CN112740056A - 电池健康状态的估算方法、电池管理装置及电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种电池健康状态的估算方法、电池管理装置及电池管理系统，所述方法可以实现电池包中的任意一个或多个单体电池的老化状态进行估算。应用在智能汽车、新能源汽车、网联汽车上，当电池包不可用时，采用本申请提供的方案对每个单体电池进行老化状态的估算，得到的估算结果可以为单体电池提供回收利用指南，进而提升电池包内单体电池的二次利用率。

Description

电池健康状态的估算方法、电池管理装置及电池管理系统
技术领域
本发明主要涉及电池健康状态的检测技术，尤其涉及一种电池健康状态的估算方法、电池管理装置及电池管理系统。
背景技术
现阶段电动车的驱动能量主要来源于动力电池。由于，驱动电动车行驶需要较高能量，故动力电池通常由多个单体电池串联而成。通常，将多个单体电池串联而成的动力电池称之为电池包。
电池包在长期使用过程中不可避免地发生老化，因此需要对电池包的老化状况进行预估。目前可以通过SOH(state of health，电池健康状态)预估电池包的老化状况。其预估过程如下：通过电池包在充电或放电过程中的电流积分计算电池包的实际充电或放电荷容量，通过电池包在充电或放电过程中的电压积分计算电池包的理论充电或放电荷容量，基于电池包的理论充电或放电荷容量和电池包的实际充电或放电荷容量计算所有单体电池的SOH。
上述电池健康状态的估算方法中，由于基于电池包的理论充电或放电荷容量和电池包的实际充电或放电荷容量计算所有单体电池的SOH，因此每次计算SOH时，同一电池包的所有单体电池均需要充电或放电，无法控制单一/部分单体电池或放电来计算被控制单体电池的SOH。
发明内容
基于上述技术问题，本发明的发明目的在于提供一种电池健康状态的估算方法、电池管理装置及电池管理系统。
第一方面，本发明实施例提供了一种电池健康状态的估算方法，包括：获取目标通电回路，所述目标通电回路为电池包中一个单体电池与负载或充电设备所形成的通电回路，所述电池包包括多个单体电池；计算所述目标通电回路中单体电池在充电过程或放电过程中的理论电荷容量和实际电荷容量；根据所述理论电荷容量和所述实际电荷容量，计算所述目标通电回路中单体电池的SOH。
采用本实现方式，可以实现对电池包中的一个单体电池的老化状态进行估算。当电池包不可用时，采用本申请提供的方案对电池包内每个单体电池进行老化状态的估算，得到的估算结果可以为电池包内单体电池提供回收利用指南，进而提升电池包内单体电池的二次利用率。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述目标通电回路为均衡回路包括单体电池、均衡电阻和均衡开关，所述单体电池、均衡电阻和均衡开关串联。
采用本实现方式，在无需外接设备的条件下也可以进行健康状态的估算，进一步提升了方案的适用性。
结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量的步骤包括：采集目标通电回路中单体电池的初始开路电压V1i，所述初始开路电压是均衡开关闭合前的开路电压；控制所述均衡开关闭合，以使得所述目标通电回路导通；检测时间后，控制所述均衡开关斩断；采集所述目标通电回路中单体电池的结束开路电压V2i，所述结束开路电压是均衡开关斩断时的开路电压；查找预置OCV-SOC表，得到SOC1i和SOC2i，所述SOC1i是新鲜电池在开路电压是V1i初始开路电压时对应的电荷状态，所述SOC2i新鲜电池在开路电压是V2i结束开路电压时对应的电荷状态SOC2i；根据SOC1i及SOC2i计算目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量。
采用本实现方式，可以通过查表的方式计算出目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量，与现有技术示出的采用积分运算处理方式相比较，在一定程度上降低了系统的计算量。
结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，根据如下公式计算目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量Qi；Qi＝(SOC1i-SOC2i)×Qnew，其中，所述Qnew是新鲜电池的总电荷容量，单位是C。
采用本实现方式，计算出目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量，与现有技术示出的采用积分运算处理方式相比较，在一定程度上降低了系统的计算量。
结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述检测时间小于或等于所述目标通电回路中单体电池从完全充满状态到放电完全状态所需的时间。
采用本实现方式，可以在一定程度上缩短估算的时间。
结合第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量的步骤包括：针对所述初始开路电压和所述结束开路电压进行积分运算，得到所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量Qdis_i。
采用本实现方式，可以实现对目标通电回路中单体电池的实际电荷容量进行计算。
结合第一方面，在第一方面的第六种可能的实现方式中，计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量的步骤包括：采集所述目标通电回路中单体电池的实时开路电压，所述实时开路电压是所述均衡开关处于闭合状态时，按照预置采样频率采集的开路电压；根据如下公式计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量：
Figure BDA0002978460660000021
所述Qdis_i是目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量，单位是C；所述T是放电时间，单位是min；Vi_t是实时开路电压，单位是V；所述R是均衡电阻的阻值，单位是Ω；所述f是预置采样频率，单位是Hz。
采用本实现方式，可以通过加和的方式计算出目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量，与现有技术示出的采用积分运算处理方式相比较，在一定程度上降低了系统的计算量。
结合第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，根据如下公式计算出目标通电回路中单体电池的SOH；
Figure BDA0002978460660000031
所述ki是映射比例系数，所述ki基于所述V1i和所述V2i，查找预置ki表得到。
采用本实现方式，在SOH计算的过程中引入ki，可以提升本方案的预估结果的准确性。
结合第一方面，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述预置OCV-SOC表用于记录开路电压和电荷状态的对应关系；所述查找预置ki表用于记录开路电压和映射比例系数的对应关系。
采用本实现方式，可以根据需求调取记录开路电压和电荷状态的对应关系和记录开路电压和映射比例系数。
结合第一方面，在第一方面的第九种可能的实现方式中，在所述目标通电回路导通的过程中，所述单体电池小电流放电。
采用本实现方式，小电流放电可适当延长目标通电回路中单体电池的放电时间，可以在一定程度上避免目标通电回路中单体电池的开路电压迅速下降到放电截止电压以下而造成的目标通电回路中单体电池损坏问题的出现。
第二方面，本发明实施例提供了一种电池管理装置，包括
获取模块，用于获取目标通电回路，所述目标通电回路为电池包中一个单体电池与负载或充电设备所形成的通电回路，所述电池包包括多个单体电池；生成模块，用于计算所述目标通电回路中单体电池在充电过程或放电过程中的理论电荷容量和实际电荷容量；还用于根据所述理论电荷容量和所述实际电荷容量，计算所述目标通电回路中单体电池的SOH。
采用本实现方式，可以实现对电池包中一个单体电池的老化状态进行估算。当电池包不可用时，采用本申请提供的方案对电池包内每个单体电池进行老化状态的估算，得到的估算结果可以为电池包内单体电池提供回收利用指南，进而提升电池包内单体电池的二次利用率。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述目标通电回路为均衡回路，由所述单体电池、均衡电阻和均衡开关串联。
采用本实现方式，在无需外接设备的条件下也可以进行健康状态的估算，进一步提升了方案的适用性。
结合第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述获取模块包括采集子模块和控制子模块；所述生成模块包括采集子模块和数据处理子模块；所述采集子模块，用于采集目标通电回路中单体电池的初始开路电压，所述初始开路电压是均衡开关闭合前的开路电压V1i；所述控制子模块，用于控制所述均衡开关闭合，以使得所述目标通电回路导通；检测时间后，还用于控制所述均衡开关斩断；所述采集子模块，还用于采集所述目标通电回路中单体电池的结束开路电压V2i，所述结束开路电压是均衡开关斩断时的开路电压；所述数据处理子模块，用于查找预置OCV-SOC表，得到SOC1i和SOC2i，所述SOC1i是新鲜电池在开路电压是V1i初始开路电压时对应的电荷状态，所述SOC2i新鲜电池在开路电压是V2i结束开路电压时对应的电荷状态SOC2i；还用于根据SOC1i及SOC2i，计算目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量。
采用本实现方式，可以通过查表的方式计算目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量，与现有技术示出的采用积分运算处理方式相比较，在一定程度上降低了系统的计算量。
结合第二方面，在第二方面的第三种可能的实现方式中，数据处理子模块，还用于根据如下公式计算目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量Qi；Qi＝(SOC1i-SOC2i)×Qnew，其中，所述Qnew是新鲜电池的总电荷容量，单位是C。
采用本实现方式，计算目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量，与现有技术示出的采用积分运算处理方式相比较，在一定程度上降低了系统的计算量。
结合第二方面，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述检测时间小于或等于所述目标通电回路中单体电池从完全充满状态到放电完全状态所需的时间。
采用本实现方式，可以在一定程度上缩短估算的时间。
结合第二方面，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述数据处理子模块，还用于针对所述初始开路电压和所述结束开路电压进行积分运算，得到所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量Qdis_i。
采用本实现方式，可以实现对目标通电回路中单体电池的实际电荷容量进行计算。
结合第二方面，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述采集子模块，还用于采集所述目标通电回路中单体电池的实时开路电压，所述实时开路电压是所述均衡开关处于闭合状态时，按照预置采样频率采集的开路电压；所述数据处理子模块，还用于为根据如下公式计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量Qdis_i：
Figure BDA0002978460660000041
所述Qdis_i是目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量，单位是C；所述T是放电时间，单位是min；Vi_t是实时开路电压，单位是V；所述R是均衡电阻的阻值，单位是Ω；所述f是预置采样频率，单位是Hz。
采用本实现方式，可以通过加和的方式计算出目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量，与现有技术示出的采用积分运算处理方式相比较，在一定程度上降低了系统的计算量。
结合第二方面，在第二方面的第七种可能的实现方式中，所述数据处理子模块，还用于根据如下公式计算出目标通电回路中单体电池的SOH；
Figure BDA0002978460660000042
所述ki是映射比例系数，所述ki基于所述V1i和所述V2i查找预置ki表得到。
采用本实现方式，在SOH计算的过程中引入ki，可以提升本方案的预估结果的准确性。
结合第二方面，在第二方面的第八种可能的实现方式中，所述预置OCV-SOC表用于记录开路电压和电荷状态的对应关系；所述查找预置ki表用于记录开路电压和映射比例系数的对应关系。
采用本实现方式，可以根据需求调取记录开路电压和电荷状态的对应关系和记录开路电压和映射比例系数。
结合第二方面，在第二方面的第九种可能的实现方式中，在所述目标通电回路导通的过程中，所述单体电池小电流放电。
采用本实现方式，小电流放电可适当延长目标通电回路中单体电池的开路电压放电的时间，可以在一定程度上避免目标通电回路中单体电池的开路电压迅速下降到放电截止电压以下而造成的目标通电回路中单体电池损坏问题的出现。
第三方面，本发明实施例提供了一种电池管理系统，包括：电池控制装置，用于接收上位机发送的控制指令，响应于所述控制指令是检测指令，发送所述检测指令至电池管理装置；电池管理装置，用于响应于接收到检测指令，获取目标通电回路，所述目标通电回路为电池包中一个单体电池与负载或充电设备所形成的通电回路，所述电池包包括多个单体电池；还用于计算所述目标通电回路中单体电池在充电过程或放电过程中的理论电荷容量和实际电荷容量；还用于根据所述理论电荷容量和所述实际电荷容量，计算所述目标通电回路中单体电池的SOH。
采用本实现方式，可以实现对电池包中一个单体电池的老化状态进行估算。当电池包不可用时，采用本申请提供的方案对电池包内每个单体电池进行老化状态的估算，得到的估算结果可以为电池包内单体电池提供回收利用指南，进而提升电池包内单体电池的二次利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的电池管理系统结构示意图；
图2为本申请实施例提供的电池管理装置结构示意图；
图3为根据本申请实施例提供电池健康状态估算方法流程示意图；
图4为电池健康状态估算方法一个实施例的流程示意图；
图5为根据一优选实施例提供的开路电压与电荷状态对应关系的示意图。
具体实施方式
下述对上文中出现的一些专业名词以及后续出现的专业名词作解释说明，以帮助理解本申请。
单体电池SOC((State of charge，荷电状态)，指的是电池的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。
电池SOH，指的是电池老化后的满充电容量与其出厂时的初始容量的比值。
电池老化，指的是电池被使用一段时间或长期搁置不使用后，电池性能衰减。
OCV(Open circuit voltage，开路电压)，指的是电池在开路状态下的端电压。
本文通过各种实施例提出了各种技术方案，以实现对电池包中单个单体电池的健康状态进行估算。
为了使本申请的上述目的、技术方案和优点更易于理解，下文提供了详细的描述。所述详细的描述通过使用方框图、流程图和/或示例提出了设备和/或过程的各种实施例。由于这些方框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作，所以本领域内人员将理解可以通过许多硬件、软件、固件或它们的任意组合单独和/或共同实施这些方框图、流程图或示例内的每个功能和/或操作。
下面结合附图对本申请实施例示出的电池管理系统进行说明，图1为电池管理系统一个实施例的结构示意图，可以看出电池管理系统1包括电池包11、电池控制装置12及电池管理装置13。
电池包11包括至少一个单体电池111(battery cell)，本申请中单体电池111为锂离子电池。在电池包11内部每个单体电池111均与均衡电阻112和均衡开关113组成均衡回路。电池包11的正极与主正继电器2连接，电池包的负极与主负继电器3连接。
电池控制装置12可以用于接收上位机(图中未画出)输出的控制指令，控制指令可以是均衡指令、充电指令、放电指令或检测指令等。电池控制装置12还可以用于根据不同的控制指令实现相应的功能。
例如，响应于接收到的控制指令为充电指令，电池控制装置12控制主正继电器2和主负继电器3闭合，以使得电池包与充电设备连通。本申请中充电设备的种类不受具体限制，其种类可以是可移动的充电枪，也可以是座式充电器。
再例如，响应于接收到的控制指令为放电指令，电池控制装置12控制主正继电器2和主负继电器3闭合，以使得电池与负载连通。本申请中负载的种类不受具体限制，凡是负载电压在300V-800V的负载均可应用在本申请中。
再例如，响应于接收到的控制指令为检测指令，电池控制装置12发送所述检测指令至电池管理装置13，所述检测指令携带有待检测单体电池的序号；以使得电池管理装置13可以基于所述待检测单体电池序号确定目标通电回路。
图2为电池管理装置13一个实施例的结构示意图，可以看出电池管理装置13包括获取模块131、生成模块132及存储器133。
获取模块131可以用于获取目标通电回路，所述目标通电回路为电池包中一个单体电池与负载或充电设备所形成的通电回路。本申请中目标通电回路可以是一个通电回路，也可以是多个通电回路。
例如，一般电池包中所有单体电池都有相应的序号list，list＝(1,2，…，N)，N为单体电池总数。需要SOH计算的单体电池即目标通电回路中单体电池。需要对第3个单体电池、第17个单体电池计算SOH，则i＝(3,17)。需要对第3个单体电池计算SOH，则i＝(3)。
请继续参阅图2，其中获取模块131可以包括读取子模块1311及控制子模块1312。
读取子模块1311可以用于读取检测指令所携带的单体电池序号，将该单体电池序号保存于存储器133内。读取子模块1311还可以用于读取所述检测指令所携带的检测时间，将该检测时间保存于存储器133内。
控制子模块1312可以用于调取存储器133内的单体电池序号，控制单体电池序号对应的开关闭合，以使得单体电池序号对应的单体电池所在的通电回路导通(即目标通电回路)。控制子模块1312可以用于调取存储器133内的检测时间，检测时间后，单体电池序号对应的开关斩断。
生成模块132可以用于计算目标通电回路中单体电池在充电过程或放电过程中的理论电荷容量和实际电荷容量，还可以用于根据所述理论电荷容量和所述实际电荷容量，计算所述目标通电回路中单体电池的SOH。
请继续参阅图2，其中生成模块132可以包括采集子模块1321和数据处理子模块1322。
采集子模块1321可以用于采集目标通电回路中单体电池111的采集值，所述采集值可以是开路电压或电流；用于向数据处理子模块1322输出所采集的采集值，以使得数据处理子模块1322可以基于所述采集值计算目标通电回路中单体电池在充电过程或放电过程中的理论电荷容量和实际电荷容量。
数据处理子模块1322可以用于接收采集子模块1321输出的采集值；还可以用于读取存储器133保存的各种信息，还可以根据采集值和存储在存储器133中的各种信息，计算目标通电回路中单体电池的SOH。数据处理子模块1322还可以向显示装置(图中未提供)输出在线检测获得的电池SOH，显示装置采用可以在视觉上显示电池SOH的任何装置。例如，显示装置可以是LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)显示器。
存储器133可以是能够记录和删除数据的、众所周知的半导体器件，例如RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)等，或者例如硬盘的大容量存储介质等。
结合图1和图2，下面具体描述管理单元13如何实现估算目标通电回路中单体电池的健康状态。图3电池健康状态估算方法一个实施例的流程图。
步骤S1获取模块131获取目标通电回路，所述目标通电回路为电池包中一个单体电池与负载或充电设备所形成的通电回路；通电回路可以是单体电池与负载所形成的放电通电回路，所述放电通电回路用于实现该单体电池的放电功能。通电回路也可以是单体电池与充电设备所形成的充电通电回路，所述通电回路用于实现该单体电池的充电功能。
获取目标通电回路的实现方式可以是基于用户操作实现，例如用户可以将一电阻与电池包中的一单体电池串联，相应的该单体电池与该电阻所形成的通电回路即为目标通电回路。获取目标通电回路的实现方式也可以是通过上位机下发控制指令的方式实现，例如获取模块131接收上位机发送携带有单体电池序号控制指令，识别控制指令中的单体电池序号，所述单体电池序号对应的单体电池所形成的通电回路即为目标通电回路。
值得注意的是，本申请中仅仅示例性的介绍几种获取目标通电回路的实现方式，在实际应用的过程中可以基于实际的应用环境选取合适的实现方式。
步骤S2生成模块132计算所述目标通电回路中单体电池在充电过程或放电过程中的理论电荷容量和实际电荷容量；
下面分别对目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量Qi和实际电荷容量Qdis_i的计算过程作以说明。
生成模块132针对一段时间间隔采集目标通电回路中单体电池的开路电压，一段时间可以是目标通电回路中单体电池从完全充满状态到放电完全状态所需的时间。例如，生成模块132采集对应于目标通电回路中单体电池在完全充满状态下的开路电压Vi1。一段时间后然后采集对应于该目标通电回路中单体电池放电完全状态下的开路电压Vi2。最后根据Vi1对应的电荷容量Qi1和Vi2对应的电荷容量Qi2计算出Qi，其中i为单体电池的序号，例如，电池包中第5个单体电池的在完全充满状态的开路电压可以表示为V51。
步骤S2中生成模块132计算目标通电回路中单体电池的电理论电荷容量Qi的方式有多种。
例如，生成模块132在采集Vi1和Vi2后，可以根据单体电池的电荷容量与开路电压之间的对应关系获得Qi1和Qi2。电荷容量与开路电压之间的对应关系可以通过下述公式一体现：
Q＝a1*V+b1；
其中，Q表示电荷容量，V表示开路电压；d和g是常量参数，其可以根据业务需要设定，也可以由本领域技术人员根据经验设定。当目标通电回路中单体电池的开路电压取Vi1时，根据公式一计算出Qi1；当目标通电回路中单体电池的开路电压取Vi2时，根据公式一计算出Qi2。
再例如，生成模块132在采集Vi1和Vi2后，可以通过读取预先保存在存储器133的单体电池的电荷容量与开路电压之间的对应关系来获得Qi1和Qi2，该对应关系是单体电池在离线状态下通过多次实验拟合获得，该实验拟合方式是本领域技术人员所熟知的现有技术，此处不再赘述。
再例如，可以根据不同的开路电压获得不同的电荷状态，进一步根据电荷状态与电荷容量与之间的对应关系获得目标通电回路中单体电池的电荷容量。
生成模块132生成开路电压对应的电荷状态的实现方式有多种。
例如，通过公式计算获得单体电池的电荷状态，具体来说，开路电压与电荷状态之间的对应关系可以通过下述公式二体现：
V＝a2*SOC+b2；
其中，V表示开路电压，SOC表示电荷状态，a2和b2是常量参数，其可以根据业务需要设定，也可以由本领域技术人员根据经验设定。当目标通电回路中单体电池的开路电压取Vi1时，根据公式二计算获得SOCi1；当目标通电回路中单体电池的开路电压取Vi2时，根据公式二计算获得SOCi2。
再例如，生成模块132可以通过读取预先保存在存储器133的单体电池的开路电压与电荷状态之间的对应关系来获得SOCi1和SOCi2，该对应关系是在单体电池离线状态下通过多次实验调节获得，该实验调节方式是本领域技术人员所熟知的现有技术，此处不再赘述。
生成模块132生成电荷状态对应的电荷容量的实现方式有多种。
例如，生成模块132在得到SOCi1和SOCi2后，可以根据单体电池的电荷容量与电荷状态之间的对应关系获得Qi1和Qi2。单体电池的电荷容量与电荷状态之间的对应关系可以通过下述公式三体现：
Q＝Qnew*SOC；
其中，Q表示电荷容量，SOC表示电荷状态，Qnew表示新鲜电池的总电荷容量。当目标通电回路中单体电池的SOC取SOCi1时，根据公式三计算获得Qi1；当目标通电回路中单体电池的SOC取SOCi2结束时，根据公式三计算获得Qi2。
再例如，生成模块132在获得SOCi1和SOCi2后，可以通过读取预先保存在存储器133内单体电池的电荷容量与电荷状态之间的对应关系来获得Qi1和Qi2，该对应关系是单体电池在离线状态下通过多次实验拟合获得，该实验拟合方式是本领域技术人员所熟知的现有技术，此处不再赘述。根据下述公式四计算获得理论电荷容量Qi：
Qi＝|Qi2-Qi1|。
步骤S2中生成模块132计算目标通电回路中单体电池的实际电荷容量Qdis_i的方式有多种。
例如，生成模块132采集对应于目标通电回路中单体电池在完全充满状态下的电流Ii1，一段时间后然后采集对应于目标通电回路中单体电池在放电完全状态下的电流I2i，然后针对所述Ii1和I2i进行积分运算，得到所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量Qids_i。
再例如，生成模块132采集对应于目标通电回路中单体电池在完全充满状态下的开路电压Vi1，一段时间后然后采集对应于目标通电回路中单体电池在放电完全状态下的开路电压V2i，然后针对所述Vi1和V2i进行积分运算，得到所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量Qdis_i。
目标通电回路中单体电池在充电过程中的理论电荷容量和实际电荷容量的计算过程可以参考目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量和实际电荷容量的生成方式，在此就不再赘述。
步骤S3生成模块132根据所述理论电荷容量和所述实际电荷容量，计算所述目标通电回路中单体电池的SOH。
可以根据下述公式五计算SOH；
Figure BDA0002978460660000091
其中，SOH表示健康状态；Qdis_i是目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量，单位是C；Qi是目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量，单位是C。
目标通电回路中单体电池在充电过程中的SOH的计算过程可以参考目标通电回路中单体电池在放电过程中的SOH计算方式，在此就不再赘述。
综上，本申请实施例可以实现电池包中一个单体电池的老化状态进行估算，当电池包不可用(整包SOH≤80％)时，采用本申请提供的方案对电池包内每个单体电池进行老化状态的估算，得到的估算结果可以为电池包内单体电池提供回收利用指南，进而提升电池包内单体电池的二次利用率。
实施例2：
在实施例1提供的技术方案的基础上，可以进一步提升实施例1提供方案的适用性，使得电池包内的单体电池在无需外接设备的条件下也可以进行健康状态的估算。本实施例中目标通电回路可以是单体电池、该单体电池对应的均衡电阻和该单体电池对应的均衡开关串联而成均衡电路，所述成均衡电路用于实现该单体电池的放电功能。
图3提供的实施例中获取模块131可以包括读取子模块1311及控制子模块1312。生成模块132可以包括采集子模块1321和数据处理子模块1322。
下面结合附图4，对本实施例电池健康状态估算方法进行进一步说明，请参阅图4，为电池健康状态估算方法一个实施例的流程示意图。图4所示的实施例包括以下步骤：
S11采集目标通电回路中单体电池的初始开路电压，所述初始开路电压是均衡开关闭合前的开路电压；
采集子模块1321在均衡开关闭合前采集目标通电回路中单体电池的开路电压，为了帮助理解本申请上下文，可以用V1i来表示，其中i表示单体电池的序号，1表示起始。具体的采集方式可以是本领域惯用的实现方式，在此就不再赘述。
S12控制所述均衡开关闭合，以使得所述目标通电回路导通；
具体的实现方式可以是读取子模块1311读取检测指令所携带的单体电池序号和检测时间，将该单体电池序号和检测时间保存于存储器133中。本申请中检测时间小于或等于所述目标通电回路中单体电池从完全充满状态到放电完全状态所需的时间。例如，序号为5的单体电池为目标通电回路中单体电池，序号为5的单体电池从完全充满状态到放电完全状态所需的时间为180min，序号为5的单体电池的检测时间可以为90min。在实际应用过程中检测时间可以根据业务需要设定，也可以由本领域技术人员根据经验设定。
控制子模块1312调取存储器133内的单体电池序号，控制单体电池序号对应的目标通电回路导通，此时，单体电池处于放电的状态。
在所述目标通电回路导通的过程中单体电池小电流放电，小电流放电可适当延长单体电池的开路电压放电的时间，可以在一定程度上避免单体电池的开路电压迅速下降到放电截止电压以下而造成的单体电池损坏问题的出现。
S13检测时间后，控制所述均衡开关斩断；
具体的控制方式可以是本领域惯用的实现方式，在此就不再赘述。
S1411采集所述目标通电回路中单体电池的结束开路电压，所述结束开路电压是均衡开关斩断时的开路电压；
采集子模块1321在均衡开关斩断时或斩断后采集目标通电回路中单体电池的开路电压，为了帮助理解本申请上下文，可以用V2i来表示，其中i表示单体电池的序号，2表示结束。具体的采集方式可以是本领域惯用的实现方式，在此就不再赘述。
采集子模块1321将V1i和V2i传输至数据处理子模块1322。
S1412查找预置OCV-SOC表，得到SOC1i和SOC2i，所述SOC1i是新鲜电池在开路电压是V1i时对应的电荷状态，所述SOC2i新鲜电池在开路电压是V2i时对应的电荷状态SOC2i；
预置OCV-SOC表预先存储在存储器133内，预置OCV-SOC表用于记录单体电池的开路电压与电荷状态之间的对应关系，该对应关系是在新鲜的单体电池离线状态下通过多次实验调节获得，该实验调节方式是本领域技术人员所熟知的现有技术，此处不再赘述。
具体的查找方式可以是本领域惯用的实现方式，在此就不再赘述。
S1413根据SOC1i和SOC2i，计算目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量Qi；
可以根据下述公式六计算目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量Qi；
Qi＝(SOC1i-SOC2i)×Qnew；
其中，所述Qnew是新鲜电池的总电荷容量，单位是C。
S1421采集所述目标通电回路中单体电池的实时开路电压，所述实时开路电压是所述均衡开关处于闭合状态时，按照预置采样频率采集的开路电压；
采集子模块1321按照预置采样频率采集从均衡开关闭合时到均衡开关斩断时这段时间内的目标通电回路中单体电池的开路电压，为了帮助理解本申请上下文，可以用Vi_t来表示，其中i表示单体电池的序号，t表示采样的次数。具体的采集方式可以是本领域惯用的实现方式，在此就不再赘述。
S1422根据实时开路电压计算目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量：
在一种可行性实施例中，为了降低数据处理子模块1322的数据处理量，可以采用下述公式七计算实际电荷容量：
Figure BDA0002978460660000111
所述Qdis_i是实际电荷容量，单位是C；所述T是放电时间，单位是min；Vi_t是实时开路电压，单位是V；所述R是均衡电阻的阻值，单位是Ω；所述f是预置采样频率，单位是Hz。
例如，第5号单体电池为目标通电回路中单体电池，预置采样频率为50Hz，放电时间为60min，均衡电阻的阻值是5Ω，结合公式七最终计算出：
Figure BDA0002978460660000112
由于具体的计算过程本领域技术人员所熟知的现有技术，此处不再赘述。
步骤S15数据处理子模块1322根据所述理论电荷容量和所述实际电荷容量，计算所述目标通电回路中单体电池的SOH。
根据下述公式八计算出目标通电回路中单体电池的SOH；
Figure BDA0002978460660000113
所述ki是映射比例系数，所述ki基于所述V1i和所述V2i，查找预置ki表得到。
单体电池的健康状态受电池理论电荷容量影响。理论电荷容量基于单体电池的SOC是基于预先存储在存储器133内的预置OCV-SOC表得到。通常，预置OCV-SOC表是基于开路电压与电荷状态之间的线性关系生成，具体的，可以参阅图5。图5为根据一优选实施例提供的开路电压与电荷状态的对应关系，其中，曲线A为预置OCV-SOC表记录的开路电压与电荷状态的对应线性关系，可以看出V＝a2*SOC+b2；其中，V表示开路电压，SOC表示电荷状态，a2和b2是常量参数，其可以根据业务需要设定，也可以由本领域技术人员根据经验设定。曲线B新鲜电池的开路电压与电荷状态间关系曲线，可以看出新鲜电池的开路电压与电荷状态之间关系并不是完全符合上述线性关系。基于此，本申请在SOC计算的过程中引入映射比例系数ki，可以提升本方案的预估结果的准确性。
数据处理子模块1322可以通过读取预先保存在存储器104内的预置ki表获取的V1i和V2i与映射比例系数之间的对应关系，进而来获得ki，该对应关系的获得对于本领域技术人员来说是熟知的现有技术，此处不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质包括计算机指令，当计算机指令在上述电子设备上运行时，使得该电子设备执行上述方法实施例中电子设备执行的各个功能或者步骤。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述方法实施例中电子设备执行的各个功能或者步骤。
通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
容易理解的是，本领域技术人员在本申请提供的几个实施例的基础上，可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本申请的保护范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种电池健康状态的估算方法，其特征在于，包括：
获取目标通电回路，所述目标通电回路为电池包中一个单体电池与负载或充电设备所形成的通电回路，所述电池包包括多个单体电池；
计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程或充电过程中的理论电荷容量和实际电荷容量；
根据所述理论电荷容量和所述实际电荷容量，计算所述目标通电回路中单体电池的SOH。
2.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，所述目标通电回路为均衡回路，所述均衡回路包括单体电池、均衡电阻和均衡开关，所述单体电池、均衡电阻和均衡开关串联。
3.根据权利要求2所述的估算方法，其特征在于，计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量的步骤包括：
采集所述目标通电回路中单体电池的初始开路电压，所述初始开路电压是均衡开关闭合前的开路电压；
控制所述均衡开关闭合，以使得所述目标通电回路导通；
检测时间后，控制所述均衡开关斩断；
采集所述目标通电回路中单体电池的结束开路电压，所述结束开路电压是均衡开关斩断时的开路电压；
查找预置OVC-SOC表，得到SOC1i和SOC2i，所述SOC1i是新鲜电池在开路电压是初始开路电压时对应的电荷状态，所述SOC2i是新鲜电池在开路电压是结束开路电压时对应的电荷状态；
根据所述SOC1i和SOC2i，计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量。
4.根据权利要求3所述的估算方法，其特征在于，根据如下公式计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量；
Qi＝(SOC1i-SOC2i)×Qnew，其中，所述Qi是目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量，单位是C，所述Qnew是新鲜电池的总电荷容量，单位是C。
5.根据权利要求3-4任一项所述的估算方法，其特征在于，所述检测时间小于或等于所述目标通电回路中单体电池从完全充满状态到放电完全状态所需的时间。
6.根据权利要求3-5任一项所述的估算方法，其特征在于，计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量的步骤包括：
针对所述初始开路电压和所述结束开路电压进行积分运算，得到所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量。
7.根据权利要求2-5任一项所述的估算方法，其特征在于，计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量的步骤包括：
采集所述目标通电回路中单体电池的实时开路电压，所述实时开路电压是所述均衡开关处于闭合状态时，按照预置采样频率采集的开路电压；
根据如下公式计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量
Figure FDA0002978460650000021
所述Qdis_i是目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量，单位是C；所述T是放电时间，单位是min；所述Vi_t是实时开路电压，单位是V；所述R是均衡电阻的阻值，单位是Ω；所述f是预置采样频率，单位是Hz。
8.根据权利要求3-7任一项所述的估算方法，其特征在于，根据如下公式计算出目标通电回路中单体电池的SOH；
Figure FDA0002978460650000022
所述ki是映射比例系数，所述ki基于所述初始开路电压和所述结束开路电压，查找预置ki表得到。
9.根据权利要求3-8任一项所述的估算方法，其特征在于，所述预置OCV-SOC表用于记录开路电压与电荷状态的对应关系；所述预置ki表用于记录开路电压与映射比例系数的对应关系。
10.根据权利要求1-9任一项所述的估算方法，其特征在于，在所述目标通电回路导通的过程中，所述单体电池小电流放电。
11.一种电池管理装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标通电回路，所述目标通电回路为电池包中一个单体电池与负载或充电设备所形成的通电回路，所述电池包包括多个单体电池；
生成模块，用于计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中或充电过程中的理论电荷容量和实际电荷容量；
还用于根据所述理论电荷容量和所述实际电荷容量，计算所述目标通电回路中单体电池的SOH。
12.根据权利要求11所述的电池管理装置，其特征在于，所述目标通电回路为均衡回路，所述均衡回路包括单体电池、均衡电阻和均衡开关，所述单体电池、均衡电阻和均衡开关串联。
13.根据权利要求12所述的电池管理装置，其特征在于，所述获取模块包括采集子模块和控制子模块；所述生成模块包括采集子模块和数据处理子模块；
所述采集子模块，用于采集所述目标通电回路中单体电池的初始开路电压，所述初始开路电压是均衡开关闭合前的开路电压；
所述控制子模块，用于控制所述均衡开关闭合，以使得所述目标通电回路导通；
还用于检测时间后，控制所述均衡开关斩断；
所述采集子模块，还用于采集所述目标通电回路中单体电池的结束开路电压，所述结束开路电压是均衡开关斩断时的开路电压；
所述数据处理子模块，用于查找预置OCV-SOC表，得到SOC1i和SOC2i，所述SOC1i是新鲜电池在开路电压是初始开路电压时对应的电荷状态，所述SOC2i是新鲜电池在开路电压是结束开路电压时对应的电荷状态；
根据所述SOC1i和所述SOC2i，计算目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量。
14.根据权利要求13所述的电池管理装置，其特征在于，所述数据处理子模块，还用于根据如下公式计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量；
Qi＝(SOC1i-SOC2i)×Qnew，其中，所述Qi是目标通电回路中单体电池在放电过程中的理论电荷容量，单位是C，所述Qnew是新鲜电池的总电荷容量，单位是C。
15.根据权利要求13-14任一项所述的电池管理装置，其特征在于，所述检测时间小于或等于所述目标通电回路中单体电池从完全充满状态到放电完全状态所需的时间。
16.根据权利要求13-15任一项所述的电池管理装置，其特征在于，所述数据处理子模块，还用于针对所述初始开路电压和所述结束开路电压进行积分运算，得到所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量。
17.根据权利要求12-15任一项所述的电池管理装置，其特征在于，所述采集子模块，还用于采集所述目标通电回路中单体电池的实时开路电压，所述实时开路电压是所述均衡开关处于闭合状态时，按照预置采样频率采集的开路电压；
所述数据处理子模块，还用于为根据如下公式计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量：
Figure FDA0002978460650000031
所述Qdis_i是目标通电回路中单体电池在放电过程中的实际电荷容量，单位是C；所述T是放电时间，单位是min；所述Vi_t是实时开路电压，单位是V；所述R是均衡电阻的阻值，单位是Ω；所述f是预置采样频率，单位是Hz。
18.根据权利要求13-17任一项所述的电池管理装置，其特征在于，所述数据处理子模块，还用于根据如下公式计算出目标通电回路中单体电池的SOH；
Figure FDA0002978460650000032
所述ki是映射比例系数，所述ki基于所述初始开路电压和所述结束开路电压查找预置ki表得到。
19.根据权利要求13-18任一项所述的电池管理装置，其特征在于，所述预置OCV-SOC表用于记录开路电压与电荷状态的对应关系；所述预置ki表用于记录开路电压与映射比例系数的对应关系。
20.根据权利要求11-19任一项所述的电池管理装置，其特征在于，在所述目标通电回路导通的过程中，所述单体电池小电流放电。
21.一种电池管理系统，其特征在于，包括：
电池控制装置，用于接收上位机发送的控制指令，响应于所述控制指令是检测指令，发送所述检测指令至电池管理装置；
电池管理装置，用于响应于接收到所述检测指令，获取目标通电回路，所述目标通电回路为电池包中一个单体电池与负载或充电设备所形成的通电回路，所述电池包包括多个单体电池；
还用于计算所述目标通电回路中单体电池在放电过程中或充电过程中的理论电荷容量和实际电荷容量；
还用于根据所述理论电荷容量和所述实际电荷容量，计算所述目标通电回路中单体电池的SOH。
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