的温度、电流和电压，获取所述电池系统的温度系数、充放电系数和系统容量衰减系数。
11.根据权利要求8所述的预估电池系统健康状况的装置，其特征在于，所述第一计算单元，包括：
第一公式单元，用于将所述单体电池的放电深度、温度系数、充放电系数和单体容量衰减系数，分别代入公式
式中，x是标称容量下的单体电池的放电深度，
是标称容量下的单体电池的单体容量衰减系数，Ct是标称容量下的单体电池的温度系数，CI是标称容量下的单体电池的充放电系数，i是一个驾驶工况或一个时间段。
12.根据权利要求10所述的预估电池系统健康状况的装置，其特征在于，还包括：
第二修正单元，用于根据单体电池的差异性，对所述电池系统的系统容量衰减系数进行修正；所述单体电池的差异性是根据均衡模块工作的频率、电流和电压以及所述均衡模块的数量判断得到。
13.根据权利要求8所述的预估电池系统健康状况的装置，其特征在于，所述第二计算单元，包括：
第二公式单元，用于将所述电池系统的放电深度、温度系数、充放电系数、系统容量衰减系数、串联数目和并联数目，分别带入公式
式中，QC是标称容量下的单体电池的单体容量衰减，x是所述电池系统的放电深度，
是所述电池系统的容量衰减系数，nP是并联数，nS是串联数，Ct是所述电池系统的温度系数，CI是所述电池系统的充放电系数，i是一个驾驶工况或一个时间段。
14.根据权利要求8所述的预估电池系统健康状况的装置，其特征在于，所述第三计算单元，包括：
第三公式单元，用于将所述电池系统的系统容量衰减和系统额定容量，分别带入公式SOH＝(Q-QP)/Q×100％；
式中，Q是所述电池系统的额定容量，QP是所述电池系统的系统容量衰减。
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