CN111537890A - 一种电池soh估算方法 - Google Patents

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张卓益
吴晗青
杨星辉
靖文祥
董晓利
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Abstract

本发明公开了一种电池SOH估算方法，所述方法通过控制环境温度或电池循环电流，并对单一电池循环容量进行测量，包括如下步骤：测量不同温度的电池循环容量，形成温度和电池循环容量的关系曲线；测量不同循环电流的电池循环容量，形成循环电流和电池循环容量的关系曲线；验证不同温度和电流的对循环容量的影响；根据上述两个关系曲线和验证结果预测被测电池SOH，本发明涉及的估算方法考虑多个影响电池循环容量的因素，大幅提高SOH的预测精度。

Description

一种电池SOH估算方法
技术领域
本发明涉及电池领域，特别涉及一种电池SOH估算方法。
背景技术
目前影响电池老化的因素包括充放电流大小，环境温度，环境湿度、出厂时间等，在现有的SOH估算方法中，SOH的估算方法通常采用的是循环圈数累计法，也就是说将电池实际的循环圈数作为SOH估算分母，将当前循环圈数作为分子，用于估算电池的健康状况，现有的SOH估算方案模型过于简单，没有综合考虑影响电池老化的因素，因此现有技术方案对SOH的估算并不精确。
发明内容
本发明其中一个目的在于提供一种电池SOH估算方法，所述电池SOH估算方法将温度对电池的影响考虑到SOH的估算中，以提高SOH的估算精度。
本发明其中一个目的在于提供一种电池SOH估算方法，所述电池SOH估算方法将电池内部电芯的循环电流大小作为影响因素对SOH进行估算，从而提高电池SOH的估算精度。
本发明其中一个目的在于提供一种电池SOH估算方法，所述电池SOH估算方法通过计算机分别拟合温度和循环电流大小对应于电芯循环容量的曲线，并分别获取温度和电流大小的影响曲线，用于估算电池SOH。
为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种电池SOH估算方法，通过控制环境温度或电池循环电流，并对单一电池循环容量进行测量，包括如下步骤：
测量不同温度的电池循环容量，形成不同温度和电池循环容量的关系曲线；
测量不同循环电流的电池循环容量，形成不同循环电流和电池循环容量的关系曲线；
验证不同温度和电流的对循环容量的影响；
根据上述两个关系曲线和验证结果预测被测电池SOH。
根据本发明其中一个较佳实施例，在上述测量的温度和电池循环容量关系的步骤中设定多个测试温度，设定测试电流，测量在该测试电流下每一测试温度的循环容量曲线，定义25℃时该测试电流下的温度循环系数K25＝1，进一步计算该电流下每个测试温度的循环容量曲线，并计算温度循环系数KT。
根据本发明其中一个较佳实施例，采用matelab软件对测试温度和循环容量关系曲线进行多项式拟合，获取温度系数关系式：KT＝aT3+bT2+cT+d。
根据本发明其中一个较佳实施例，在上述测量的循环电流和电池循环容量关系的步骤中，设定测试温度，并设定多个测试电流，测量该测试温度下每一测试电流的循环容量曲线，并计算该测试温度下测试电流的循环系数KC。
根据本发明其中一个较佳实施例，采用matelab软件对测试电流和循环容量关系曲线进行多项式拟合，获取电流系数关系式：KC＝mC3+nC2+pC+q。
根据本发明其中一个较佳实施例，根据温度系数KT和电流系数KC，计算总影响系数K，其中K＝η·KT·KC，η为验证系数，通过测试不同温度和电流的电池容量计算获取验证系数η，根据总影响系数K获取SOH预测公式：
SOH＝(C总-(η*KT*KC)*I*△t)/C总；
其中C总为总放电量，I为循环电流，△t为循环时间。
附图说明
请参考图1显示的是本发明一种电池SOH估算方法的流程示意图；
请参考图2显示的是本发明一种电池SOH估算方法求影响因素的步骤示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
请参考图1和2，本发明提供一测试实验，分别测试不同温度和电流对电池循环容量的影响，用于估算电池SOH，具体步骤如下：
提供一单个被测电池，设定测试电流，同时设定多个测试温度，其中所述测试温度可通过温度循环试验机设定，在指定的测试电流下测量不同温度下的循环容量曲线，举例来说：测量放电电流为1C，计算循环温度分别为10℃、20℃、30℃、40℃的电芯循环容量曲线，令该电流下25℃电池循环容量K25℃＝1，根据25℃电池循环容量数值分别计算不同循环温度下的循环系数K10℃、K20℃、K30℃、K40℃。将不同温度系数和温度之间采用matelab软件进行拟合，获取温度影响系数的关系式：KT＝aT3+bT2+cT+d，需要说明的是T代表不同温度，a、b、c、d分别代表着和单电池自身相关的系数，不同种类和型号的单电池对应的系数不同，本发明不再具体公开说明。
进一步地，通过温度循环试验机循环对电池设定25℃的测试温度，在该测试温度下对单个被测电池进行不同电流的放电循环，比如设置放电电流分别为:0.25C、0.5C、0.75C、1C、1.25C、1.5C、2C。进一步计算每一放电电流的循环容量曲线，设定1C放电电流的影响系数K1C＝1，同时计算其他不同放电电流的影响系数KC，采用matelab软件对不同放电电流系数和放电电流之间拟合获取以下关系式：KC＝mC3+nC2+pC+q，其中C为放电电流，KC为对应的影响系数，m、n、p、q分别为电池自身相关的系数，不同电池的相关系数不同。
值得一提的是，在上述方案中，分别采用25℃时、1C放电量作为影响系数优选的计算参考量，在本发明其他可选实施例中，计算参考量可以有其他选择，计算参考量的选择不是本发明的限制。
本发明进一步获取循环温度和循环放电电流大小和总影响因素K之间的关系，其中对于电池已放电部分采用以下公式获取：C已用＝K*I*△t，K为总影响因素，I为循环电流，△t为循环所用的时间，定义C总为电池循环过程中放电总量，则SOH的估算公式如下：
SOH＝(C总共-C已用)/C总共；
进一步地，将所述温度影响因素KT和电流影响因素KC纳入到总影响系数的估算中，即K＝η*KT*KC，其中η为验证系数，用于计算温度和放电电流对总影响系数的影响，其中验证系数η可通过测量不同电流、不同电压和总影响系数K之间的影响关系获取，因此SOH预测的温度、放电电流影响关系式为：
SOH＝(C总-(η*KT*KC)*I*△t)/C总。
通过获取电流、温度等影响因素可获取更精准的SOH数据。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明，本发明的目的已经完整并有效地实现，本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (6)

1.一种电池SOH估算方法，通过控制环境温度或电池循环电流，并对单一电池循环容量进行测量，其特征在于，包括如下步骤：
测量不同温度的电池循环容量，形成不同温度和电池循环容量的关系曲线；
测量不同循环电流的电池循环容量，形成不同循环电流和电池循环容量的关系曲线；
验证不同温度和电流的对循环容量的影响；
根据上述两个关系曲线和验证结果预测被测电池SOH。
2.根据权利要求1所述的一种电池SOH估算方法，其特征在于，在上述测量的温度和电池循环容量关系的步骤中设定多个测试温度，设定测试电流，测量在该测试电流下每一测试温度的循环容量，定义25℃时该测试电流下的温度循环系数K25＝1，进一步计算该电流下每个测试温度的循环容量，并计算温度循环系数KT。
3.根据权利要求2所述的一种电池SOH估算方法，其特征在于，采用matelab软件对测试温度和循环容量关系曲线进行多项式拟合，获取温度系数关系式：
KT＝aT3+bT2+cT+d。
4.根据权利要求3所述的一种电池SOH估算方法，其特征在于，在上述测量的循环电流和电池循环容量关系的步骤中，设定测试温度，并设定多个测试电流，测量该测试温度下每一测试电流的循环容量，并计算该测试温度下测试电流的循环系数KC。
5.根据权利要求4所述的一种电池SOH估算方法，其特征在于，采用matelab软件对测试电流和循环容量关系曲线进行多项式拟合，获取电流系数关系式：
KC＝mC3+nC2+pC+q。
6.根据权利要求5所述的一种电池SOH估算方法，其特征在于，根据温度系数KT和电流系数KC，计算总影响系数K，其中K＝η·KT·KC，η为验证系数，通过测试不同温度和电流的电池容量曲线计算获取验证系数η，根据总影响系数K获取SOH预测公式：
SOH＝(C总-(η*KT*KC)*I*△t)/C总；
其中C总为总放电量，I为循环电流，△t为循环时间。
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