CN112731162A - 一种基于v2g使用场景下的电池健康度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法。该方法通过在V2G使用场景下，对电池充电过程中的工作参数进行实时采集，并根据采集的工作参数计算充电过程对应的电池充电容量，再根据得到的电池充电容量即可准确计算出相应的电池健康度；同时，通过对不同循环次数下对应的电池健康度进行检测，本发明还能够建立电池健康度随循环次数变化的关系曲线，以便观察电池的衰减趋势。通过上述方式，本发明能够有效利用V2G使用场景下的电池充电过程，不需要增加额外的测试流程或测试设备即可根据电池充电容量准确高效地计算电池健康度，进而根据电池的衰减趋势对V2G使用场景中的充放电策略进行优化，具有较高的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及电池健康度检测技术领域，尤其涉及一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法。
背景技术
随着近年来全球电动汽车产业的快速发展，电动汽车的保有量持续走高，大量电动汽车的无序充电也大幅增加了电网的负荷。V2G(车辆到电网)作为一种新型的商业模式，在电动汽车不使用时，将动力电池的电能销售给电网系统，电池进行放电；在动力电池需要充电时，电流则由电网流向车辆，电池进行充电，从而实现电动汽车和电网的双赢。然而，在电动汽车与电网的双向互动过程中，充放电次数的增加会加快动力电池的寿命衰减。因此，准确评估动力电池的健康状态，并研究V2G使用场景下电池的衰减趋势，对推动V2G应用有重要意义。
公开号为CN110281808A的专利提供了一种基于电池温度与健康状态的V2G安全控制方法及系统，该专利通过获取电池已经经历的循环次数来确定电池的健康状态，并根据电池温度及其健康状态获取最大放电倍率，再结合各电池组之间的温差对放电倍率进行调整。然而，该专利中仅通过循环次数来确定电池健康状态的方式准确度较低，难以真实地反映电池的健康度变化情况，进而导致在V2G场景下的安全控制存在较大误差，影响了V2G的应用。因此，在V2G场景下对电池的健康度进行准确检测具有重要意义和价值。
目前，对动力电池健康状态的检测主要是通过专业电池测试设备对电池进行充放电，再收集电池的容量及阻抗等关键参数进行分析计算实现的。然而，这种方法步骤繁琐，资源投入大，时间和人工成本高，难以进行规模化应用。并且，如何将当前的电池健康状态检测方法有效应用于V2G场景中仍有待研究。
有鉴于此，有必要基于V2G使用场景，设计一种高效低成本的电池健康度检测方法，以解决上述问题。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法。利用V2G使用场景下的电池充电过程对电池充电容量进行准确测试与计算，从而简单高效地准确获取每次循环时对应的电池健康度；并根据电池健康度与循环次数间的关系获取电池的衰减趋势，以便及时对V2G使用场景中的充放电策略进行优化，对推动V2G的应用具有重要意义。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，包括如下步骤：
S1、在V2G使用场景下，对电池充电过程中的工作参数进行实时采集，并记录所述充电过程对应的循环次数；
S2、根据步骤S1中采集的所述工作参数，计算所述充电过程对应的电池充电容量；
S3、根据步骤S2中得到的所述电池充电容量，计算所述循环次数对应的电池健康度；
S4、重复步骤S1～S3，建立所述电池健康度随所述循环次数变化的关系曲线。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述充电过程为电池的荷电状态从0％增加至100％的过程。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述工作参数包括所述充电过程中各时刻对应的电流和荷电状态。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述电池充电容量按照如下公式进行计算：
其中，i表示循环次数，i＝0，1，2，3，.....；Ci表示第i次循环时的电池充电容量；t表示所述充电过程持续的时间；I(t)表示所述充电过程中各时刻对应的电流。
作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，还包括电池初始容量的获取。
作为本发明的进一步改进，所述电池健康度按照如下公式进行计算：
其中，SOH(i)表示第i次循环时对应的电池健康度；Di表示第i次循环时的电池放电容量；D0表示所述电池初始容量。
作为本发明的进一步改进，以所述第i次循环时的电池充电容量Ci代替所述第i次循环时的电池放电容量Di进行所述电池健康度的计算。
作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，若得到的所述关系曲线中相邻循环次数间的电池健康度的衰减率超过预设的衰减阈值，则触发对所述V2G使用场景中充放电策略的优化。
作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，对所述充放电策略的优化方法包括降低充放电功率和调整充放电深度。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，采集的所述工作参数实时上传至云端，进行存储与计算。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过在V2G使用场景下，对电池充电过程的工作参数进行采集，并以此对电池充电容量进行准确计算，能够准确获取该充电过程对应的电池充电容量；同时，基于获取的电池充电容量和电池的初始容量，本发明能够简便高效地计算出电池健康度，且相较于现有技术中的间接测试法、模型估测法等测试方法，本发明提供的方法具有更高的准确度。
(2)本发明通过在V2G使用场景下对动力电池每次循环时对应的电池健康度进行检测，并将相应数据上传并同步至云端，不仅能够长时间地储存大量数据，还能够建立电池健康度随循环次数变化的关系曲线，从而获取电池的衰减趋势，以便及时对V2G使用场景中的充放电策略进行优化，对提高动力电池的使用寿命、推动V2G的应用具有重要意义。
(3)本发明提供的方法基于V2G场景进行检测，不需要增加额外的测试流程或测试设备，仅利用动力电池的充电过程即可简单高效地完成对电池健康度的检测，不影响用户用车，具有操作方便、运算简单、结果准确、效率高、成本低等优点，能够满足实际应用的需求，具有较高的实际应用价值。
附图说明
图1为电池的库伦效率随循环次数的变化曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本发明提供了一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，包括如下步骤：
S1、在V2G使用场景下，对电池充电过程中的工作参数进行实时采集，并记录所述充电过程对应的循环次数；
S2、根据步骤S1中采集的所述工作参数，计算所述充电过程对应的电池充电容量；
S3、根据步骤S2中得到的所述电池充电容量，计算所述循环次数对应的电池健康度；
S4、重复步骤S1～S3，建立所述电池健康度随所述循环次数变化的关系曲线。
具体地，在本发明的一个实施例中，步骤S1中的所述充电过程为电池的荷电状态从0％增加至100％的过程。类似地，在V2G使用场景下，电池的放电过程即为电池的荷电状态从100％降低至0％的过程。在本发明中，基于V2G场景进行检测，不需要增加额外的测试流程或测试设备，仅利用动力电池的充电过程即可简单高效地完成对电池健康度的检测，不影响用户用车，具有操作方便、运算简单、结果准确、效率高、成本低等优点，能够满足实际应用的需求，具有较高的实际应用价值。
其中，在所述充电过程中采集的所述工作参数包括所述充电过程中各时刻对应的电流和荷电状态，用于对该充电过程中的电池充电容量进行计算。
在本发明的一个实施例中，在步骤S2中，所述电池充电容量按照如下公式进行计算：
其中，i表示循环次数，i＝0,1,2,3,……；Ci表示第i次循环时的电池充电容量；t表示所述充电过程持续的时间；I(t)表示所述充电过程中各时刻对应的电流。
通过上述方式，本发明能够对充电过程中电池的充电容量进行准确计算，并利用得到的电池充电容量准确计算电池健康度。
具体地，在本发明的一个实施例中，步骤S3中还包括电池初始容量的获取；在采集到电池初始容量后，电池健康度则按照如下公式进行计算：
其中，SOH(i)表示第i次循环时对应的电池健康度；Di表示第i次循环时的电池放电容量；D0表示所述电池初始容量。
由图1中电池的库伦效率随循环次数的变化曲线可以看出，随着循环过程的进行，电池的充放电循环库伦效率基本不变，表明每次循环中的充电容量和放电容量基本在同一水平。因此，可以认为在单次循环中，电池的充放电容量基本相同。在此基础上，本发明可以用电池充电容量代替放电容量计算健康度，在V2G使用场景下，仅需对动力电池的充电过程进行监测即可完成对电池健康度的检测，整体操作过程简单方便、效率高，能够满足实际应用的需求。
基于上述方式，本发明能够根据电池的充电容量简便直接地计算电池健康度，且相较于现有技术中的间接测试法、模型估测法等测试方法，本发明提供的方法具有更高的准确度。
在此基础上，本发明通过将采集的相应数据上传并同步至云端，不仅能够长时间地储存大量数据，对电池健康度进行快速准确的计算，还能够根据在不同循环次数下计算得到的电池健康度，建立电池健康度随循环次数变化的关系曲线，从而获取电池的衰减趋势，以便及时对V2G使用场景中的充放电策略进行优化。
具体地，在本发明的一个实施例中，当步骤S4中得到的所述关系曲线中相邻循环次数间的电池健康度的衰减率超过预设的衰减阈值，则判定电池健康度的衰减速率过快，并触发对所述V2G使用场景中充放电策略的优化。其中，对所述充放电策略的优化方法包括降低充放电功率和调整充放电深度，具体的参数调整需要根据电网的需求以及参与V2G的电动汽车数量进行综合计算。同时，在完成充放电策略优化后，仍可以根据本发明提供的方法获取优化后的电池健康度随循环次数的变化曲线，并以此检验优化效果，以便判断是否需要进行进一步调整与优化，该方式对提高动力电池的使用寿命、推动V2G的应用具有重要意义。
综上所述，本发明提供了一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法。该方法通过在V2G使用场景下，对电池充电过程中的工作参数进行实时采集，并根据采集的工作参数计算充电过程对应的电池充电容量，再根据得到的电池充电容量即可准确计算出相应的电池健康度；同时，通过对不同循环次数下对应的电池健康度进行检测，本发明还能够建立电池健康度随循环次数变化的关系曲线，以便观察电池的衰减趋势。通过上述方式，本发明能够有效利用V2G使用场景下的电池充电过程，不需要增加额外的测试流程或测试设备即可根据电池充电容量准确高效地计算电池健康度，进而根据电池的衰减趋势对V2G使用场景中的充放电策略进行优化，具有较高的实际应用价值。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在V2G使用场景下，对电池充电过程中的工作参数进行实时采集，并记录所述充电过程对应的循环次数；
S2、根据步骤S1中采集的所述工作参数，计算所述充电过程对应的电池充电容量；
S3、根据步骤S2中得到的所述电池充电容量，计算所述循环次数对应的电池健康度；
S4、重复步骤S1～S3，建立所述电池健康度随所述循环次数变化的关系曲线。
2.根据权利要求1所述的一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，其特征在于：在步骤S1中，所述充电过程为电池的荷电状态从0％增加至100％的过程。
3.根据权利要求2所述的一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，其特征在于：在步骤S1中，所述工作参数包括所述充电过程中各时刻对应的电流和荷电状态。
4.根据权利要求3所述的一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，其特征在于：在步骤S2中，所述电池充电容量按照如下公式进行计算：
Ci＝∫0 tI(t)dt
其中，i表示循环次数，i＝0,1,2,3,……；Ci表示第i次循环时的电池充电容量；t表示所述充电过程持续的时间；I(t)表示所述充电过程中各时刻对应的电流。
5.根据权利要求1所述的一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，其特征在于：在步骤S3中，还包括电池初始容量的获取。
6.根据权利要求5所述的一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，其特征在于：所述电池健康度按照如下公式进行计算：
其中，SOH(i)表示第i次循环时对应的电池健康度；Di表示第i次循环时的电池放电容量；D0表示所述电池初始容量。
7.根据权利要求6所述的一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，其特征在于：以所述第i次循环时的电池充电容量Ci代替所述第i次循环时的电池放电容量Di进行所述电池健康度的计算。
8.根据权利要求1～7中任一权利要求所述的一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，其特征在于：在步骤S4中，若得到的所述关系曲线中相邻循环次数间的电池健康度的衰减率超过预设的衰减阈值，则触发对所述V2G使用场景中充放电策略的优化。
9.根据权利要求8所述的一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，其特征在于：在步骤S4中，对所述充放电策略的优化方法包括降低充放电功率和调整充放电深度。
10.根据权利要求1～9中任一权利要求所述的一种基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法，其特征在于：在步骤S1中，采集的所述工作参数实时上传至云端，进行存储与计算。
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