CN115047348A - 一种电池的健康度确定方法、装置和电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池的健康度确定方法、装置和电池管理系统。电池的健康度确定方法包括：在待测电池投入使用前，对满放的待测电池进行恒流充电；根据恒流充电过程中的第一充电参数确定待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点；确定至少两个相变点中第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差；在需要确定待测电池的健康度时，再次对待测电池进行恒流充电，并根据恒流充电过程中的第二充电参数重新确定第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的差值，作为测试容量差；根据测试容量差与初始容量差确定待测电池的健康度。本发明提出的方案能够提高计算过程的简洁性和结果的准确性。

Description

一种电池的健康度确定方法、装置和电池管理系统

技术领域

本发明实施例涉及电池管理技术，尤其涉及一种电池的健康度确定方法、装置和电池管理系统。

背景技术

近年来，电动汽车越来越普及。而储能系统作为电动汽车的核心元器件之一，其研发产业也飞速发展。

电池健康度的估算是电池使用过程中的重要状态参数。在传统的锂离子电池管理系统中，对电池健康度的估算有以下两种方法，一方面是根据电池总容量的减少值或者电池内阻升高值来估算电池健康度值，这种方式难度低，方便计算。另一方面是采用学习算法分析电池的充电过程参数，以估算电池健康度，这种方式较为准确。

但利用电池总容量的减少值或电池内阻升高值得出的估算结果有一定失真，精度较差；而利用学习算法分析电池的充电过程参数估算电池健康度，计算量大。

发明内容

本发明提供一种电池的健康度确定方法、装置和电池管理系统，以实现计算过程简洁且结果准确性高。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池的健康度确定方法，电池的健康度确定方法包括：

在待测电池投入使用前，对满放的所述待测电池进行恒流充电；

根据所述恒流充电过程中的第一充电参数确定所述待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点；

确定所述至少两个所述相变点中第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差；

在需要确定所述待测电池的健康度时，再次对所述待测电池进行恒流充电，并根据所述恒流充电过程中的第二充电参数重新确定所述第一相变点对应的容量和所述第二相变点对应的容量之间的差值，作为测试容量差；

根据所述测试容量差与所述初始容量差确定所述待测电池的健康度。

可选地，根据所述恒流充电过程中的第一充电参数确定所述待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点，包括：

根据所述第一充电参数确定所述待测电池在所述恒流充电过程中电压和容量的关系曲线；

对所述关系曲线进行微分处理，确定充电微分曲线；

根据所述充电微分曲线确定所述第一相变点和所述第二相变点。

可选地，对所述关系曲线进行微分处理，确定充电微分曲线，包括：

将所述关系曲线中的电压对容量求导，得到所述充电微分曲线；

根据所述充电微分曲线确定所述第一相变点和所述第二相变点，包括：

获取所述充电微分曲线中的峰值点；

将两个所述峰值点分别确定为所述第一相变点和所述第二相变点。

可选地，根据所述测试容量差与所述初始容量差确定所述待测电池的健康度，包括：

将所述测试容量差与所述初始容量差的比值作为所述待测电池的健康度系数。

可选地，根据所述测试容量差与所述初始容量差确定所述待测电池的健康度，包括：

根据所述测试容量差计算所述待测电池的当前负极容量；

根据所述初始容量差计算所述待测电池的初始负极容量；

将所述当前负极容量与所述初始负极容量的比值作为所述待测电池的健康度系数。

可选地，根据所述测试电池差计算所述待测电池的当前负极容量，包括：

将所述测试容量差与第一预设倍数的乘积作为所述当前负极容量；

根据所述初始容量差计算所述待测电池的初始负极容量，包括：

将所述初始容量差与第二预设倍数的乘积作为所述初始负极容量。

可选地，所述第一相变点为一阶相变点，所述第二相变点为二阶相变点。

可选地，所述待测电池的负极材料为石墨，所述第一预设倍数和所述第二预设倍数均等于3。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电池的健康度确定装置，电池的健康度确定装置包括：恒流充电模块、相变点确定模块、容量差确定模块和健康度确定模块，恒流充电模块用于在待测电池投入使用前，对满放的所述待测电池进行恒流充电，还用于在需要确定所述待测电池的健康度时，再次对所述待测电池进行恒流充电；相变点确定模块用于根据所述恒流充电过程中的第一充电参数或第二充电参数确定所述待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点；容量差确定模块用于将根据第一充电参数确定的所述至少两个所述相变点中第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差，还用于将根据第二充电参数重新确定的所述至少两个所述相变点中所述第一相变点对应的容量和所述第二相变点对应的容量之间的差值，作为测试容量差；健康度确定模块用于根据所述测试容量差与所述初始容量差确定所述待测电池的健康度。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电池管理系统，电池管理系统包括第二方面所述电池的健康度确定装置。

本实施例提供的电池的健康度确定方法、装置和电池管理系统，在待测电池投入使用前，对满放的待测电池进行恒流充电，并根据恒流充电过程中的第一充电参数确定待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点。再确定至少两个相变点中第一相变点对应的容量第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差。在需要确定待测电池的健康度时，再次对待测电池进行恒流充电，并根据恒流充电过程中的第二充电参数重新确定第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的差值，作为测试容量差。根据测试容量差与初始容量差确定待测电池的健康度，实现了对待测电池健康度的确定，此外该方法利用锂离子电池的负极材料嵌锂引发相变的原理，计算量小且不需要满充满放，方便随时实施，计算过程简洁且准确性高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电池的健康度确定方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种电池的健康度确定方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的又一种电池的健康度确定方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的又一种电池的健康度确定方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种充电微分曲线的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电池的健康度确定装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如背景技术提到的，电池健康度的估算是电池使用过程中的重要状态参数，而在传统的锂离子电池管理系统中，一是常根据电池总容量的减少值或者电池内阻升高值来估算电池健康度值。在电池使用的过程中不方便满充和满放以测试电池的总容量和电池内阻，会影响电池的正常使用。而且，利用电池内阻或总容量得出的估算结果精度较差。二是常采用学习算法分析电池的充电过程参数，以估算电池健康度，这种估算方法需要分析大量数据，计算量大。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种电池的健康度确定方法，该电池的健康度确定方法可以利用电池的健康度确定装置来实施，该装置可以集成于锂电池控制系统中。图1为本发明实施例提供的一种电池的健康度确定方法的流程示意图，参照图1，电池的健康度确定方法包括：

S101、在待测电池投入使用前，对满放的待测电池进行恒流充电。

其中。待测电池是指锂离子储能电池。满放是指待测电池放电到最小电压时的状态，在此状态下的待测电池的容量为0。

具体地，在待测电池出厂后且尚未投入使用之前，将待测电池放电至满放状态。在待测电池放电至容量为0后，利用充放电装置对待测电池进行恒流充电，恒流充电的电流为恒定的预设电流，以保证待测电池的容量稳定增加，示例性地，预设电流可以小于0.1C，具体的预设电流可以为0.05C。在恒流充电的过程中，需要记录待测电池的第一充电参数，记录方式可以为实时监测并存储，也可以是每隔预设时间采集并存储一次。充电参数是指可以反应待测电池充电状态的数据，示例性地，充电参数可以包括电压和容量。

S102、根据恒流充电过程中的第一充电参数确定待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点。

其中，相变点是指待测电池负极因嵌锂产生相变时充电参数的数据点。

具体地，在恒流充电的过程中，随着锂嵌入负极材料，负极材料发生多次相变，相变包括一阶相变、二阶相变和三阶相变。各阶相变的发生顺序固定，各相变点之间的容量差与负极容量相关且比值固定，两个相变点之间的容量差与负极容量的比值为预设值，该预设值可以根据实验和经验参数获得。数据处理装置根据第一充电参数可以确定出待测电池因嵌锂产生相变的多个相变点，示例性地，根据第一充电参数可以生成待测电池的容量与对应电压之间的第一关系曲线，其中，电压为待测电池两端的电压，容量为待测电池在当前状态下的存储电量，即全电池容量。进而可以将该第一关系曲线对容量求导数，得到第一微分曲线。根据第一微分曲线的多个峰值可以确定出多个相变点。

S103、确定至少两个相变点中第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差。

其中，相变点对应的容量是指发生该次相变时待测电池的存储的电量。

具体地，在确定了相变点及其对应的容量之后，可以计算第一相变点和第二相变点所对应容量之间的电量差值，作为初始容量差。示例性地，第一相变点可以为发生一阶嵌锂时的相变点，第二相变点可以为发生二阶嵌锂时的相变点，待测电池的负极发生一阶嵌锂时的容量与发生二阶嵌锂时的容量之间的差值为第一差值，则第一差值则为该待测电池的初始容量差。

S104、在需要确定待测电池的健康度时，再次对待测电池进行恒流充电，并根据恒流充电过程中的第二充电参数重新确定第一相变点对应的容量和第二相变点之间的对应的容量之间的差值，作为测试容量差。

具体地，在待测电池的使用过程中，若用户有了解电池健康度的需求，则再次对待测电池进行恒流充电，此次恒流充电可以从满放状态开始，也可以从容量低于50％的状态开始，此处不做限制。与初次恒流充电过程相似，在此次恒流充电的过程中，需要记录待测电池的第二充电参数，记录方式可以为实时监测并存储，也可以是每隔预设时间采集并存储一次。充电参数是指可以反应待测电池充电状态的数据，示例性地，充电参数可以包括电压和容量。根据此次恒流充电的过程中采集到的第二充电参数，确定待测电池因嵌锂产生相变的第一相变点和第二相变点，此处第一相变点与步骤S103中的第一相变点相对应，此处第二相变点与步骤S103中的第二相变点相对应。进而计算根据第二充电参数得到的第一相变点的第二相变点之间的容量差值，作为测试容量差。

示例性地，在需要确定电池的健康度时，利用0.05C电流再次对待测电池进行恒流充电并采集待测电池的第二充电参数。此次恒流充电可以在电池的剩余容量小于50％时启动。根据第二充电参数可以生成待测电池的容量与对应电压之间的第二关系曲线，其中，电压为待测电池两端的电压，容量为当前状态下待测电池的存储电量，即全电池容量。进而可以将该第二关系曲线对容量求导数，得到第二微分曲线。根据第二微分曲线的多个峰值可以确定出多个相变点。根据各阶相变出现的顺序可以确定出发生一阶相变时的第一相变点和发生二阶相变时的第二相变点。并计算第一相变点和第二相变点之间的容量差值，作为测试容量差。

S105、根据测试容量差与初始容量差确定待测电池的健康度。

具体地，根据发明人研究发现，待测电池的任意两个相变点之间的容量差值均与待测电池的负极容量成正相关。随着待测电池的使用和衰老，待测电池的负极容量与电池容量(电池容量即电池的全电池容量)一样，均会随之减少，而待测电池的任意两个相变点之间的容量差值也会随之减少，故可以根据测试容量差与初始容量差来确定待测电池的健康度。示例性地，可以将测试容量差与初始容量差的比值确定为待测电池的健康度值，即待测电池的SOH值。

本实施例提供的电池的健康度确定方法，在待测电池投入使用前，对满放的待测电池进行恒流充电，并根据恒流充电过程中的第一充电参数确定待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点。再确定至少两个相变点中第一相变点对应的容量第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差。在需要确定待测电池的健康度时，再次对待测电池进行恒流充电，并根据恒流充电过程中的第二充电参数重新确定第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的差值，作为测试容量差。根据测试容量差与初始容量差确定待测电池的健康度，实现了对待测电池健康度的确定，此外该方法利用锂离子电池的负极材料嵌锂引发相变的原理，计算量小且不需要满充满放，方便随时实施，计算过程简洁且准确性高。

可选地，图2为本发明实施例提供的另一种电池的健康度确定方法的流程图，参照图2，电池的健康度确定方法包括：

S201、在待测电池投入使用前，对满放的待测电池进行恒流充电。

步骤S201与步骤S101中的内容完全相同，此处不再赘述。

S202、根据第一充电参数确定待测电池在恒流充电过程中电压和容量的关系曲线。

具体地，第一充电参数中的电压与容量数据一一对应，根据恒流充电过程中测量的待测电池的第一充电参数，可以确定出待测电池的电压和容量的第一关系曲线。该第一关系曲线可以采用数据处理芯片来确定。

S203、对关系曲线进行微分处理，确定充电微分曲线。

其中，充电微分曲线是指电压和容量的关系曲线的微分曲线，可以表示容量与电压的微分值之间的关系。

具体地，可以将前步骤中的第一关系曲线中的电压对容量求导，得到第一充电微分曲线。第一充电微分曲线的一个变量为容量，另一个变量为电压对容量的微分。第一微分曲线可以表现出负极材料因嵌锂发生相变对待测电池电压的影响。

S204、根据充电微分曲线确定至少两个相变点。

具体地，首先可以根据第一充电微分曲线的走势获取充电微分曲线中的峰值点，峰值点是指微分曲线中的极大值点，既可以根据图像识别技术获取，也可以对微分曲线包含的数据进行分析处理来获取。然后就可以将充电微分曲线中的峰值点确定为相变点，每个相变点对应一个容量值。第一相变点和第二相变点为该第一充电微分曲线确定的多个相变点中的任意两个，示例性地，第一相变点可以为待测电池的负极材料发生一阶相变的相变点，第二相变点可以为待测电池的负极材料发生二阶相变的相变点。由于各阶相变的发生顺序是确定的，故可以根据微分曲线中峰值点出现的顺序确定各个相变点，并从各个相变点中确定出第一相变点和第二相变点。

S205、确定至少两个相变点中第一相变点对应的容量第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差。

步骤S205与步骤S103中的内容对应相同，此处不再赘述。

S206、在需要确定待测电池的健康度时，再次对待测电池进行恒流充电，并根据恒流充电过程中的第二充电参数重新确定第一相变点对应的容量和第二相变点之间的对应的容量之间的差值，作为测试容量差。

具体地，与获取初始容量差的过程相似，首先，在需要确定待测电池的健康度时，重新对待测电池进行恒流充电，恒流充电可以从待测电池的容量小于50％开始。恒流充电过程中还要采集待测电池的第二充电参数。

然后，根据第二充电参数确定待测电池在本次恒流充电过程中电压和容量的第二关系曲线。其中，第二充电参数中的电压与容量数据一一对应，根据恒流充电过程中测量的待测电池的第二充电参数，可以确定出待测电池的电压和容量的第二关系曲线。进而，对第二关系曲线进行微分处理，确定出第二充电微分曲线。将第二关系曲线中的电压对容量求导，得到第二充电微分曲线。第二充电微分曲线的一个变量为容量，另一个变量为电压对容量的微分。第二微分曲线可以表现出当前待测电池的负极材料因嵌锂发生相变对待测电池电压的影响。进而，根据第二充电微分曲线中的峰值点确定第一相变点和第二相变点。该第一相变点与第一充电参数确定出的第一相变点对应，该第二相变点与第一充电参数确定出的第二相变点对应，示例性地，若第一充电参数确定出的第一相变点为第一次恒流充电过程中发生一阶相变时的相变点，则本次确定出的相变点为该次恒流充电过程中发生一阶相变时的相变点。

最后，根据第二充电参数确定出的第一相变点与第二相变点之间的容量差值，作为测试容量差。

S207、将测试容量差与初始容量差的比值作为待测电池的健康度系数。

其中，电池的健康度系数是指电池的健康度的量化值，电池的健康度系数越高，电池当前容量与出厂容量之间的差距越小。

具体地，将测试容量差除以初始容量差，获得测试容量差与初始容量差的比值，作为待测电池的健康度系数。该健康度系数能够反映待测电池当前的容量与出厂容量之间的差距，即可以反应待测电池当前的健康度。

本实施例提供的电池的健康度确定方法，根据第一充电参数确定待测电池在恒流充电过程中电压和容量的第一关系曲线，然后对关系曲线进行微分处理，确定第一充电微分曲线。进而根据第一充电微分曲线确定第一相变点和第二相变点，将第一相变点和第二相变点之差作为初始容量差。需要确定电池健康度时，则重新对电池进行恒流充电，根据该次恒流充电得到的第二充电参数重新确定第一相变点和第二相变点，并计算第二充电参数确定出的第一相变点和第二相变点之间的差值作为测试容量差，根据测试容量差和初始容量差的比值确定待测电池的健康度，实现了对锂离子电池健康度的确定，该过程通过充电参数的分析和处理来实现，数据量小且处理步骤方便执行，进一步提高了健康度确定方法的简洁性。

可选地，图3为本发明实施例提供的又一种电池的健康度确定方法的流程图，参照图3，电池的健康度确定方法包括：

S301、在待测电池投入使用前，对满放的待测电池进行恒流充电。

S302、根据第一充电参数确定待测电池在恒流充电过程中电压和容量的关系曲线。

S303、对关系曲线进行微分处理，确定充电微分曲线。

S304、根据充电微分曲线确定至少两个相变点。

S305、确定至少两个相变点中第一相变点对应的容量第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差。

S306、在需要确定待测电池的健康度时，再次对待测电池进行恒流充电，并根据恒流充电过程中的第二充电参数重新确定第一相变点对应的容量和第二相变点之间的对应的容量之间的差值，作为测试容量差。

步骤S301、S302、S303、S304、S305和S306分别与前述步骤S201、S202、S203、S204、S205和S206中的内容一一对应相同，此处不再赘述。

S307、根据测试容量差计算待测电池的当前负极容量。

其中，当前负极容量是指待测电池在当前状态下的负极容量。

具体地，将测试容量差与第一预设倍数的乘积作为当前负极容量。恒流充电过程中任意两个相变点之间的容量差值均与待测电池的负极容量成比例关系，具体的比例关系可由实验测得或经验得到。示例性地，当待测电池的负极材料为石墨时，可以选取发生一阶相变的相变点为第一相变点并选取发生二阶相变的相变点为第二相变点，则测试容量差乘以3则为待测电池的当前负极容量。故计算第二充电参数得到的第一相变点和第二相变点之间的容量差值为测试容量差，将测试容量差乘以第一预设比例即可得到该待测电池的当前负极容量。

S308、根据初始容量差计算待测电池的初始负极容量。

其中，初始负极容量是指待测电池在出厂状态下的负极容量。

具体的，与当前负极容量相似，将初始容量差与第二预设倍数的乘积作为初始负极容量。根据出厂后初次恒流充电得到的第一充电参数得到的第一相变点和第二相变点之间容量差值，该容量差值即为初始容量差。该容量差与待测电池出厂时的负极容量成比例关系，具体的比例关系可由实验测得或经验得到。计算第一充电参数得到的第一相变点和第二相变点之间的容量差值为初始容量差，将初始容量差乘以第二预设倍数即可得到该待测电池的当前负极容量。

S309、将当前负极容量与初始负极容量的比值作为待测电池的健康度系数。

具体地，将当前负极容量与初始负极容量作比，可以获得当前待测电池的负极容量占出厂时待测电池负极容量的比例，该比例可以表示待测电池的健康度，可以作为待测电池的健康度系数。

本实施例提供的电池的健康度确定方法，根据测试容量差确定待测电池的当前负极容量，根据初始容量差确定待测电池的初始负极容量，根据当前负极容量和初始负极容量的比值确定待测电池的健康度，实现了对锂离子电池健康度的确定，该方法可以根据当前负极容量和初始负极容量的比值确定待测电池的健康度系数，两个负极容量的确定均基于锂离子电池的负极嵌锂原理，准确性高且数据处理量小。

可选地，图4为本发明实施例提供的又一种电池的健康度确定方法的流程图，参照图4，电池的健康度确定方法包括：

S401、在待测电池投入使用前，对满放的待测电池进行初次恒流充电。

具体地，在待测电池出厂后且尚未投入使用之前，将待测电池放电至满放状态。在待测电池放电至容量为0后，利用充放电装置对待测电池进行初次恒流充电，初次恒流充电的电流为恒定的预设电流，以保证待测电池的容量稳定增加，示例性地，预设电流可以小于0.1C，具体的预设电流可以为0.05C。在初次恒流充电的过程中，需要记录待测电池的第一充电参数，记录方式可以为实时监测并存储，也可以是每隔预设时间采集并存储一次。第一充电参数可以包括电压和容量。

S402、根据初次恒流充电得到的第一充电参数确定待测电池在恒流充电过程中电压和容量的第一关系曲线。

具体地，第一充电参数中的电压与容量数据一一对应，根据初次恒流充电过程中测量的待测电池的第一充电参数，可以确定出待测电池的电压和容量的第一关系曲线。该第一关系曲线可以采用数据处理芯片来确定。

S403、对第一关系曲线进行微分处理，确定第一充电微分曲线。

具体地，图5为本发明实施例提供的一种充电微分曲线的示意图，参照图5，充电微分曲线是指电压和容量的关系曲线的微分曲线，可以表示容量Q与电压的微分值dV/dQ之间的关系。将前步骤中确定出的第一关系曲线中的电压对容量求导，得到第一充电微分曲线。第一充电微分曲线的一个变量为容量，另一个变量为电压对容量的微分。第一微分曲线可以表现出负极材料因嵌锂发生相变对待测电池电压的影响。

S404、根据第一充电微分曲线中的峰值确定至少两个相变点。

具体地，继续参照图5，首先可以根据第一充电微分曲线的走势获取充电微分曲线中的峰值点，峰值点是指微分曲线中的极大值点，既可以根据图像识别技术获取，也可以对微分曲线包含的数据进行分析处理来获取。然后就可以将充电微分曲线中的峰值点确定为相变点，每个相变点对应一个容量值。将相变点中发生一阶相变的相变点为一阶相变点，将相变点中发生二阶相变的相变点为二阶相变点。随着锂嵌入负极，石墨负极材料发生相变的顺序为四阶相变、三阶相变、稀释的二阶相变、二阶相变和一阶相变，由于充电初期电压变化速率较高不容易获取相变点，故可以选取发生一阶相变和二阶相变的相变点作为初始容量差的计算依据。由于各阶相变的发生顺序是确定的，故可以根据微分曲线中峰值点出现的顺序确定各个相变点，并从各个相变点中确定出一阶相变点和二阶相变点。

S405、计算第一充电微分曲线确定出的一阶相变点和二阶相变点之间的容量差值，作为初始容量差。

具体地，在根据第一微分曲线确定了一阶相变点、二阶相变点及其对应的容量之后，可以计算一阶相变点和二阶相变点所对应容量之间的容量差值，作为初始容量差。示例性地，一阶相变点为发生一阶嵌锂时的相变点，二阶相变点为发生二阶嵌锂时的相变点，待测电池的负极发生一阶嵌锂时的容量与发生二阶嵌锂时的容量之间的差值为第一差值，此容量差值即为从待测电池负极材料发生二阶相变至发生一阶相变之间待测电池充入的总容量，也为该待测电池的初始容量差。

S406、在需要确定待测电池的健康度时，再次对待测电池进行测试恒流充电。

具体地，响应用户输入的获取待测电池健康度的指令，再次启动对待测电池的恒流充电，该次测试恒流充电过程中所用的恒定电流可以等于初次恒流充电时所用的恒定电流，示例性地，恒定电流可以为0.05C。在测试恒流充电的过程中，测量待测电池的第二充电参数，第二充电参数包括电压和容量。

S407、根据测试恒流充电过程中的第二充电参数确定待测电池在恒流充电过程中电压和容量的第二关系曲线。

具体地，第二充电参数中的电压与容量数据一一对应，根据测试恒流充电过程中测量的待测电池的第二充电参数，可以确定出待测电池的电压和容量的第二关系曲线。该第二关系曲线也可以采用数据处理芯片来确定。

S408、对第二关系曲线进行微分处理，确定第二充电微分曲线。

具体地，充电微分曲线是指电压和容量的关系曲线的微分曲线，可以表示容量与电压的微分值之间的关系。将前一步骤中确定出的第二关系曲线中的电压对容量求导，得到第二充电微分曲线。第二充电微分曲线的一个变量为容量，另一个变量为电压对容量的微分。第二微分曲线可以表现出当前待测电池的负极材料因嵌锂发生相变对待测电池电压的影响。

S409、根据第二充电微分曲线中的峰值重新确定一阶相变点和二阶相变点。

具体地，参照图5，根据峰值点出现的顺序可以确定出一阶相变点和二阶相变点。示例性地，一阶相变点可以为距离容量满充最近的峰值点A，二阶相变点可以为第二充电微分曲线上与一阶相变点相邻的那个峰值点B，该二阶相变点对应的容量小于一阶相变点对应的容量。

S410、计算第二充电微分曲线确定出的一阶相变点和二阶相变点之间的容量差值，作为测试容量差。

具体地，在根据第二微分曲线确定了一阶相变点、二阶相变点及其对应的容量之后，可以计算一阶相变点和二阶相变点所对应容量之间的容量差值，作为测试容量差。示例性地，一阶相变点为发生一阶嵌锂时的相变点，二阶相变点为发生二阶嵌锂时的相变点，待测电池的负极发生一阶嵌锂时的容量与发生二阶嵌锂时的容量之间的差值为第二差值，此容量差值即为测试恒流充电的过程中从待测电池负极材料发生二阶相变至发生一阶相变之间待测电池充入的总容量，也为该待测电池的测试容量差。

S411、将测试容量差乘以第一预设倍数，得到待测电池的当前负极容量。

具体地，在测试恒流充电的过程中，选取的相变点为一阶相变点和二阶相变点，且待测试电池的负极材料为石墨，则第一预设倍数则为3。继续参照图5，示例性地，第一峰值点A为负极材料发生一阶相变的一阶相变点，其对应的容量为第一容量C1。第二峰值点B为负极材料发生二阶相变的二阶相变点，其对应的容量为第二容量C2，第三峰值点C为负极材料发生三阶相变的三阶相变点。由图5可看出待测电池的负极材料因嵌锂引发相变时，负极片的电压对容量的微分量会发生突变。

继续参照图5，待测电池的一阶相变点和二阶相变点之间的容量差值等于C1-C2，而待测电池的负极容量的实测值记做CN(图5中未示出，CN即为采用拆解并制作纽扣电池的方式测量得出的实测值)。基于此，本发明实施例还提供一个多款待测电池充电参数的汇总表，列举了根据试验获得的多款负极为石墨的锂电池的一阶相变点的容量C1、二阶相变点的容量C2、负极容量的实测值CN和负极容量实测值与一二阶相变点容量差的比值CN/(C1-C2)如下：

表1多款待测电池充电参数的汇总表

表1中的负极容量实测值与一二阶相变点容量差的比值CN/(C1-C2)，均接近3，且误差在0.02以内。故该实验数据汇总表格表明，负极材料为石墨的待测电池在估算锂电池负极容量的过程中采用的第一预设倍数可以取3。故按照以上的多次实验的方法可以测量获得第一预设倍数，将一二阶相变点容量差(即测试容量差)乘以第一预设倍数，即可以获得待测电池的负极容量。

S412、将初始容量差乘以第二预设倍数，得到待测电池的初始负极容量。

具体地，与计算待测电池的当前负极容量相似，在计算初始负极容量时，可以将初始容量差乘以第二预设倍数，其中，第二预设倍数可以由试验获得，若计算初始容量差时选用的相变点与计算测试容量差时选用的相变点对应，则第二预设倍数等于第一预设倍数，否则可以根据选取的具体相变点利用实验获得第二预设倍数。

S413、将当前负极容量与初始负极容量的比值作为待测电池的健康度系数。

具体地，将当前负极容量与初始负极容量作比，可以获得当前待测电池的负极容量占出厂时待测电池负极容量的比例，该比例可以表示待测电池的健康度，可以作为待测电池的健康度系数。

本实施例提供的电池的健康度确定方法，根据测试容量差确定待测电池的当前负极容量，根据初始容量差确定待测电池的初始负极容量，根据当前负极容量和初始负极容量的比值确定待测电池的健康度，实现了对锂离子电池健康度的确定，该方法可以根据当前负极容量和初始负极容量的比值确定待测电池的健康度系数，两个负极容量的确定均基于锂离子电池的负极嵌锂原理，准确性高且数据处理量小。

本发明实施例还提供了一种电池的健康度确定装置。图6为本发明实施例提供的一种电池的健康度确定装置的结构示意图，参照图6，电池的健康度确定装置600包括：恒流充电模块601、相变点确定模块602、容量差确定模块603和健康度确定模块604，恒流充电模块601用于在待测电池投入使用前，对满放的待测电池进行恒流充电，还用于在需要确定待测电池的健康度时，再次对待测电池进行恒流充电；相变点确定模块602用于根据恒流充电过程中的第一充电参数或第二充电参数确定待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点；容量差确定模块603用于将根据第一充电参数确定的至少两个相变点中第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差，还用于将根据第二充电参数重新确定的至少两个相变点中第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的差值，作为测试容量差；健康度确定模块604用于根据测试容量差与初始容量差确定待测电池的健康度。

本发明实施例还提供了一种电池管理系统。图7为本发明实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图，参照图7，电池管理系统700包括前述任意实施例的电池的健康度确定装置600。

本实施例提供的电池的健康度确定方法、装置和系统，在待测电池投入使用前，对满放的待测电池进行恒流充电，并根据恒流充电过程中的第一充电参数确定待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点。再确定至少两个相变点中第一相变点对应的容量第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差。在需要确定待测电池的健康度时，再次对待测电池进行恒流充电，并根据恒流充电过程中的第二充电参数重新确定第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的差值，作为测试容量差。根据测试容量差与初始容量差确定待测电池的健康度，实现了对待测电池健康度的确定，此外该方法利用锂离子电池的负极材料嵌锂引发相变的原理，计算量小且不需要满充满放，方便随时实施，计算过程简洁且准确性高。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电池的健康度确定方法，其特征在于，包括：

在待测电池投入使用前，对满放的所述待测电池进行恒流充电；

根据所述恒流充电过程中的第一充电参数确定所述待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点；

确定所述至少两个所述相变点中第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差；

在需要确定所述待测电池的健康度时，再次对所述待测电池进行恒流充电，并根据所述恒流充电过程中的第二充电参数重新确定所述第一相变点对应的容量和所述第二相变点对应的容量之间的差值，作为测试容量差；

根据所述测试容量差与所述初始容量差确定所述待测电池的健康度。

2.根据权利要求1所述的电池的健康度确定方法，其特征在于，根据所述恒流充电过程中的第一充电参数确定所述待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点，包括：

根据所述第一充电参数确定所述待测电池在所述恒流充电过程中电压和容量的关系曲线；

对所述关系曲线进行微分处理，确定充电微分曲线；

根据所述充电微分曲线确定所述第一相变点和所述第二相变点。

3.根据权利要求2所述的电池的健康度确定方法，其特征在于，对所述关系曲线进行微分处理，确定充电微分曲线，包括：

将所述关系曲线中的电压对容量求导，得到所述充电微分曲线；

根据所述充电微分曲线确定所述第一相变点和所述第二相变点，包括：

获取所述充电微分曲线中的峰值点；

将两个所述峰值点分别确定为所述第一相变点和所述第二相变点。

4.根据权利要求1所述的电池的健康度确定方法，其特征在于，根据所述测试容量差与所述初始容量差确定所述待测电池的健康度，包括：

将所述测试容量差与所述初始容量差的比值作为所述待测电池的健康度系数。

5.根据权利要求1所述的电池的健康度确定方法，其特征在于，根据所述测试容量差与所述初始容量差确定所述待测电池的健康度，包括：

根据所述测试容量差计算所述待测电池的当前负极容量；

根据所述初始容量差计算所述待测电池的初始负极容量；

将所述当前负极容量与所述初始负极容量的比值作为所述待测电池的健康度系数。

6.根据权利要求5所述的电池的健康度确定方法，其特征在于，根据所述测试电池差计算所述待测电池的当前负极容量，包括：

将所述测试容量差与第一预设倍数的乘积作为所述当前负极容量；

根据所述初始容量差计算所述待测电池的初始负极容量，包括：

将所述初始容量差与第二预设倍数的乘积作为所述初始负极容量。

7.根据权利要求6所述的电池的健康度确定方法，其特征在于，所述第一相变点为一阶相变点，所述第二相变点为二阶相变点。

8.根据权利要求4所述的电池的健康度确定方法，其特征在于，所述待测电池的负极材料为石墨，所述第一预设倍数和所述第二预设倍数均等于3。

9.一种电池的健康度确定装置，其特征在于，包括：

恒流充电模块，用于在待测电池投入使用前，对满放的所述待测电池进行恒流充电，还用于在需要确定所述待测电池的健康度时，再次对所述待测电池进行恒流充电；

相变点确定模块，用于根据所述恒流充电过程中的第一充电参数或第二充电参数确定所述待测电池因嵌锂产生相变的至少两个相变点；

容量差确定模块，用于将根据第一充电参数确定的所述至少两个所述相变点中第一相变点对应的容量和第二相变点对应的容量之间的容量差值，作为初始容量差，还用于将根据第二充电参数重新确定的所述至少两个所述相变点中所述第一相变点对应的容量和所述第二相变点对应的容量之间的差值，作为测试容量差；

健康度确定模块，用于根据所述测试容量差与所述初始容量差确定所述待测电池的健康度。

10.一种电池管理系统，其特征在于，包括权利要求9所述的电池的健康度确定装置。

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