CN111273186A - 一种电动汽车动力电池系统健康状态估算方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动汽车动力电池系统健康状态估算方法及装置，属于车载动力电池系统技术领域。本发明所提供的电动汽车动力电池系统健康状态估算方法，包括以下步骤：根据动力电池系统达到寿命终止条件时的容量保持率EOLCRR，得到动力电池系统的最大衰减度Xmax：Xmax＝1‑EOLCRR；获取动力电池系统当前的使用率k；根据动力电池系统当前的使用率k和动力电池系统的最大衰减度Xmax，得到动力电池系统的真实衰减度Xreal：Xreal＝k*Xmax；根据动力电池系统的真实衰减度Xreal，得到动力电池系统的健康状态SOH：SOH＝(1‑Xreal)*100％。本发明解决了现有技术中将容量保持率作为动力电池系统的健康状态，准确度不高的问题。

Description

一种电动汽车动力电池系统健康状态估算方法及装置
技术领域
本发明涉及一种电动汽车动力电池系统健康状态估算方法及装置，属于车载动力电池系统技术领域。
背景技术
动力电池系统的健康状态(SOH)是体现动力电池系统实时性能指标的核心参数，其估算的准确性显得尤为重要。
目前，现有技术中对于SOH的估算方法不一：基于内阻法、循环次数法等估算方法，得到的SOH值皆不准确；通过计算动力电池系统的容量保持率来作为动力电池系统的健康状态的估算方法，虽然能够在一定程度上体现动力电池系统的健康状态，但是表征动力电池系统达到寿命终止条件时的容量保持率，一般为主机厂与电池供应商特别约定写入的具体值，由于每个动力电池系统的实际使用情况不一样，将容量保持率作为动力电池系统的健康状态，准确度并不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车动力电池系统健康状态估算方法及装置，用以解决现有技术中将容量保持率作为动力电池系统的健康状态，准确度不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种电动汽车动力电池系统健康状态估算方法，包括以下步骤：
根据动力电池系统达到寿命终止条件时的容量保持率EOLCRR，得到动力电池系统的最大衰减度Xmax：Xmax＝1-EOLCRR；
获取动力电池系统当前的使用率k；
根据动力电池系统当前的使用率k和动力电池系统的最大衰减度Xmax，得到动力电池系统的真实衰减度Xreal：Xreal＝k*Xmax；
根据动力电池系统的真实衰减度Xreal，得到动力电池系统的健康状态SOH：SOH＝(1-Xreal)*100％。
本发明还提供了一种电动汽车动力电池系统健康状态估算装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如下方法：
根据动力电池系统达到寿命终止条件时的容量保持率EOLCRR，得到动力电池系统的最大衰减度Xmax：Xmax＝1-EOLCRR；
获取动力电池系统当前的使用率k；
根据动力电池系统当前的使用率k和动力电池系统的最大衰减度Xmax，得到动力电池系统的真实衰减度Xreal：Xreal＝k*Xmax；
根据动力电池系统的真实衰减度Xreal，得到动力电池系统的健康状态SOH：SOH＝(1-Xreal)*100％。
本发明的电动汽车动力电池系统健康状态估算方法及装置的有益效果是：在求得动力电池系统的真实衰减度的基础上，计算动力电池系统的健康状态，所得结果能够更准确地反映动力电池系统的健康状态。
为了更准确地反映动力电池系统的健康状态，作为对上述电动汽车动力电池系统健康状态估算方法及装置的一种改进，k＝n1/n；其中，n1为动力电池系统自生产出厂后的使用天数，n为动力电池系统总日历寿命设计天数。
为了更准确地反映动力电池系统的健康状态，作为对上述电动汽车动力电池系统健康状态估算方法及装置的另一种改进，k＝CIn&out/Call life；其中，CIn&out为动力电池系统的当前累计吞吐容量，Call life为动力电池系统全生命周期内的总设计吞吐容量。
为了进一步提高动力电池系统的健康状态的准确度，作为对上述电动汽车动力电池系统健康状态估算方法及装置的又一种改进，
当k＝n1/n时，所得动力电池系统的健康状态为基于动力电池系统日历寿命条件下的健康状态SOHCal-life；
当k＝CIn&out/Call life时，所得动力电池系统的健康状态为基于动力电池系统等效循环次数条件下的健康状态SOHCycle life；
将SOHCal-life和SOHCycle life进行加权求和，得到的值作为动力电池系统的健康状态SOH：SOH＝SOHCal-life*α+SOHCycle life*β；
其中，n1为动力电池系统自生产出厂后的使用天数，n为动力电池系统总日历寿命设计天数，CIn&out为动力电池系统的当前累计吞吐容量，Call life为动力电池系统全生命周期内的总设计吞吐容量，α为SOHCal-life的权重系数，β为SOHCycle life的权重系数。
为了更好地计算动力电池系统全生命周期内的总设计吞吐容量，作为对上述电动汽车动力电池系统健康状态估算方法及装置的再一种改进，Calllife＝CR*NCycle*(BOLCRR+EOLCRR)；其中，BOLCRR表示动力电池系统寿命起始时的容量保持率，NCycle表示动力电池系统设计的最大循环次数，CR表示动力电池系统的额定容量。
附图说明
图1是本发明方法实施例2中动力电池系统的容量衰减过程示意图；
图2是本发明方法实施例3的动力电池系统的健康状态SOH示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
本发明电动汽车动力电池系统健康状态估算方法实施例1
本实施例，将基于动力电池系统日历寿命条件下的健康状态SOHCal-life，作为动力电池系统的健康状态SOH，即SOH＝SOHCal-life。
SOHCal-life的计算公式为：
SOHCal-life＝(1-n1/n*(1-EOLCRR))*100％
式中，EOLCRR表示动力电池系统达到寿命终止条件时的容量保持率(即动力电池系统处于寿命终止状态时的容量保持率)，(1-EOLCRR)表示动力电池系统全生命周期内允许的最大衰减度(即动力电池系统的最大衰减度Xmax)，n表示动力电池系统总日历寿命设计天数，n1表示动力电池系统自生产出厂后的使用天数，n1/n表示动力电池系统当前的使用率(即k)，n1/n*(1-EOLCRR)表示当前动力电池系统的真实衰减度(即动力电池系统的真实衰减度Xreal)。
其中，EOLCRR通常为80％，但当主机厂与电池供应商有特别约定时，以写入的具体约定值为准。
上述寿命终止条件，一般是基于某种质保条款、动力电池系统的使用工况、售后服务成本等因素综合考量而由供需双方特别约定的，一般以动力电池系统的容量保持率达到某一约定值为判断依据。
例如，某主机厂与某电池供应商约定EOLCRR＝70％，那么动力电池系统全生命周期内允许的最大衰减度即为：(1-EOLCRR)＝1-70％＝30％；假设n＝3000，当前n1＝1000，则SOHCal-life＝(1-1000/3000*(1-70％))*100％＝90％，即当前动力电池系统的健康状态SOH为90％。
本实施例，在计算动力电池系统的健康状态时，增加了日历寿命变量，所得结果能够更加准确地反映动力电池系统的健康状态。
本发明电动汽车动力电池系统健康状态估算方法实施例2
本实施例，将基于动力电池系统等效循环次数条件下的健康状态SOHCycle life，作为动力电池系统的健康状态SOH，即SOH＝SOHCycle life。
在计算累计循环次数时，理论上，动力电池系统进行一次完整的充满电、放空电的过程计为一次循环。但在新能源电动汽车的实际使用过程中，终端用户不太可能每次都严格地进行放空电且充满电，因此，本实施例，在计算SOHCycle life时，将动力电池系统的当前累计充放电容量(即动力电池系统的当前累计吞吐容量)等效为实际累计循环次数；将动力电池系统全生命周期内的总设计吞吐容量等效为动力电池系统设计的最大循环次数。
SOHCycle life的计算公式为：
SOHCycle life＝(1-CIn&out/Call life*(1-EOLCRR))*100％
式中，CIn&out表示动力电池系统的当前累计吞吐容量；Call life表示动力电池系统全生命周期内的总设计吞吐容量；CIn&out/Call life表示动力电池系统当前的使用率(即k)；CIn&out/Call life*(1-EOLCRR)表示当前动力电池系统的真实衰减度(即动力电池系统的真实衰减度Xreal)。
如图1所示，假设动力电池系统的容量衰减过程是完全线性的，则动力电池系统全生命周期内(即从寿命起始状态到寿命终止状态)的总设计吞吐容量Call life的计算公式应当如下：
Call life＝(CR*NCycle*BOLCRR*2+CR*NCycle*EOLCRR*2)/2
＝CR*NCycle*Middle LifeCRR*2
由于Middle LifeCRR＝(BOLCRR+EOLCRR)/2，因此Call life的计算公式为：
Call life＝CR*NCycle*(BOLCRR+EOLCRR)
式中，BOLCRR表示动力电池系统寿命起始时的容量保持率(即动力电池系统处于寿命起始状态时的容量保持率)，默认为100％；NCycle表示动力电池系统设计的最大循环次数；CR表示动力电池系统的额定容量；Middle LifeCRR表示动力电池系统处于寿命中间状态时的容量保持率；EOLCRR、(1-EOLCRR)的含义参见
实施例1。
本实施例，在计算动力电池系统的健康状态时，增加了等效循环次数变量，所得结果能够更加准确地反映动力电池系统的健康状态。
本发明电动汽车动力电池系统健康状态估算方法实施例3
结合图2：本实施例，首先利用实施例1和实施例2中所述方法计算出SOHCal-life和SOHCycle life；然后，对SOHCal-life和SOHCycle life赋予相应的权重系数；最后，将SOHCal-life和SOHCycle life进行加权求和，得到动力电池系统的健康状态SOH。
SOH的计算公式为：
SOH＝SOHCal-life*α+SOHCycle life*β
式中，α为SOHCal-life的权重系数；β为SOHCycle life的权重系数。
其中，α+β＝1，α、β的取值范围需要依据动力电池系统中电池的电芯材料体系及车辆运营工况进行设置。本实施例中，α、β的取值范围如下：
α＝[0.45,0.55]
β＝[0.45,0.55]
本实施例，在计算动力电池系统的健康状态时，综合考虑日历寿命变量和等效循环次数变量，所得结果能够更加准确地反映动力电池系统的健康状态。
本发明电动汽车动力电池系统健康状态估算装置实施例
本发明的电动汽车动力电池系统健康状态估算装置，包括存储器和处理器，处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现本发明的电动汽车动力电池系统健康状态估算方法，具体方法可参见方法实施例1、实施例2和实施例3中的任一一种方法，这里不再赘述。

Claims (10)

1.一种电动汽车动力电池系统健康状态估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据动力电池系统达到寿命终止条件时的容量保持率EOLCRR，得到动力电池系统的最大衰减度Xmax：Xmax＝1-EOLCRR；
获取动力电池系统当前的使用率k；
根据动力电池系统当前的使用率k和动力电池系统的最大衰减度Xmax，得到动力电池系统的真实衰减度Xreal：Xreal＝k*Xmax；
根据动力电池系统的真实衰减度Xreal，得到动力电池系统的健康状态SOH：SOH＝(1-Xreal)*100％。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池系统健康状态估算方法，其特征在于，k＝n1/n；其中，n1为动力电池系统自生产出厂后的使用天数，n为动力电池系统总日历寿命设计天数。
3.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池系统健康状态估算方法，其特征在于，k＝CIn&out/Call life；其中，CIn&out为动力电池系统的当前累计吞吐容量，Call life为动力电池系统全生命周期内的总设计吞吐容量。
4.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池系统健康状态估算方法，其特征在于，
当k＝n1/n时，所得动力电池系统的健康状态为基于动力电池系统日历寿命条件下的健康状态SOHCal-life；
当k＝CIn&out/Call life时，所得动力电池系统的健康状态为基于动力电池系统等效循环次数条件下的健康状态SOHCycle life；
将SOHCal-life和SOHCycle life进行加权求和，得到的值作为动力电池系统的健康状态SOH：SOH＝SOHCal-life*α+SOHCycle life*β；
其中，n1为动力电池系统自生产出厂后的使用天数，n为动力电池系统总日历寿命设计天数，CIn&out为动力电池系统的当前累计吞吐容量，Call life为动力电池系统全生命周期内的总设计吞吐容量，α为SOHCal-life的权重系数，β为SOHCycle life的权重系数。
5.根据权利要求3或4所述的电动汽车动力电池系统健康状态估算方法，其特征在于，Call life＝CR*NCycle*(BOLCRR+EOLCRR)；其中，BOLCRR表示动力电池系统寿命起始时的容量保持率，NCycle表示动力电池系统设计的最大循环次数，CR表示动力电池系统的额定容量。
6.一种电动汽车动力电池系统健康状态估算装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如下方法：
根据动力电池系统达到寿命终止条件时的容量保持率EOLCRR，得到动力电池系统的最大衰减度Xmax：Xmax＝1-EOLCRR；
获取动力电池系统当前的使用率k；
根据动力电池系统当前的使用率k和动力电池系统的最大衰减度Xmax，得到动力电池系统的真实衰减度Xreal：Xreal＝k*Xmax；
根据动力电池系统的真实衰减度Xreal，得到动力电池系统的健康状态SOH：SOH＝(1-Xreal)*100％。
7.根据权利要求6所述的电动汽车动力电池系统健康状态估算装置，其特征在于，k＝n1/n；其中，n1为动力电池系统自生产出厂后的使用天数，n为动力电池系统总日历寿命设计天数。
8.根据权利要求6所述的电动汽车动力电池系统健康状态估算装置，其特征在于，k＝CIn&out/Call life；其中，CIn&out为动力电池系统的当前累计吞吐容量，Call life为动力电池系统全生命周期内的总设计吞吐容量。
9.根据权利要求6所述的电动汽车动力电池系统健康状态估算装置，其特征在于，
当k＝n1/n时，所得动力电池系统的健康状态为基于动力电池系统日历寿命条件下的健康状态SOHCal-life；
当k＝CIn&out/Call life时，所得动力电池系统的健康状态为基于动力电池系统等效循环次数条件下的健康状态SOHCycle life；
将SOHCal-life和SOHCycle life进行加权求和，得到的值作为动力电池系统的健康状态SOH：SOH＝SOHCal-life*α+SOHCycle life*β；
其中，n1为动力电池系统自生产出厂后的使用天数，n为动力电池系统总日历寿命设计天数，CIn&out为动力电池系统的当前累计吞吐容量，Call life为动力电池系统全生命周期内的总设计吞吐容量，α为SOHCal-life的权重系数，β为SOHCycle life的权重系数。
10.根据权利要求8或9所述的电动汽车动力电池系统健康状态估算装置，其特征在于，Call life＝CR*NCycle*(BOLCRR+EOLCRR)；其中，BOLCRR表示动力电池系统寿命起始时的容量保持率，NCycle表示动力电池系统设计的最大循环次数，CR表示动力电池系统的额定容量。
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