CN110275118B - 一种功率型动力电池健康状态估算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率型动力电池健康状态估算方法，包括：根据车辆行驶工况选取出现频度最高的电池剩余电量（SOC）值作为基准值；当SOC达到第一个基准值时，开始积分累计电池放电能量与充电能量，达到时间窗口范围内最后一个基准值时停止能量累计，此时充放电能量效率η=放电能量/充电能量*100%；根据测得的电池充放电效率，拟合得到的电池充放电效率曲线；通过电池的充放电效率评价电池健康状况，根据拟合得到的电池充放电效率曲线，在线估算电池健康状态。通过电池充放电效率，估算电池内阻增长趋势，进而估算其健康状态，该方法计算简便，易操作性强，估算结果准确，不需要复杂的逻辑架构。

Description

一种功率型动力电池健康状态估算方法
技术领域
本发明属于电动汽车动力电池管理领域，具体地涉及一种功率型动力电池健康状态估算方法。
背景技术
电动汽车是以电动机为动力装置，以电池为储能装置的交通工具。发展电动汽车是各国在能源危机和金融危机之后大力开发的新兴战略产业。因此，电池管理是极其重要的。动力电池健康程度是衡量一个电池在特定使用环境中的寿命情况，对于使用者来说，电池的健康状况可作为电池维护、维修、更换的重要依据。
动力电池的健康状态一般通过容量和内阻来衡量，对于电池而言出厂时健康状态最优，其容量一般接近标称容量，但在使用一段时间后，其真实容量将会低于标称容量。公认最准确的方法是容量衰减实测法，下线电池测量其真实容量，查看健康状态。
但如果在线计算动力电池的健康程度，则各个电池厂家的计算方法不尽相同，对于纯电动汽车一般可以通过在线计算真实的容量与标称容量相比的衰减程度来估算电池的健康状态。对于混合动力型车辆其电池健康状况一般根据电池内阻来衡量。随着使用时间延长，电池内阻缓慢增加，通过电阻增幅衡量电池的健康程度。例如中国专利文献CN105334465公开了一种锂离子电池健康状态在线估算方法，其采用基于电池等效电路模型的递推最小二乘辨识算法，在线辨识表征电池健康状态和电池运行状态的重要参数：电池欧姆内阻。同时考虑到电池欧姆内阻与电池包温度、电流倍率、电池荷电状态有着密切的联系，引入预设时间间隔筛选内阻的方法，并建立筛选的均值内阻与健康状态SOH之间的关系，用电池内阻特性精确的反映电池当前健康状态，但是该方法计算比较复杂。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种功率型动力电池健康状态估算方法，通过电池充放电效率，估算电池内阻增长趋势，进而估算其健康状态，该方法计算简便，易操作性强，估算结果准确，不需要复杂的逻辑架构。
本发明的技术方案是：
一种功率型动力电池健康状态估算方法，包括以下步骤：
S01：根据车辆行驶工况选取出现频度最高的电池剩余电量(SOC)值作为基准值；
S02：当SOC达到第一个基准值时，开始积分累计电池放电能量与充电能量，达到时间窗口范围内最后一个基准值时停止能量累计，计算充放电能量效率η＝放电能量/充电能量*100％；
S03：根据测得的电池充放电效率，拟合得到的电池充放电效率曲线；
S04：通过电池的充放电效率评价电池健康状况，根据拟合得到的电池充放电效率曲线，在线估算电池健康状态。
优选的技术方案中，所述步骤S01中基准值为SOC＝50％。
优选的技术方案中，所述步骤S02中时间窗口为2天。
优选的技术方案中，所述步骤S02中，若整个累计过程中出现无效数据或通信异常，重新取下一段时间窗口进行计算。
优选的技术方案中，充放电效率与电池健康状况呈正相关性，计算公式
Figure BDA0002109931280000021
初始充放电效率对应电池健康程度SOH初为100。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的估算方法通过电池充放电效率，估算电池内阻增长趋势，进而估算其健康状态，该方法计算简便，易操作性强，估算结果准确，不需要复杂的逻辑架构。不仅适用于BMS也适用于整车对电池状况的监控，具有较高的实用价值。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明一种功率型动力电池健康状态估算方法的流程图；
图2为本发明时间-SOC曲线图；
图3为拟合得到的电池充放电效率衰减曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
如图1所示，本发明的功率型动力电池健康状态估算方法，包括以下步骤：
S01：根据车辆行驶工况选取出现频度最高的电池剩余电量(SOC)值作为基准值；
S02：当SOC达到第一个基准值时，开始积分累计电池放电能量与充电能量，达到时间窗口范围内最后一个基准值时停止能量累计，此时充放电能量效率η＝放电能量/充电能量*100％；
S03：根据测得的电池充放电效率，拟合得到的电池充放电效率曲线，如图3所示；
S04：通过电池的充放电效率评价电池健康状况，根据拟合得到的电池充放电效率曲线，在线估算电池健康状态。
相同截止条件下一段时间工况中，充电能量与放电能量的差值即为电池内阻消耗的能量。通过充放电效率能够衡量电池内阻变化趋势，进一步评估电池的健康状态。充放电效率与电池健康状况呈正相关性，计算公式
Figure BDA0002109931280000031
初始充放电效率对应电池健康程度SOH初为100。
步骤S01中基准值可以取SOC＝40-60％之间，本实施例基准值取SOC＝50％。
步骤S02中时间窗口为2-3天，本实施例为2天，如图2所示。放电能量计算公式为E放＝∫U*I dt；充电能量的计算公式为E充＝∫U*(–I)dt，U为电池电压，I为电流，t为时间。
若整个累计过程中出现无效数据或通信异常，重新取下一段时间窗口进行计算。
这种算法简便、易操作性强，不需要复杂的逻辑架构，不仅适用于BMS也适用于整车对电池状况的监控，具有较高的实用价值。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (4)

1.一种功率型动力电池健康状态估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：根据车辆行驶工况选取出现频度最高的电池剩余电量值作为基准值；
S02：当SOC达到时间窗口范围内的第一个基准值时，开始积分累计电池放电能量与充电能量，达到时间窗口范围内的最后一个基准值时停止能量累计，计算充放电能量效率η=放电能量/充电能量*100%；
S03：根据测得的电池充放电效率，拟合得到的电池充放电效率曲线；
S04：通过电池的充放电效率评价电池健康状况，根据拟合得到的电池充放电效率曲线，在线估算电池健康状态，所述充放电效率与电池健康状况呈正相关性，计算公式为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，初始充放电效率
Figure DEST_PATH_IMAGE004
对应电池健康程度
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为100。
2.根据权利要求1所述的功率型动力电池健康状态估算方法，其特征在于，所述步骤S01中基准值为SOC=50%。
3.根据权利要求1所述的功率型动力电池健康状态估算方法，其特征在于，所述步骤S02中时间窗口为2天。
4.根据权利要求1所述的功率型动力电池健康状态估算方法，其特征在于，所述步骤S02中，若整个累计过程中出现无效数据或通信异常，重新取下一段时间窗口进行计算。
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