CN109669145A - 车载镍氢电池包soh估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车载镍氢电池包SOH估算方法，在BMS上电至下电过程次数达到N次时，计算该N次BMS上电至下电过程的电池包最终放电深度的平均值DOD_{终_均}，根据电池包最终放电深度的平均值DOD_{终_均}和当前电池包的累计充放电容量C_累通过线性插值法查放电深度、累计充放电容量与健康状态SOH对应表估算得到电池包SOH，之后BMS上电至下电过程次数每间隔N次按相同方法估算一次电池包SOH。本发明方法，工艺简单可行，电池包SOH的估算精度较高，可更加全面的了解电池包的健康状态和劣化程度。

Description

车载镍氢电池包SOH估算方法

技术领域

本发明涉及一种车载镍氢电池包SOH估算方法。

背景技术

镍氢电池作为一种二次电池，具有长寿命、无污染、高安全、高功率以及宽温域使用等特点，镍氢电池在新能源汽车上的使用已经越来越成熟，也能满足对安全性要求高、宽温域使用等特殊领域，如飞机、轨道、游船、大巴等。因此镍氢电池包的SOH估算非常重要，目前镍氢电池包的SOH估算主要是直接统计充放电容量，没有考虑到温度、充放电倍率、放电深度的影响，导致电池包SOH估算的精度不准确。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺简单可行、估算精度较高的车载镍氢电池包SOH估算方法。

本发明通过以下方案实现：

一种车载镍氢电池包SOH估算方法，所述电池包包括若干个相互串联或/和并联的电池模块，所述电池模块包括若干个相互串联或/和并联的单体电池，按以下步骤进行：

Ⅰ在BMS上电至下电过程中，实时获取电池包的电流I和各电池模块温度T_模块，取各时刻各电池模块温度的最大值作为各时刻电池包温度T_电池包，若电流I为正值，则按公式(1)计算各时刻电池包的累计充电容量C_{累_充}，若电流I为负值，则按公式(2)计算各时刻电池包的累计放电容量C_{累_放}，按公式(3)计算各时刻的电池包放电深度DOD，并将最大放电深度与最小放电深度的差值作为该BMS上电至下电过程的电池包最终放电深度DOD_终，将电池包的累计充电容量与电池包的累计放电容量之和作为电池包的累计充放电容量C_累，

C_{累_充}＝k_T×k_C×(C_{累_充_上一时刻}+|I|×t_充)………………………………(1)，

C_{累_放}＝k_T×k_C×(C_{累_放_上一时刻}+|I|×t_放)………………………………(2)，

DOD＝|C_{累_充}－C_{累_放}|/C_额×100％……………………………………(3)，

其中，k_T为温度调整系数，其值根据电池包温度T_电池包通过线性插值法查温度与温度调整系数对应表获得；k_C为充放电倍率调整系数，其值根据电流I转化的充放电倍率通过线性插值法查充放电倍率与充放电倍率调整系数对应表获得；C_{累_充_上一时刻}为电池包上一时刻的累计充电容量，其值由BMS直接获取；C_{累_放_上一时刻}为电池包上一时刻的累计放电容量，其值由BMS直接获取；t_充为上一时刻到当前时刻的电池包充电时间；t_放为上一时刻到当前时刻的电池包放电时间；C_额为电池包额定容量；

Ⅱ在BMS上电至下电过程次数达到N次时，计算该N次BMS上电至下电过程的电池包最终放电深度的平均值DOD_{终_均}，根据电池包最终放电深度的平均值DOD_{终_均}和当前电池包的累计充放电容量C_累通过线性插值法查放电深度、累计充放电容量与健康状态SOH对应表估算得到电池包SOH；

Ⅲ之后BMS上电至下电过程次数每间隔N次按步骤Ⅱ方法估算一次电池包SOH。

进一步地，在执行所述步骤Ⅱ后，BMS上电至下电过程次数重新归零。

进一步地，所述步骤Ⅱ、步骤Ⅲ中的N为10～1000。实际使用时，可根据具体情况选择N的取值。

温度与温度调整系数对应表可根据试验数据获得，其具体方法为：在环境温度为25℃下即保证电池包温度为25℃，使用1C充放电倍率对电池包进行100％充放电，在电池包SOH到达EOL(一般为80％)时计算其对应的电池包的累计充放电容量即电池包累计充电容量与电池包累计放电容量之和；之后只改变环境温度，按相同的方法获得不同温度下的电池包的累计充放电容量，将不同温度下的电池包的累计充放电容量与25℃下的电池包的累计充放电容量进行对比，计算得到不同温度下的电池包的累计充放电容量等于25℃下的电池包的累计充放电容量时的温度调整系数k_T，即获得温度与温度调整系数对应表。环境温度的选择可根据需要进行调整，例如：0℃、15℃、25℃、45℃、50℃、55℃等。

充放电倍率与充放电倍率调整系数对应表可根据试验数据获得，其具体方法为：在环境温度为25℃下，使用1C充放电倍率对电池包进行100％充放电，在电池包SOH到达EOL(一般为80％)时计算其对应的电池包的累计充放电容量即电池包累计充电容量与电池包累计放电容量之和；之后只改变充放电倍率，按相同的方法获得不同充放电倍率下的电池包的累计充放电容量，将不同充放电倍率下的电池包的累计充放电容量与1C充放电倍率下的电池包的累计充放电容量进行对比，计算得到不同充放电倍率下的电池包的累计充放电容量等于1C充放电倍率下的电池包的累计充放电容量时的充放电倍率调整系数k_C，即获得充放电倍率与充放电倍率调整系数对应表。充放电倍率的选择可根据需要进行调整，例如在0.5C～20C之间每隔0.5C取一个数值等。

放电深度、累计充放电容量与健康状态SOH对应表可根据试验数据获得，其具体方法为：在环境温度为25℃下，使用1C充放电倍率对电池包进行某个放电深度DOD例如10％的循环寿命测试，分别计算在不同SOH例如80％情况下的电池包的累计充放电容量即电池包累计充电容量与电池包累计放电容量之和，从而得出同一放电深度DOD下不同SOH情况下的电池包的累计充放电容量；之后只改变放电深度DOD，按相同的方法得到不同放电深度DOD下不同SOH情况下的电池包的累计充放电容量，即获得放电深度、累计充放电容量与健康状态SOH对应表。放电深度DOD的选择可根据需要进行调整，例如在10％～100％之间每隔10％取一个数值等；电池包SOH一般会在80％以上的数值中进行选择。

本发明中，电流I转化充放电倍率，就是将电流除以电池包额定容量即可。

本发明的车载镍氢电池包SOH估算方法，工艺简单可行，考虑了电池包温度、充放电倍率对电池包累计充电容量、电池包累计放电容量的影响，同时考虑了放电深度对SOH的影响，从而使得电池包SOH估算较为准确，可更加全面且准确的了解电池包的健康状态和劣化程度。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。

实施例1

一种车载镍氢电池包SOH估算方法，电池包包括若干个相互串联的电池模块，电池模块包括若干个相互串联的单体电池，按以下步骤进行：

Ⅰ在BMS上电至下电过程中，实时获取电池包的电流I和各电池模块温度T_模块，取各时刻各电池模块温度的最大值作为各时刻电池包温度T_电池包，若电流I为正值，则按公式(1)计算各时刻电池包的累计充电容量C_{累_充}，若电流I为负值，则按公式(2)计算各时刻电池包的累计放电容量C_{累_放}，按公式(3)计算各时刻的电池包放电深度DOD，并将最大放电深度与最小放电深度的差值作为该BMS上电至下电过程的电池包最终放电深度DOD_终，将电池包的累计充电容量与电池包的累计放电容量之和作为电池包的累计充放电容量C_累，

C_{累_充}＝k_T×k_C×(C_{累_充_上一时刻}+|I|×t_充)………………………………(1)，

C_{累_放}＝k_T×k_C×(C_{累_放_上一时刻}+|I|×t_放)………………………………(2)，

DOD＝|C_{累_充}－C_{累_放}|/C_额×100％……………………………………(3)，其中，k_T为温度调整系数，其值根据电池包温度T_电池包通过线性插值法查温度与温度调整系数对应表获得；k_C为充放电倍率调整系数，其值根据电流I转化的充放电倍率通过线性插值法查充放电倍率与充放电倍率调整系数对应表获得；C_{累_充_上一时刻}为电池包上一时刻的累计充电容量，其值由BMS直接获取；C_{累_放_上一时刻}为电池包上一时刻的累计放电容量，其值由BMS直接获取；t_充为上一时刻到当前时刻的电池包充电时间；t_放为上一时刻到当前时刻的电池包放电时间；C_额为电池包额定容量；

Ⅱ在BMS上电至下电过程次数达到N次时，N为10～1000，本实施例中N取值为100，计算该N次BMS上电至下电过程的电池包最终放电深度的平均值DOD_{终_均}，根据电池包最终放电深度的平均值DOD_{终_均}和当前电池包的累计充放电容量C_累通过线性插值法查放电深度、累计充放电容量与健康状态SOH对应表估算得到电池包SOH；

Ⅲ之后BMS上电至下电过程次数每间隔N次按步骤Ⅱ方法估算一次电池包SOH，N为10～1000，本实施例中N取值为100。

实施例2

一种车载镍氢电池包SOH估算方法，电池包包括若干个相互并联的电池模块，电池模块包括若干个相互串联的单体电池，其步骤与实施例1中的车载镍氢电池包SOH估算方法的步骤基本相同，其不同之处在于：步骤Ⅱ、步骤Ⅲ中的N取值为50，在执行步骤Ⅱ后，BMS上电至下电过程次数重新归零。

Claims (3)

1.一种车载镍氢电池包SOH估算方法，所述电池包包括若干个相互串联或/和并联的电池模块，所述电池模块包括若干个相互串联或/和并联的单体电池，其特征在于：按以下步骤进行：

Ⅰ在BMS上电至下电过程中，实时获取电池包的电流I和各电池模块温度T_模块，取各时刻各电池模块温度的最大值作为各时刻电池包温度T_电池包，若电流I为正值，则按公式(1)计算各时刻电池包的累计充电容量C_{累_充}，若电流I为负值，则按公式(2)计算各时刻电池包的累计放电容量C_{累_放}，按公式(3)计算各时刻的电池包放电深度DOD，并将最大放电深度与最小放电深度的差值作为该BMS上电至下电过程的电池包最终放电深度DOD_终，将电池包的累计充电容量与电池包的累计放电容量之和作为电池包的累计充放电容量C_累，

C_{累_充}＝k_T×kC×(C_{累_充_上一时刻}+|I|×t_充)………………………………(1)，

C_{累_放}＝k_T×k_C×(C_{累_放_上一时刻}+|I|×t_放)………………………………(2)，

DOD＝|C_{累_充}－C_{累_放}|/C_额×100％……………………………………(3)，

其中，k_T为温度调整系数，其值根据电池包温度T_电池包通过线性插值法查温度与温度调整系数对应表获得；k_C为充放电倍率调整系数，其值根据电流I转化的充放电倍率通过线性插值法查充放电倍率与充放电倍率调整系数对应表获得；C_{累_充_上一时刻}为电池包上一时刻的累计充电容量，其值由BMS直接获取；C_{累_放_上一时刻}为电池包上一时刻的累计放电容量，其值由BMS直接获取；t_充为上一时刻到当前时刻的电池包充电时间；t_放为上一时刻到当前时刻的电池包放电时间；C_额为电池包额定容量；

Ⅱ在BMS上电至下电过程次数达到N次时，计算该N次BMS上电至下电过程的电池包最终放电深度的平均值DOD_{终_均}，根据电池包最终放电深度的平均值DOD_{终_均}和当前电池包的累计充放电容量C_累通过线性插值法查放电深度、累计充放电容量与健康状态SOH对应表估算得到电池包SOH；

Ⅲ之后BMS上电至下电过程次数每间隔N次按步骤Ⅱ方法估算一次电池包SOH。

2.如权利要求1所述的车载镍氢电池包SOH估算方法，其特征在于：在执行所述步骤Ⅱ后，BMS上电至下电过程次数重新归零。

3.如权利要求1或2所述的车载镍氢电池包SOH估算方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ、步骤Ⅲ中的N为10～1000。