CN112782590B - 一种不依赖放电深度和放电速率的电池健康状态估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不依赖放电深度和放电速率的电池健康状态估计方法，本发明有效解决了现有的针对电池健康状态估算方法无法较好的应用于实际操作过程中的问题；解决的技术方案包括：本申请方案在使用时无需记录电池的整体充分放电过程，而只需通过一段具体放电过程，计算出充分放电时电池的等效整体电荷容量，通过这个等效整体电荷量与电池全新时最大电荷容量进行比较即可得到电池的SoH值，从而完成电池的健康状态估计，本申请方案解决了在电池实际使用中无法等速率充分放电而无法实现SoH估计的问题。

Description

一种不依赖放电深度和放电速率的电池健康状态估计方法

技术领域

本发明属于新能源汽车电池管理技术领域，具体涉及一种不依赖放电深度和放电速率的电池健康状态估计方法。

背景技术

一块全新的电池我们一般认为其是百分之百健康的，即健康状态为100％，此时其具备最大的电荷容量，经过一段时间的充放电循环使用后，电池会出现一定程度的老化衰减，其整体电荷容量也会有所减少，而此时其电荷容量与全新时最大电荷容量的比值即为电池的健康状态，也就是SoH的值；

在估计SoH时，一般需要当前电池按照固定的速率进行充分放电，通过电流计算出此时电池的整体电荷容量，再通过与最大电荷容量进行比较计算出SoH的值，但在实际应用中，一般不允许出现电池充分放电的情况，而且也无法使电池维持一个不变恒定的放电速率，因此当前很多方法无法在实际应用中使用；

鉴于以上，我们提供一种不依赖放电深度和放电速率的电池健康状态估计方法。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本申请方案在使用时无需记录电池的整体充分放电过程，而只需通过一段具体放电过程，计算出充分放电时电池的等效整体电荷容量，从而完成电池的健康状态估计，本申请方案解决了在电池实际使用中无法等速率充分放电而无法实现SoH估计的问题。

一种不依赖放电深度和放电速率的电池健康状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定电池类型及型号，查询其SoH为100％时额定整体电荷容量Q_er；

步骤二：记录电池在使用过程中放电电流Ⅰ_bat，放电时间t，放电速率C_f，放电深度(DOD)；

步骤三：通过记录电池在使用过程中对应的测量参数计算电池在这个过程中实际消耗的电荷容量Q_x

步骤四：根据所测得的电池在以C_f为放电速率进行放电时，所测得的放电深度(DOD)计算充分放电时电池的整体等效电荷容量

步骤五：通过以放电速率C_f时所测得的整体等效电荷容量与标准放电速率下的电荷容量间的转换系数η_c计算出以标准放电速率下的电荷容量Q_e

步骤六：通过电池整体等效电荷容量与额定整体电荷容量比较，估计出电池的健康状态值：

我们将步骤二中分为N个阶段，即分别记录：

电池在每个阶段内的放电时间，分别记为t₁、t₂、t₃、......t_n；

电池在每个时间段内的放电电流，分别记为I_bat1、I_bat2、I_bat3、......I_batn；

电池在每个时间段内的放电速率，分别记为C_f1、C_f2、C_f3……C_fn；

电池在每个时间段内的放电深度，分别记为DOD₁、DOD₂、DOD₃……DOD_n；

针对电池在多个阶段使用的情况下，对电池的健康状态估计方法包括以下步骤：

步骤一：通过上述记录参数，计算电池在整个过程中实际消耗的电荷容量Q_xd：

步骤二：根据不同阶段所记录的电池不同的放电深度计算各个阶段所对应的电池整体等效电荷容量：

步骤三：由于步骤三中得到的不同阶段的电池整体等效电荷容量，是在每个阶段所对应的放电速率下得到的，需要通过对应的转换系数η_c将其转换到以标准放电速率下的电池电荷容量：

步骤四：将步骤四中得到的电池在不同阶段的整体电荷容量依照各自阶段的所占比重大小进行加权统一，得到最终的电池整体等效电荷容量Q_ed：

Q_ed＝ω₁×Q_e1+ω₂×Q_e2+ω₃×Q_e3+……ω_n×Q_en

步骤五：通过电池整体等效电荷容量与额定整体电荷容量比较，估计出电池的健康状态值：

优选的，所步骤三中的η_c1、η_c2、η_c3……η_cn分别为电池在以C_f1、C_f2、C_f3……C_fn放电速率下测得的电荷容量和以标准放电速率下电荷容量间的转换系数。

优选的，所述步骤四中的ω为各阶段所占加权系数并且通过各阶段的时间比重得到：

ω_n＝t_n/(t₁+t₂+t₃+……+t_n)

上述技术方案有益效果在于：

本申请方案在使用时无需记录电池的整体充分放电过程，而只需通过一段具体放电过程，计算出充分放电时电池的等效整体电荷容量，通过这个等效整体电荷量与电池全新时最大电荷容量进行比较即可得到电池的SoH值，从而完成电池的健康状态估计，本申请方案解决了在电池实际使用中无法等速率充分放电而无法实现SoH估计的问题；

附图说明

图1为本发明进行电池SoH估算时使用的电路原示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现，以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

实施例1，本实施例提供一种不依赖放电深度和放电速率的电池健康状态估计方法，参照附图1所示，为本专利进行电池SoH估计时使用的电路原理示意图，其中，左边为电路中的负载部分，中间的矩形为功率源，负责为电池进行充放电，右边为被测量的电池，V_bat为电压传感器测量的电池两端电压，I_bat为电流传感器测量的电池充放电电流；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定电池类型及型号，查询其SoH为100％时额定整体电荷容量Q_er。

步骤二：电池在使用过程中，持续有电流从电池流出为驱动负载进行供电，我们通过电流传感器记录电池在使用过程中放电电流Ⅰ_bat，放电时间t，放电速率C_f，放电深度(DOD)，其中电池的放电速率C_f我们可根据实际实验过程中的需求进行相应的控制，放电深度(放电深度是指从蓄电池取出电量占额定容量的百分比)，传统的SoH估计算法需要电池进行完全放电，即需要电池的放电深度DoD达到100％，这样才能正确得到电池当前能够容纳的电荷总量(由于在电池实际使用过程中不允许出现电池充分放电情况的发生，因此，上述传统的估算方案基本无法应用于实际操作)，但在本方案中不需要电池完全放电，即放电深度不需DoD不需达到100％，可以为任意深度，记下此时的DoD值。

步骤三：通过记录电池在使用过程中对应的测量参数计算电池在这个过程中实际消耗的电荷容量Q_x

步骤四：电池在完成上述过程中的放电后，此时电池里的电量不会被放完，然后根据所测得的电池在以C_f为放电速率进行放电时，所测得的放电深度(DOD)计算充分放电时电池的整体等效电荷容量

步骤五：但是上述公式中得到的等效电荷容量是在放电速率为C_f的情况下得到的，为了与标准放电速率相比较，我们还需要将其转换为以电池在标准速率放电时的整体等效电荷容量，即，通过以放电速率C_f时所测得的整体等效电荷容量与标准放电速率下的电荷容量间的转换系数η_c计算出以标准放电速率下的电荷容量Q_e

上述公式中的η_c以放电速率C_f时所测得的整体等效电荷容量与标准放电速率下的电荷容量间的转换系数，其数值在电池说明书里可查阅得到。

步骤六：通过电池的整体等效电荷容量与额定整体电荷容量比较，估计出电池的健康状态值：

实施例2，在实施例1的基础上，较好的，我们可以将步骤二中分为N个阶段，即分别记录：

电池在每个阶段内的放电时间，分别记为t₁、t₂、t₃、......t_n；

电池在每个时间段内的放电电流，分别记为I_bat1、I_bat2、I_bat3、......I_batn；

电池在每个时间段内的放电速率，分别记为C_f1、C_f2、C_f3……C_fn；

电池在每个时间段内的放电深度，分别记为DOD₁、DOD₂、DOD₃……DOD_n；

通过对电池在多个阶段下的放电使用情况，可使得所得到的的电池的整体等效电荷容量与真实值更为接近，进而将其与电池处于全新状态时的最大电荷容量进行比较所得出的电池SoH值更为准确，针对电池在多个阶段使用的情况下，对电池的健康状态估计方法包括以下步骤：

步骤一：通过上述记录参数，计算电池在整个过程中实际消耗的电荷容量Q_xd：

步骤二：根据不同阶段所记录的电池不同的放电深度计算各个阶段所对应的电池整体等效电荷容量：

步骤三：由于步骤三中得到的不同阶段的电池整体等效电荷容量，是在每个阶段所对应的放电速率下得到的，需要通过对应的转换系数η_c将其转换到以标准放电速率下的电池电荷容量：

步骤四：将步骤四中得到的电池在不同阶段的整体电荷容量依照各自阶段的所占比重大小进行加权统一，得到最终的电池整体等效电荷容量Q_ed：

Q_ed＝ω₁×Q_e1+ω₂×Q_e2+ω₃×Q_e3+……ω_n×Q_en

步骤五：通过电池整体等效电荷容量与电池全新时的整体电荷容量比较，估计出电池的健康状态值，该SoH值与实际的数值更为接近，更能反映出当下电池的健康状态。

实施例3，在实施例2的基础上，所步骤三中的η_c1、η_c2、η_c3……η_cn分别为电池在以C_f1、C_f2、C_f3……C_fn放电速率下测得的电荷容量和以标准放电速率下电荷容量间的转换系数，具体可从电池出厂时的说明书中得到。

实施例4，在实施例2基础上，所述步骤四中的ω为各阶段所占加权系数并且通过各阶段的时间比重得到：

ω_n＝t_n/(t₁+t₂+t₃+……+t_n)

本申请方案在使用时无需记录电池的整体充分放电过程，而只需通过一段具体放电过程，计算出充分放电时电池的等效整体电荷容量，通过这个等效整体电荷量与电池全新时最大电荷容量进行比较即可得到电池的SoH值，从而完成电池的健康状态估计，本申请方案解决了在电池实际使用中无法等速率充分放电而无法实现SoH估计的问题。

上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种不依赖放电深度和放电速率的电池健康状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定电池类型及型号，查询其SoH为100％时额定整体电荷容量Q_er；

步骤二：记录电池在使用过程中放电电流Ⅰ_bat，放电时间t，放电速率C_f，放电深度(DOD)；

步骤三：通过记录电池在使用过程中对应的测量参数计算电池在这个过程中实际消耗的电荷容量Q_x

步骤四：根据所测得的电池在以C_f为放电速率进行放电时，所测得的放电深度(DOD)计算充分放电时电池的整体等效电荷容量

步骤五：通过以放电速率C_f时所测得的整体等效电荷容量与标准放电速率下的电荷容量间的转换系数η_c计算出以标准放电速率下的电荷容量Q_e

步骤六：通过电池整体等效电荷容量与额定整体电荷容量比较，估计出电池的健康状态值：

我们将步骤二中分为N个阶段，即分别记录：

电池在每个阶段内的放电时间，分别记为t₁、t₂、t₃、......t_n；

电池在每个时间段内的放电电流，分别记为I_bat1、I_bat2、I_bat3、......I_batn；

电池在每个时间段内的放电速率，分别记为C_f1、C_f2、C_f3……C_fn；

电池在每个时间段内的放电深度，分别记为DOD₁、DOD₂、DOD₃……DOD_n；

针对电池在多个阶段使用的情况下，对电池的健康状态估计方法包括以下步骤：

步骤一：通过上述记录参数，计算电池在整个过程中实际消耗的电荷容量Q_xd：

步骤二：根据不同阶段所记录的电池不同的放电深度计算各个阶段所对应的电池整体等效电荷容量：

步骤三：由于步骤三中得到的不同阶段的电池整体等效电荷容量，是在每个阶段所对应的放电速率下得到的，需要通过对应的转换系数η_c将其转换到以标准放电速率下的电池电荷容量：

步骤四：将步骤四中得到的电池在不同阶段的整体电荷容量依照各自阶段的所占比重大小进行加权统一，得到最终的电池整体等效电荷容量Q_ed：

Q_ed＝ω₁×Q_e1+ω₂×Q_e2+ω₃×Q_e3+……ω_n×Q_en

步骤五：通过电池整体等效电荷容量与额定整体电荷容量比较，估计出电池的健康状态值：

。

2.根据权利要求1所述的一种不依赖放电深度和放电速率的电池健康状态估计方法，其特征在于，所步骤三中的η_c1、η_c2、η_c3……η_cn分别为电池在以C_f1、C_f2、C_f3……C_fn放电速率下测得的电荷容量和以标准放电速率下电荷容量间的转换系数。

3.根据权利要求1所述的一种不依赖放电深度和放电速率的电池健康状态估计方法，其特征在于，所述步骤四中的ω为各阶段所占加权系数并且通过各阶段的时间比重得到：

ω_n＝t_n/(t₁+t₂+t₃+……+t_n)。