CN118330492A - 电池soh预测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池SOH预测方法和装置，方法包括以下步骤：S1，获取待预测电池的状态参数；S2，根据待预测电池在充电过程中的功率对待预测电池每轮充电过程的等效累计充电量进行校准，计算得到待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH；S3，根据待预测电池的预设电池容量、待预测电池在充电过程中电芯电压在单位电压区间内的电流数据，计算得到待预测电池的第二SOH；S4，基于待预测电池的第一SOH和第二SOH预测待预测电池的最终SOH。本发明能够考虑环境和运行状态对电池SOH的影响，有效提高电池SOH的预测精度，普适性较强。

Description

电池SOH预测方法和装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池SOH预测方法和一种电池SOH预测装置。

背景技术

电池SOH是电池管理的重要参数之一，它对于评估电池性能、预测维护需求、降低运营成本以及优化电池使用等方面都具有重要作用。随着电池技术的不断发展，对SOH的监测和管理将变得更加重要。

传统电池计算SOH(State ofHealth，电池健康状态)方案，主要是使用日历寿命计算或采用机器学习的方法构建复杂的SOH预测模型，然而电池的运行状态和运行环境千变万化，前者无法响应环境和运行状态对电池SOH的影响，导致SOH预测精度不高，后者需要针对特定环境和电池进行模型训练，普适性较差。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种电池SOH预测方法和装置，能够考虑环境和运行状态对电池SOH的影响，有效提高电池SOH的预测精度，普适性较强。

本发明采用的技术方案如下：

一种电池SOH预测方法，所述方法包括以下步骤：S1，获取待预测电池的状态参数，其中，所述状态参数包括所述待预测电池的充放电状态以及所述待预测电池在充电过程中的功率、电流和电芯电压；S2，根据所述待预测电池在充电过程中的功率对所述待预测电池每轮充电过程的等效累计充电量进行校准，计算得到所述待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH，其中，每次充放电循环包含至少一轮充电过程，N为大于等于1的整数；S3，根据所述待预测电池的预设电池容量、所述待预测电池在充电过程中所述电芯电压在单位电压区间内的电流数据，计算得到所述待预测电池的第二SOH；S4，基于所述待预测电池的第一SOH和第二SOH预测所述待预测电池的最终SOH。

另外，根据本发明上述提出的电池SOH预测方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，在步骤S4之后还包括：

对所述待预测电池的日历寿命和预测得到所述待预测电池的最终SOH进行比较，当所述待预测电池的最终SOH大于所述日历寿命时，使所述待预测电池的最终SOH等于所述日历寿命。

根据本发明的一个实施例，步骤S2具体包括以下步骤：S21，获取所述待预测电池在第i轮充电过程中的平均功率，其中，i为大于等于2的整数；S22，当所述平均功率大于所述待预测电池的最佳充放电功率时，根据所述平均功率和所述最佳充放电功率，计算得到所述待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数；S23，根据所述待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数，对所述待预测电池在第i轮充电过程中的等效累计充电量进行校准；S24，当所述待预测电池在校准后的等效累计充电量大于所述待预测电池的设定容量时，判定所述待预测电池完成一次充放电循环，并记录所述待预测电池当前的充放电循环次数N；S25，根据所述待预测电池当前的充放电循环次数N，获取所述待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH。

根据本发明的一个实施例，步骤S23具体包括以下步骤：获取所述待预测电池在第i轮充电过程中充电截止前的实时温度，查表得到所述实时温度对应的所述待预测电池的设定容量；根据所述待预测电池在第i-1轮充电过程中的等效累计充电量、在第i轮充电过程中的功率系数和充电安时数，计算得到所述待预测电池在校准后的第i轮充电过程中的等效累计充电量。

根据本发明的一个实施例，步骤S3之前还包括：对所述待预测电池的预设电池容量进行预设置，对所述待预测电池的预设电池容量进行预设置，具体包括以下步骤：在对所述待预测电池进行初次SOH计算时，将所述待预测电池处于预设温度下静置，使所述待预测电池的电芯放电到截止电压；对所述待预测电池进行恒功率预充电，将所述待预测电池在每个所述单位电压区间到达的电池容量作为所述待预测电池在每个所述单位电压区间的预设电池容量。

根据本发明的一个实施例，每个所述单位电压区间的起始值为电压区间起始值，每个所述单位电压区间的终止值分别对应一个电压区间阈值，步骤S3具体包括以下步骤：S31，判断所述待预测电池是否处于恒功率充电状态，若所述待预测电池处于恒功率充电状态，则判断所述待预测电池的电芯电压在恒功率充电过程中的起始值是否低于所述电压区间起始值，以及所述待预测电池的电芯电压在所述恒功率充电过程中是否到达所述电压区间阈值；S32，当所述待预测电池的电芯电压在所述恒功率充电过程中的起始值低于所述电压区间起始值，且所述待预测电池的电芯电压在所述恒功率充电过程中至少到达一个电压区间阈值时，根据所述待预测电池的电流数据计算所述待预测电池在该电压区间起始值对应的安时数；S33，当所述待预测电池的电芯电压在所述恒功率充电过程中到达一个电压区间阈值时，根据所述待预测电池在所述电压区间起始值、所述电压区间阈值对应的安时数，计算所述待预测电池在所述单位电压区间到达的电池容量作为所述待预测电池的实际电池容量；S34，根据所述待预测电池在所述单位电压区间的预设电池容量和实际电池容量，计算得到所述待预测电池经历所述恒功率充电过程后的第二SOH。

根据本发明的一个实施例，步骤S33具体包括：当所述待预测电池的电芯电压在所述恒功率充电过程中至少两次到达不同的电压区间阈值时，将所述电压区间起始值和最终电压区间阈值之间的单位电压区间作为最终电压区间，其中，所述最终电压区间阈值为所述电芯电压在所述恒功率充电过程中到达的数值最大的电压区间阈值；根据所述待预测电池在所述电压区间起始值和所述最终电压区间阈值对应的安时数，计算所述待预测电池在所述最终电压区间到达的电池容量作为所述待预测电池的实际电池容量。

根据本发明的一个实施例，所述待预测电池为电池包中的第一电池模组，将所述电池包中的第一电池模组更换为第二电池模组时，在步骤S3之前，还包括：更新所述第二电池模组的预设电池容量。

根据本发明的一个实施例，更新所述第二电池模组的预设电池容量，具体包括：直到所述第二电池模组放电至所述第二电池模组的电芯电压小于所述第二电池模组的截止电压时，才对所述第二电池模组的预设电池容量进行更新；当所述第二电池模组在充电过程中的充电功率达到预设充电功率标准时，根据所述电池模组在该轮充电过程中到达所述单位电压区间的电流数据，计算更新后的所述第二电池模组的预设电池容量。

根据本发明的一个实施例，如果在将所述电池包中的第一电池模组更换为第二电池模组之后，步骤S3之前，所述第二电池模组的预设电池容量还未更新，则将上一次计算的该第二电池模组对应的第一电池模组的最终SOH和本次计算的该第二电池模组的第一SOH中的最小值作为本次计算的该第二电池模组的最终SOH。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电池SOH预测装置。

一种电池SOH预测装置，所述装置包括：获取模块，所述获取模块用于获取待预测电池的状态参数，其中，所述状态参数包括所述待预测电池的充放电状态以及所述待预测电池在充电过程中的功率、电流和电芯电压；第一预测模块，所述第一预测模块用于根据所述待预测电池在充电过程中的功率对所述待预测电池每轮充电过程的等效累计充电量进行校准，计算得到所述待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH，其中，每次充放电循环包含至少一轮充电过程，N为大于等于1的整数；第二预测模块，所述第二预测模块用于根据所述待预测电池的预设电池容量、所述待预测电池在充电过程中所述电芯电压在单位电压区间内的电流数据，计算得到所述待预测电池第二SOH；最终预测模块，所述最终预测模块基于所述待预测电池的第一SOH和第二SOH预测所述待预测电池的最终SOH。

本发明的有益效果：

根据本发明实施例的电池SOH预测方法，根据待预测电池在充电过程中的功率对等效累计充电量进行校准进而计算第一SOH，利用单位电压区间内的电流数据计算第二SOH，根据第一SOH和第二SOH进行最终SOH的预测实现了两种计算方式的互补，能够考虑环境和运行状态对电池SOH的影响，有效提高电池SOH的预测精度，普适性较强。

附图说明

图1为本发明实施例的电池SOH预测方法的流程图；

图2为本发明一个实施例的计算第一SOH的流程图；

图3为本发明实施例的电池SOH预测装置的方框示意图。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例的电池SOH预测方法，包括以下步骤：

S1，获取待预测电池的状态参数，其中，状态参数包括待预测电池的充放电状态以及待预测电池在充电过程中的功率、电流和电芯电压。

S2，根据待预测电池在充电过程中的功率对待预测电池每轮充电过程的等效累计充电量进行校准，计算得到待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH，其中，每次充放电循环包含至少一轮充电过程，N为大于等于1的整数。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，步骤S2具体包括以下步骤：

S21，获取待预测电池在第i轮充电过程中的平均功率，其中，i为大于等于2的整数。

S22，当平均功率大于待预测电池的最佳充放电功率(即P_t>P₀，其中，P_t为第t次获取的待预测电池的平均功率，P₀为P_t对应的最佳充放电功率)时，根据平均功率和最佳充放电功率，计算得到待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数。若平均功率小于等于待预测电池的最佳充放电功率(即P_t≦P₀)，则令待预测电池在该平均功率下对应的功率系数等于1。

需要说明的是，待预测电池的最佳充放电功率可以是根据获取待预测电池的平均功率时的温度和待预测电池的SOC(State ofCharge，荷电状态)确定的最佳充放电功率。

在本发明的一个实施例中，可每隔一段时间(例如10分钟)，获取一次待预测电池的在第i轮充电过程中的平均功率，根据平均功率和最佳充放电功率计算得到第t次获取的平均功率对应的功率系数k_t，其中，k_t＝P_t/P₀。将第i轮充电过程中所有功率系数相乘即可获得待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数：

k＝k₁*k₂*...*k_n

式中，n为待预测电池在第i轮充电过程中获取平均功率的总次数，n为大于2的整数。

S23，根据待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数，对待预测电池在第i轮充电过程中的等效累计充电量进行校准。

在本发明的一个实施例中，步骤S23具体包括以下步骤：

S231，获取待预测电池在第i轮充电过程中充电截止前的实时温度T，查表得到实时温度对应的待预测电池的设定容量CT。

S232，根据待预测电池在第i-1轮充电过程中的等效累计充电量、在第i轮充电过程中的功率系数和充电安时数，计算得到待预测电池在校准后的第i轮充电过程中的等效累计充电量。

具体地，可以根据下式计算待预测电池在校准后的第i轮充电过程中的等效累计充电量A_g：

A_g＝A_g0+kAh

式中，A_g0为待预测电池在校准后的第i-1轮充电过程中的等效累计充电量，k、Ah分别为待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数和充电安时数。

S24，当待预测电池在校准后的等效累计充电量大于待预测电池的设定容量(即A_g>CT)时，判定待预测电池完成一次充放电循环，并记录待预测电池当前的充放电循环次数N。若待预测电池在校准后的等效累计充电量不大于待预测电池的设定容量，则在下一轮充电过程中重复执行步骤S21至S23。

需要说明的是，判定待预测电池完成了一次充放电循环时，待预测电池的等效累计充电量清零(即A_g＝0)，记录待预测电池当前的充放电循环次数在记录前的充放电循环次数的基础上加一(即N＝N+1)。

S25，根据待预测电池当前的充放电循环次数N，获取待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH。

具体地，可根据待预测电池当前的充放电循环次数和电池厂家提供的待预测电池的电芯循环寿命表，查表得到待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH。

S3，根据待预测电池的预设电池容量、待预测电池在充电过程中电芯电压在单位电压区间内的电流数据，计算得到待预测电池的第二SOH。

需要说明的是，步骤S3和步骤S2可以是同时进行的，只要步骤S2和步骤S3中有一个步骤计算得到了待预测电池的SOH，即可进行步骤S4，预测待预测电池的最终SOH。

在本发明的一个实施例中，步骤S3之前还包括：对待预测电池的预设电池容量进行预设置。

对待预测电池的预设电池容量进行预设置，具体包括以下步骤：

(1)，在对待预测电池进行初次SOH计算时，将待预测电池处于预设温度下静置，使待预测电池的电芯放电到截止电压。

(2)，对待预测电池进行恒功率预充电，将待预测电池在每个单位电压区间到达的电池容量作为待预测电池在每个单位电压区间的预设电池容量。

在本发明的一个具体实施例中，待预测电池恒功率预充电的过程共经历了三个单位电压区间，每个单位电压区间的起始值为电压区间起始值，每个单位电压区间的终止值分别对应一个电压区间阈值，电压区间阈值可根据电芯充电电压曲线进行设置，步骤(2)具体包括以下步骤：

当待预测电池的电芯电压到达U1、U2、U3、U4时，分别记录对应的安时数Ah0、Ah1、Ah2、Ah3，其中，U1为电压区间起始值，U2、U3、U4分别为第一电压区间阈值、第二电压区间阈值、第三电压区间阈值，在保证电芯不会过充的前提下，待预测电池的所有单位电压区间的跨度越大越好。

计算待预测电池在每个单位电压区间到达的电池容量：C1＝Ah1-Ah0；C2＝Ah2-Ah0；C3＝Ah3-Ah0，其中，C1、C2、C3分别为第一单位电压区间对应的电池容量，第二单位电压区间对应的电池容量、第三单位电压区间对应的电池容量。

根据待预测电池在恒功率预充电的功率、温度和待预测电池在每个单位电压区间到达的电池容量建立容量二维表，用于在计算第二SOH时，将待预测电池在每个单位电压区间到达的电池容量作为待预测电池在每个单位电压区间的预设电池容量进行计算。

为保证容量二维表的准确性，可在对待预测电池进行恒功率预充电时，使待预测电池经历不少于三次的充放电循环。记录每次充放电循环时，待预测电池的电芯电压到达U1，U2，U3，U4对应的安时数Ah0，Ah1，Ah2，Ah3，并计算Ah0，Ah1，Ah2，Ah3分别在所有充放电循环下的平均值，进而准确计算待预测电池在每个单位电压区间到达的电池容量。

在本发明的一个实施例中，步骤S3具体包括以下步骤：

S31，判断待预测电池是否处于恒功率充电状态，若待预测电池处于恒功率充电状态，则判断待预测电池的电芯电压是否到达电压区间阈值。

在本发明的一个实施例中，当待预测电池的恒功率充电时的功率满足预设置对应的功率要求，待预测电池的温度满足预设置对应的温度要求时，即待预测电池的恒功率充电时功率和温度与预设置得到的容量二维表对应时，认为待预测电池处于恒功率充电状态，可以进行第二SOH的计算。

S32，当待预测电池的电芯电压在恒功率充电过程中的起始值低于电压区间起始值，且待预测电池的电芯电压在此轮恒功率充电过程中至少到达一个电压区间阈值时，根据待预测电池的电流数据计算待预测电池在该电压区间起始值对应的安时数。如果待预测电池的电芯电压在恒功率充电过程中的起始值高于电压区间起始值，则不在此轮恒功率充电过程中继续计算第二SOH。

S33，当待预测电池的电芯电压在此轮恒功率充电过程中到达一个电压区间阈值时，根据待预测电池在电压区间起始值、电压区间阈值对应的安时数，计算待预测电池在单位电压区间到达的电池容量作为待预测电池的实际电池容量。

S34，根据待预测电池在单位电压区间的预设电池容量和实际电池容量，计算得到待预测电池经历此轮恒功率充电过程后的第二SOH。

在本发明的一个实施例中，待预测电池在恒功率充电过程中往往会到达多个不同电压区间阈值，步骤S33具体可包括：

S331，当待预测电池的电芯电压在恒功率充电过程中至少两次到达不同的电压区间阈值时，将电压区间起始值和最终电压区间阈值之间的单位电压区间作为最终电压区间，其中，最终电压区间阈值为电芯电压在此轮恒功率充电过程中到达的数值最大的电压区间阈值。

S332，根据待预测电池在电压区间起始值和最终电压区间阈值对应的安时数，计算待预测电池在最终电压区间到达的电池容量作为待预测电池的实际电池容量。

优选地，在步骤S34中，可根据待预测电池在最终电压区间的预设电池容量和实际电池容量，计算得到待预测电池经历N次充放电循环后的第二SOH。由于最终电压区间的电压跨度更大，对应的容量也更大，测量误差、环境造成的容量误差对实际电池容量的计算结果影响较小，计算得出的第二SOH更准确。而且根据电压区间的电池容量计算SOH可以适用于不同规格的电池，普适性较强。

在本发明的一个具体实施例中，在步骤S3之前，待预测电池恒功率预充电的过程共经历了三个单位电压区间，在对该待预测电池进行第二SOH计算时，可根据该待预测电池在第N次充放电循环的最后一轮充电过程中，电芯电压到达四个电压区间阈值对应的安时数，可计算该待预测电池在这三个单位电压区间内到达的实际电池容量(A1、A2、A3)。

根据该待预测电池在每个单位电压区间的预设电池容量(C1、C2、C3)和实际电池容量(A1、A2、A3)，即可计算得到多个SOH值：SOH₂₁＝A3/C3、SOH₂₂＝A2/C2、SOH₂₃＝A1/C1。优选地，将电压跨度最大的单位电压区间计算得到的SOH(SOH₂₁)作为第二SOH。

S4，基于待预测电池的第一SOH和第二SOH预测待预测电池的最终SOH。

具体地，可根据第一SOH和第二SOH加权求和得到待预测电池的最终SOH，计算公式如下：

SOH_t＝a*SOH_1t+b*SOH_2t

式中，SOH_t为待预测电池的最终SOH，t表示时间，SOH_1t为第一SOH，SOH_2t为第二SOH，a、b分别为第一SOH和第二SOH的权重，一般情况下，a+b＝1，b>a；a和b的具体数值可根据待预测电池的电芯一致性决定，一致性越好，a越大。

由于在步骤S2中待预测电池每经历一次充放电循环，才计算一次第一SOH，因此当步骤S3计算得到第二SOH(SOH_2t)，但在步骤S2中没有同时计算得到第一SOH时，在步骤S4中，可将在上一次计算最终SOH(SOH_t-1)时的第一SOH(SOH_1t-1)作为本次计算最终SOH的第一SOH(SOH_1t)进行计算。此时，最终SOH的计算公式为：

SOH_t＝a*SOH_1t-1+b*SOH_2t。

由于第二SOH的计算有一些条件限制，例如对于恒功率充电的功率、温度和电压需符合待预测电池预设置时的设置，可能会出现第二SOH无法计算的情况。当待预测电池经历了一次充放电循环，步骤S2计算得到第一SOH(SOH_1t)时，若无法进行第二SOH的计算，在步骤S4中，则可以将上一次计算的最终SOH(SOH_t-1)和当前计算的SOH_1t两者之间的最小值作为待预测电池经历N次充放电循环后的最终SOH。此时，最终SOH的计算公式为：

SOH_t＝min(SOH_t-1,SOH_1t)。

在本发明的一个实施例中，在步骤S4之后还可包括：对待预测电池的日历寿命和步骤S4预测得到待预测电池的最终SOH进行比较，当待预测电池的最终SOH大于日历寿命时，使待预测电池的最终SOH等于日历寿命。

待预测电池的日历寿命可根据电池生产厂家提供的日历寿命表查表得到，在日历寿命表中，待预测电池的SOH随电芯寿命增加而降低。一般情况下，待预测电池的日历寿命应该大于待预测电池的实际SOH。因此，当步骤S4预测得到的最终SOH大于日历寿命时，使待预测电池的最终SOH等于日历寿命；当步骤S4预测得到的最终SOH小于等于日历寿命时，待预测电池的最终SOH保持原数值不变。

在本发明的一个实施例中，待预测电池为电池包中的第一电池模组，将电池包中的第一电池模组更换为第二电池模组时，为避免在预测电池包的SOH时，由于木桶效应导致预测得到的电池包的SOH低于实际值，在进行步骤S3计算第二电池模组的第二SOH之前，还包括：更新第二电池模组的预设电池容量。

更新第二电池模组的预设电池容量，具体包括：

(1)直到第二电池模组放电至第二电池模组的电芯电压小于第二电池模组的截止电压时，才对第二电池模组的预设电池容量进行更新。

(2)当第二电池模组在充电过程中的充电功率达到预设充电功率标准时，根据电池模组在该轮充电过程中到达单位电压区间的电流数据，计算更新后的第二电池模组的预设电池容量。

在本发明的一个具体实施例中，可将预设充电功率标准设置为0.9Ps<P<1.1Ps，其中，P为第二电池模组在充电过程中的平均充电功率，Ps为第二电池模组在预设的恒功率。更新第二电池模组的预设电池容量时还需记录第二电池模组的温度用于建立容量二维表。当第二电池模组的电芯电压到达U1、U2、U3、U4时，分别记录对应的安时数Ah0、Ah1、Ah2、Ah3，并计算第二电池模组在每个单位电压区间到达的电池容量：C1＝Ah1-Ah0；C2＝Ah2-Ah0；C3＝Ah3-Ah0。

由于第二电池模组的SOH预测更新是在电池应用过程中进行的，所以未必会达到计算所有参数的条件，在之后执行SOH计算流程时，只算满足条件的参数。例如，如果更新策略只达到电压U2时，此时只能更新C1，那么即使后续的SOH计算策略达到电压U4，并计算出A3，那也只计算SOH_2t＝A1/C1。

在本发明一个实施例中，如果在将电池包中的第一电池模组更换为第二电池模组之后，步骤S3之前，第二电池模组的预设电池容量还未更新，则将上一次计算的该第二电池模组对应的第一电池模组的最终SOH(SOH_t-1)和本次计算的该第二电池模组的第一SOH(SOH_1t)中的最小值作为本次计算的该第二电池模组的最终SOH。此时，最终SOH的计算公式为：

SOH_t＝min(SOH_t-1,SOH_1t)。

根据本发明实施例的电池SOH预测方法，根据待预测电池在充电过程中的功率对等效累计充电量进行校准进而计算第一SOH，利用单位电压区间内的电流数据计算第二SOH，根据第一SOH和第二SOH进行最终SOH的预测实现了两种计算方式的互补，能够考虑环境和运行状态对电池SOH的影响，有效提高电池SOH的预测精度，普适性较强。

与上述的电池SOH预测方法相对应，本发明还提出一种电池SOH预测装置。

如图3所示，本发明实施例的电池SOH预测装置，包括：获取模块10、第一预测模块20、第二预测模块30和最终预测模块40，其中，获取模块10用于获取待预测电池的状态参数，其中，状态参数包括待预测电池的充放电状态以及待预测电池在充电过程中的功率、电流和电芯电压；第一预测模块20用于根据待预测电池在充电过程中的功率对待预测电池每轮充电过程的等效累计充电量进行校准，计算得到待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH，其中，每次充放电循环包含至少一轮充电过程，N为大于等于1的整数；第二预测模块30用于根据待预测电池的预设电池容量、待预测电池在充电过程中电芯电压在单位电压区间内的电流数据，计算得到待预测电池的第二SOH；最终预测模块40基于待预测电池的第一SOH和第二SOH预测待预测电池的最终SOH。

需要说明的是，第一预测模块20和第二预测模块30可以是同时进行的，只要第一预测模块20和第二预测模块30中有一个模块计算得到了待预测电池的SOH，最终预测模块40即可进行待预测电池的最终SOH的预测。

在本发明的一个实施例中，第一预测模块具体包括平均功率获取单元、功率系数计算单元、校准单元、充放电循环记录单元和第一SOH计算单元，其中，平均功率获取单元用于获取待预测电池在第i轮充电过程中的平均功率，其中，i为大于等于2的整数；当平均功率大于待预测电池的最佳充放电功率时，功率系数计算单元用于根据平均功率和最佳充放电功率，计算得到待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数，若平均功率小于等于待预测电池的最佳充放电功率，则令待预测电池在该平均功率下对应的功率系数等于1；校准单元用于根据待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数，对待预测电池在第i轮充电过程中的等效累计充电量进行校准；当待预测电池在校准后的等效累计充电量大于待预测电池的设定容量时，充放电循环记录单元判定待预测电池完成一次充放电循环，并记录待预测电池当前的充放电循环次数N；第一SOH计算单元用于根据待预测电池当前的充放电循环次数N，获取待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH。

需要说明的是，待预测电池的最佳充放电功率可以是根据获取待预测电池的平均功率时的温度和待预测电池的SOC确定的最佳充放电功率。

在本发明的一个实施例中，平均功率获取单元可每隔一段时间(例如10分钟)，获取一次待预测电池的在第i轮充电过程中的平均功率，根据平均功率和最佳充放电功率计算得到第t次获取的平均功率对应的功率系数k_t，其中，k_t＝P_t/P₀。将第i轮充电过程中所有功率系数相乘即可获得待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数：

k＝k₁*k₂*...*k_n

式中，n为待预测电池在第i轮充电过程中获取平均功率的总次数，n为大于2的整数。

在本发明的一个实施例中，校准单元具体可用于获取待预测电池在第i轮充电过程中充电截止前的实时温度T，查表得到实时温度对应的待预测电池的设定容量CT；根据待预测电池在第i-1轮充电过程中的等效累计充电量、在第i轮充电过程中的功率系数和充电安时数，计算得到待预测电池在校准后的第i轮充电过程中的等效累计充电量。

具体地，校准单元可以根据下式计算待预测电池在校准后的第i轮充电过程中的等效累计充电量A_g：

A_g＝A_g0+kAh

式中，A_g0为待预测电池在校准后的第i-1轮充电过程中的等效累计充电量，k、Ah分别为待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数和充电安时数。

在本发明的一个实施例中，充放电循环记录单元判定待预测电池完成了一次充放电循环时，待预测电池的等效累计充电量清零(即A_g＝0)，记录待预测电池当前的充放电循环次数在记录前的充放电循环次数的基础上加一(即N＝N+1)。

在本发明的一个实施例中，第一SOH计算单元可根据待预测电池当前的充放电循环次数和电池厂家提供的待预测电池的电芯循环寿命表，查表得到待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH。

在本发明的一个实施例中，电池SOH预测装置还可包括预设置模块，预设置模块用于对待预测电池的预设电池容量进行预设置。

在本发明的一个实施例中，预设置模块具体用于：在对待预测电池进行初次SOH计算时，将待预测电池处于预设温度下静置，使待预测电池的电芯放电到截止电压；对待预测电池进行恒功率预充电，将待预测电池在每个单位电压区间到达的电池容量作为待预测电池在每个单位电压区间的预设电池容量。

在本发明的一个具体实施例中，待预测电池恒功率预充电的过程共经历了三个单位电压区间，每个单位电压区间的起始值为电压区间起始值，每个单位电压区间的终止值分别对应一个电压区间阈值，电压区间阈值可根据电芯充电电压曲线进行设置，预设置模块具体用于：

当待预测电池的电芯电压到达U1、U2、U3、U4时，分别记录对应的安时数Ah0、Ah1、Ah2、Ah3，其中，U1为电压区间起始值，U2、U3、U4分别为第一电压区间阈值、第二电压区间阈值、第三电压区间阈值，在保证电芯不会过充的前提下，待预测电池的所有单位电压区间的跨度越大越好。

计算待预测电池在每个单位电压区间到达的电池容量：C1＝Ah1-Ah0；C2＝Ah2-Ah0；C3＝Ah3-Ah0，其中，C1、C2、C3分别为第一单位电压区间对应的电池容量，第二单位电压区间对应的电池容量、第三单位电压区间对应的电池容量。

根据待预测电池在恒功率预充电的功率、温度和待预测电池在每个单位电压区间到达的电池容量建立容量二维表，用于在计算第二SOH时，将待预测电池在每个单位电压区间到达的电池容量作为待预测电池在每个单位电压区间的预设电池容量进行计算。

为保证容量二维表的准确性，可在对待预测电池进行恒功率预充电时，使待预测电池经历不少于三次的充放电循环。记录每次充放电循环时，待预测电池的电芯电压到达U1，U2，U3，U4对应的安时数Ah0，Ah1，Ah2，Ah3，并计算Ah0，Ah1，Ah2，Ah3分别在所有充放电循环下的平均值，进而准确计算待预测电池在每个单位电压区间到达的电池容量。

在本发明的一个实施例中，第二预测模块具体包括电压判断单元、安时数计算单元、实际容量计算单元和第二SOH计算单元，其中，电压判断单元用于判断待预测电池是否处于恒功率充电状态，若待预测电池处于恒功率充电状态，则判断待预测电池的电芯电压是否到达电压区间阈值；当待预测电池的电芯电压在恒功率充电过程中的起始值低于电压区间起始值，且待预测电池的电芯电压在此轮恒功率充电过程中至少到达一个电压区间阈值时，，安时数计算单元用于根据待预测电池的电流数据计算待预测电池在该电压区间起始值对应的安时数；如果待预测电池的电芯电压在恒功率充电过程中的起始值高于电压区间起始值，则第二预测模块不在此轮恒功率充电过程中继续计算第二SOH；当待预测电池的电芯电压在此轮恒功率充电过程中到达一个电压区间阈值时，实际容量计算单元用于根据待预测电池在电压区间起始值、电压区间阈值对应的安时数，计算待预测电池在单位电压区间到达的电池容量作为待预测电池的实际电池容量；第二SOH计算单元用于根据待预测电池在单位电压区间的预设电池容量和实际电池容量，计算得到待预测电池经历此轮恒功率充电过程后的第二SOH。

在本发明的一个实施例中，待预测电池在恒功率充电过程中往往会到达多个不同电压区间阈值，实际容量计算单元具体用于：当待预测电池的电芯电压在恒功率充电过程中至少两次到达不同的电压区间阈值时，将电压区间起始值和最终电压区间阈值之间的单位电压区间作为最终电压区间，其中，最终电压区间阈值为电芯电压在此轮恒功率充电过程中到达的数值最大的电压区间阈值；根据待预测电池在电压区间起始值和最终电压区间阈值对应的安时数，计算待预测电池在最终电压区间到达的电池容量作为待预测电池的实际电池容量。

优选地，第二SOH计算单元可根据待预测电池在最终电压区间的预设电池容量和实际电池容量，计算得到待预测电池经历N次充放电循环后的第二SOH。由于最终电压区间的电压跨度更大，对应的容量也更大，测量误差、环境造成的容量误差对实际电池容量的计算结果影响较小，计算得出的第二SOH更准确。而且根据电压区间的电池容量计算SOH可以适用于不同规格的电池，普适性较强。

在本发明的一个具体实施例中，待预测电池恒功率预充电的过程共经历了三个单位电压区间，第二SOH计算单元在对该待预测电池进行第二SOH计算时，可根据该待预测电池在第N次充放电循环的最后一轮充电过程中，电芯电压到达四个电压区间阈值对应的安时数，可计算该待预测电池在这三个单位电压区间内到达的实际电池容量(A1、A2、A3)。

根据该待预测电池在每个单位电压区间的预设电池容量(C1、C2、C3)和实际电池容量(A1、A2、A3)，即可计算得到多个SOH值：SOH₂₁＝A3/C3、SOH₂₂＝A2/C2、SOH₂₃＝A1/C1。优选地，将电压跨度最大的单位电压区间计算得到的SOH(SOH₂₁)作为第二SOH。

在本发明的一个实施例中，最终预测模块可根据第一SOH和第二SOH加权求和得到待预测电池的最终SOH，计算公式如下：

SOH_t＝a*SOH_1t+b*SOH_2t

式中，SOH_t为待预测电池的最终SOH，t表示时间，SOH₁为第一SOH，SOH₂为第二SOH，a、b分别为第一SOH和第二SOH的权重，一般情况下，a+b＝1，b>a；a和b的具体数值可根据待预测电池的电芯一致性决定，一致性越好，a越大。

由于待预测电池每经历一次充放电循环，第一预测模块才计算一次第一SOH，因此当第二预测模块30计算得到第二SOH(SOH_2t)，但在第一预测模块20没有同时计算得到第一SOH时，最终预测模块可将在上一次计算最终SOH(SOH_t-1)时的第一SOH(SOH_1t-1)作为本次计算最终SOH的第一SOH(SOH_1t)进行计算。此时，最终SOH的计算公式为：

SOH_t＝a*SOH_1t-1+b*SOH_2t。

由于第二SOH的计算有一些条件限制，例如对于恒功率充电的功率、温度和电压需符合待预测电池预设置时的设置，可能会出现第二SOH无法计算的情况。当待预测电池经历了一次充放电循环，第一预测模块计算得到第一SOH(SOH_1t)时，若无法进行第二SOH的计算，最终预测模块则可以将上一次计算的最终SOH(SOH_t-1)和当前计算的SOH_1t两者之间的最小值作为待预测电池经历N次充放电循环后的最终SOH。此时，最终SOH的计算公式为：

SOH_t＝min(SOH_t-1,SOH_1t)。

在本发明的一个实施例中，还可包括日历寿命比较模块，用于对待预测电池的日历寿命和最终预测模块预测得到待预测电池的最终SOH进行比较，当待预测电池的最终SOH大于日历寿命时，使待预测电池的最终SOH等于日历寿命。

待预测电池的日历寿命可根据电池生产厂家提供的日历寿命表查表得到，在日历寿命表中，待预测电池的SOH随电芯寿命增加而降低。一般情况下，待预测电池的日历寿命应该大于待预测电池的实际SOH。因此，当最终预测模块预测得到的最终SOH大于日历寿命时，日历寿命比较模块可使待预测电池的最终SOH等于日历寿命；当最终预测模块预测得到的最终SOH小于等于日历寿命时，待预测电池的最终SOH保持原数值不变。

在本发明的一个实施例中，待预测电池为电池包中的第一电池模组，将电池包中的第一电池模组更换为第二电池模组时，为避免在预测电池包的SOH时，由于木桶效应导致预测得到的电池包的SOH低于实际值，电池SOH预测装置还包括更新模块用于更新第二电池模组的预设电池容量。

具体地，更新模块可用于：直到第二电池模组放电至第二电池模组的电芯电压小于第二电池模组的截止电压时，才对第二电池模组的预设电池容量进行更新；当第二电池模组在充电过程中的充电功率达到预设充电功率标准时，根据电池模组在该轮充电过程中到达单位电压区间的电流数据，计算更新后的第二电池模组的预设电池容量。

在本发明的一个具体实施例中，可将预设充电功率标准设置为0.9Ps<P<1.1Ps，其中，P为第二电池模组在充电过程中的平均充电功率，Ps为第二电池模组在预设的恒功率。更新第二电池模组的预设电池容量时还需记录第二电池模组的温度用于建立容量二维表。当第二电池模组的电芯电压到达U1、U2、U3、U4时，分别记录对应的安时数Ah0、Ah1、Ah2、Ah3，并计算第二电池模组在每个单位电压区间到达的电池容量：C1＝Ah1-Ah0；C2＝Ah2-Ah0；C3＝Ah3-Ah0。

由于第二电池模组的SOH预测更新是在电池应用过程中进行的，所以未必会达到计算所有参数的条件，在之后执行SOH计算流程时，只就算满足条件的参数。例如，如果更新模块只更新到电压U2时，此时只能更新C1，那么即使后续的SOH计算过程中达到电压U4，并计算出A3，那也只计算SOH₂＝A1/C1。

根据本发明实施例的电池SOH预测装置，根据待预测电池在充电过程中的功率对等效累计充电量进行校准进而计算第一SOH，利用单位电压区间内的电流数据计算第二SOH，根据第一SOH和第二SOH进行最终SOH的预测实现了两种计算方式的互补，能够考虑环境和运行状态对电池SOH的影响，有效提高电池SOH的预测精度，普适性较强。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

流程图中所示出的各个步骤的执行顺序为优选实现方式，在本发明的其他实施例中，也可以根据各步骤所涉及的功能进行调整，例如可以同时执行或按相反的顺序执行。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

Claims (11)

1.一种电池SOH预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1，获取待预测电池的状态参数，其中，所述状态参数包括所述待预测电池的充放电状态以及所述待预测电池在充电过程中的功率、电流和电芯电压；

S2，根据所述待预测电池在充电过程中的功率对所述待预测电池每轮充电过程的等效累计充电量进行校准，计算得到所述待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH，其中，每次充放电循环包含至少一轮充电过程，N为大于等于1的整数；

S3，根据所述待预测电池的预设电池容量、所述待预测电池在充电过程中所述电芯电压在单位电压区间内的电流数据，计算得到所述待预测电池的第二SOH；

S4，基于所述待预测电池的第一SOH和第二SOH预测所述待预测电池的最终SOH。

2.根据权利要求1所述的电池SOH预测方法，其特征在于，在步骤S4之后还包括：

对所述待预测电池的日历寿命和预测得到所述待预测电池的最终SOH进行比较，当所述待预测电池的最终SOH大于所述日历寿命时，使所述待预测电池的最终SOH等于所述日历寿命。

3.根据权利要求1所述的电池SOH预测方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

S21，获取所述待预测电池在第i轮充电过程中的平均功率，其中，i为大于等于2的整数；

S22，当所述平均功率大于所述待预测电池的最佳充放电功率时，根据所述平均功率和所述最佳充放电功率，计算得到所述待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数；

S23，根据所述待预测电池在第i轮充电过程中的功率系数，对所述待预测电池在第i轮充电过程中的等效累计充电量进行校准；

S24，当所述待预测电池在校准后的等效累计充电量大于所述待预测电池的设定容量时，判定所述待预测电池完成一次充放电循环，并记录所述待预测电池当前的充放电循环次数N；

S25，根据所述待预测电池当前的充放电循环次数N，获取所述待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH。

4.根据权利要求3所述的电池SOH预测方法，其特征在于，步骤S23具体包括以下步骤：

获取所述待预测电池在第i轮充电过程中充电截止前的实时温度，查表得到所述实时温度对应的所述待预测电池的设定容量；

根据所述待预测电池在第i-1轮充电过程中的等效累计充电量、在第i轮充电过程中的功率系数和充电安时数，计算得到所述待预测电池在校准后的第i轮充电过程中的等效累计充电量。

5.根据权利要求1所述的电池SOH预测方法，其特征在于，步骤S3之前还包括：对所述待预测电池的预设电池容量进行预设置，

对所述待预测电池的预设电池容量进行预设置，具体包括以下步骤：

在对所述待预测电池进行初次SOH计算时，将所述待预测电池处于预设温度下静置，使所述待预测电池的电芯放电到截止电压；

对所述待预测电池进行恒功率预充电，将所述待预测电池在每个所述单位电压区间到达的电池容量作为所述待预测电池在每个所述单位电压区间的预设电池容量。

6.根据权利要求5所述的电池SOH预测方法，其特征在于，每个所述单位电压区间的起始值为电压区间起始值，每个所述单位电压区间的终止值分别对应一个电压区间阈值，步骤S3具体包括以下步骤：

S31，判断所述待预测电池是否处于恒功率充电状态，若所述待预测电池处于恒功率充电状态，则判断所述待预测电池的电芯电压在恒功率充电过程中的起始值是否低于所述电压区间起始值，以及所述待预测电池的电芯电压在所述恒功率充电过程中是否到达所述电压区间阈值；

S32，当所述待预测电池的电芯电压在所述恒功率充电过程中的起始值低于所述电压区间起始值，且所述待预测电池的电芯电压在所述恒功率充电过程中至少到达一个电压区间阈值时，根据所述待预测电池的电流数据计算所述待预测电池在电压区间起始值对应的安时数；

S33，当所述待预测电池的电芯电压在所述恒功率充电过程中到达一个电压区间阈值时，根据所述待预测电池在所述电压区间起始值、所述电压区间阈值对应的安时数，计算所述待预测电池在所述单位电压区间到达的电池容量作为所述待预测电池的实际电池容量；

S34，根据所述待预测电池在所述单位电压区间的预设电池容量和实际电池容量，计算得到所述待预测电池经历所述恒功率充电过程后的第二SOH。

7.根据权利要求6所述的电池SOH预测方法，其特征在于，步骤S33具体包括：

当所述待预测电池的电芯电压在所述恒功率充电过程中至少两次到达不同的电压区间阈值时，将所述电压区间起始值和最终电压区间阈值之间的单位电压区间作为最终电压区间，其中，所述最终电压区间阈值为所述电芯电压在所述恒功率充电过程中到达的数值最大的电压区间阈值；

根据所述待预测电池在所述电压区间起始值和所述最终电压区间阈值对应的安时数，计算所述待预测电池在所述最终电压区间到达的电池容量作为所述待预测电池的实际电池容量。

8.根据权利要求5-7任一项所述的电池SOH预测方法，其特征在于，所述待预测电池为电池包中的第一电池模组，将所述电池包中的第一电池模组更换为第二电池模组时，在步骤S3之前，还包括：

更新所述第二电池模组的预设电池容量。

9.根据权利要求8所述的电池SOH预测方法，其特征在于，更新所述第二电池模组的预设电池容量，具体包括：

直到所述第二电池模组放电至所述第二电池模组的电芯电压小于所述第二电池模组的截止电压时，才对所述第二电池模组的预设电池容量进行更新；

当所述第二电池模组在充电过程中的充电功率达到预设充电功率标准时，根据所述电池模组在该轮充电过程中到达所述单位电压区间的电流数据，计算更新后的所述第二电池模组的预设电池容量。

10.根据权利要9所述的电池SOH预测方法，其特征在于，如果在将所述电池包中的第一电池模组更换为第二电池模组之后，步骤S3之前，所述第二电池模组的预设电池容量还未更新，则将上一次计算的该第二电池模组对应的第一电池模组的最终SOH和本次计算的该第二电池模组的第一SOH中的最小值作为本次计算的该第二电池模组的最终SOH。

11.一种电池SOH预测装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，所述获取模块用于获取待预测电池的状态参数，其中，所述状态参数包括所述待预测电池的充放电状态以及所述待预测电池在充电过程中的功率、电流和电芯电压；

第一预测模块，所述第一预测模块用于根据所述待预测电池在充电过程中的功率对所述待预测电池每轮充电过程的等效累计充电量进行校准，计算得到所述待预测电池经历N次充放电循环后的第一SOH，其中，每次充放电循环包含至少一轮充电过程，N为大于等于1的整数；

第二预测模块，所述第二预测模块用于根据所述待预测电池的预设电池容量、所述待预测电池在充电过程中所述电芯电压在单位电压区间内的电流数据，计算得到所述待预测电池的第二SOH；

最终预测模块，所述最终预测模块基于所述待预测电池的第一SOH和第二SOH预测所述待预测电池的最终SOH。