CN105203850B - 电池内阻的估算方法、***及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池内阻的估算方法、***及车辆，其中，该方法包括：获取电池的初始电压，在预设温度下对电池进行恒流充电，在对电池进行恒流充电的过程中，记录多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和累计充入电量，根据每个采样时刻对应的累计充入电量得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数，以及根据充电电流、电池的初始电压、多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和影响系数得到电池的内阻。本发明实施例的电池内阻的估算方法能够准确地估算出电池充电过程中的电池内阻，且估算精度高。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池内阻的估算方法、***及车辆。
背景技术
电池内阻在一定程度上直接反应电池的性能，比如电池的寿命、电池的充电、放电效率等。在汽车技术领域，通过监控电池的内阻可以评估电池的健康状态，进而可以分析电池的健康状态对整车性能的影响。如果汽车中的电池内阻超过一定限制，可能需要考虑更换新的电池，或者需要对电池进行相应的保养以保证整车的特性。
目前存在很多估算电池内阻的方法，例如直流放电内阻测量法、交流电桥法等。在直流放电内阻测量法中，测试设备给电池通一直流电流(一般使用40A-80A的大电流)，然后测量电池两端电压，利用欧姆定律计算电池内阻。交流电桥法则是将电池等效成一个有源电阻，在电池两端施加一固定频率和固定电流(目前一般使用1kHZ频率，50mA小电流)，同时对电压进行采样,经过整流、滤波等一系列处理后通过运算放大电路计算出该电池的内阻值。
虽然采用直流放电法能够获得较高的测量精度，但是需要专门提供大的恒定电流。同时，由于估算方法的条件限制，上述方法很难在实车上实现或测得的电池内阻存在较大的误差。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电池内阻的估算方法，该方法能够准确地估算出电池充电过程中的内阻，且估算精度高。
本发明的第二个目的在于提出一种电池内阻的估算***。
本发明的第三个目的在于提出一种车辆。
为实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种电池内阻的估算方法，包括以下步骤：获取电池的初始电压；在预设温度下对所述电池进行恒流充电；在对所述电池进行恒流充电的过程中，记录多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和累计充入电量；根据每个采样时刻对应的累计充入电量得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数；以及根据充电电流、所述电池的初始电压、所述多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和所述影响系数得到所述电池的内阻。
根据本发明实施例的电池内阻的估算方法，先记录电池恒流充电过程中多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和累计充入电量，再根据每个采样时刻对应的累计充入电量得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数，最后根据充电电流、电池的初始电压、多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和影响系数得到电池的内阻，该方法能够准确地估算出电池充电过程中的内阻，且估算精度高。
另外，根据本发明上述实施例的电池内阻的估算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，在对所述电池进行恒流充电的过程中，还包括：根据所述充电电流、所述电池的初始电压以及所述多个采样时刻中第一采样时刻对应的所述电池的电压得到所述电池的欧姆内阻。
根据本发明的一个实施例，所述电池内阻的估算方法还包括：根据所述电池的内阻和所述电池的欧姆内阻得到电池的极化内阻。
根据本发明的一个实施例，所述根据充电电流、所述电池的初始电压、所述多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和所述影响系数得到所述电池的内阻，具体包括：根据充电电流、所述电池的初始电压、所述多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和所述影响系数得到每个采样时刻所述电池的内阻值；对所述多个采样时刻一一对应的多个电池的内阻值求平均值，以得到所述电池的内阻。
根据本发明的一个实施例，所述电池内阻的估算方法还包括：根据所述电池的内阻分析出所述电池的健康状态SOH。
为达到上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种电池内阻的估算***，包括：获取模块，用于获取电池的初始电压；充电模块，用于在预设温度下对所述电池进行恒流充电；计算模块，用于在对所述电池进行恒流充电的过程中，记录多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和累计充入电量，并根据每个采样时刻对应的累计充入电量得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数，以及根据充电电流、所述电池的初始电压、所述多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和所述影响系数得到所述电池的内阻。
根据本发明实施例的电池内阻的估算***，通过计算模块根据每个采样时刻对应的累计充入电量得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数，最后根据充电电流、电池的初始电压、多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和影响系数得到电池的内阻，该***能够准确地估算出电池充电过程中的内阻，且估算精度高。
另外，根据本发明上述实施例的电池内阻的估算***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，所述计算模块还用于：在对所述电池进行恒流充电的过程中，根据所述充电电流、所述电池的初始电压以及所述多个采样时刻中第一采样时刻对应的所述电池的电压得到所述电池的欧姆内阻。
根据本发明的一个实施例，所述计算模块还用于：根据所述电池的内阻和所述电池的欧姆内阻得到电池的极化内阻。
根据本发明的一个实施例，所述计算模块用于：根据充电电流、所述电池的初始电压、所述多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和所述影响系数得到每个采样时刻所述电池的内阻值；对所述多个采样时刻一一对应的多个电池的内阻值求平均值，以得到所述电池的内阻。
进一步的，本发明第三方面的实施例提出了一种车辆，包括所述的电池内阻的估算***。该车辆能够准确地估算出电池充电过程中的内阻，且估算精度高。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的电池内阻的估算方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的电池内阻估算方法的示意图；
图3是根据本发明另一个实施例的电池内阻的估算方法的示意图；
图4是根据本发明实施例的电池内阻的估算***的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的电池内阻的估算方法、***及车辆。
图1是本发明实施例的电池内阻的估算方法的流程图。
如图1所示，该电池内阻的估算方法包括以下步骤：
S101，获取电池的初始电压。
具体地，如图2所示，T0时刻之前，电池保持静置状态，记录此时的电池电压为V0。其中，V0不等于零，例如，手机锂离子电池的终止放电电压一般为2.75V～3.0V。可以理解，可充电锂离子电池在使用中不可过充、过放，否则会损坏电池或使之报废。因此，在充电锂离子电池上一般设有保护元器件或保护电路以防止其损坏。
S102，在预设温度下对电池进行恒流充电。
其中，预设温度可以是室温，例如可以是20℃。
具体地，如图2所示，从T0时刻起，开始对电池进行恒流充电，充电电流为I。
在本发明的一个实施例中，在预设温度下对电池进行恒流充电，还可以根据充电电流、电池的初始电压以及多个采样时刻中第一采样时刻对应的电池的电压得到电池的欧姆内阻。
具体地，如图3所示，电池的初始电压为V0'，从T0'时刻起，开始对电池进行恒流充电，充电电流为I'，充电时间为T1'-T0'，第一采样时刻为T1'，第一采样时刻，即T1'时刻对应的电池的电压为V1'，则电池的欧姆内阻ohmR可以通过式(1)计算得到：
ohmR＝(V1'-V0')/I' (1)
S103，在对电池进行恒流充电的过程中，记录多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和累计充入电量。
其中，如图2所示，多个采样时刻为T1,T2,...,Tn-1,Tn，对应的电压为V1,V2,...,Vn-1,Vn,其中n为正整数。
在本发明的实施例中，累计充入电量与电池的当前容量，即SOC(State ofCharge，荷电状态)存在对应关系。其中，累计充入电量单位为安时(即Ah)，SOC代表电池的当前容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0～1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。
S104，根据每个采样时刻对应的累计充入电量得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数。
其中，累计充入电量对电池内阻估算的影响系数，即电池充电过程中某段时间的电压增量。
具体地，可以从表1中查询并计算得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数。
表1
| 单体电压(V) | SOC(％) | 累计充入电量(Ah) |
| 3.4V | 0％ | 0 |
| 3.56V | 10％ | 10.8Ah |
| 3.61V | 20％ | 21.6Ah |
| 3.67V | 30％ | 32.4Ah |
| 3.72V | 40％ | 43.2Ah |
| 3.80V | 50％ | 50.0Ah |
| 3.90V | 60％ | 64.8Ah |
| 3.95V | 70％ | 75.6Ah |
| 4.01V | 80％ | 86.4Ah |
| 4.08V | 90％ | 97.2Ah |
| 4.12V | 100％ | 108Ah |
如表1所示，电池未充电时，累计充入电量为0，即电池静置一段时间后的电压为3.4V；当电池的累计充入电量为10.8Ah时，SOC为10％，电压增量ΔV为3.56V-3.4V＝0.16V；当电池的累计充入电量为108Ah时，SOC为100％，即电池满电，电压增量ΔV为4.12V-3.4V＝0.72V。
S105，根据充电电流、电池的初始电压、多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和影响系数得到电池的内阻。
在本发明的实施例中，根据充电电流、电池的初始电压、多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和影响系数得到电池的内阻，具体包括：根据充电电流、电池的初始电压、多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和影响系数得到每个采样时刻电池的内阻值；对多个采样时刻一一对应的多个电池的内阻值求平均值，以得到电池的内阻。
具体地，如图2所示，可通过式(2)计算Tn采样时刻电池的内阻：
polarRn＝(Vn-ΔVn-V0)/I (2)
其中，polarRn为电池充电过程中Tn时刻的电池的内阻，I为充电电流，V0为电池初始电压，Vn为Tn时刻电池的电压和ΔVn为Tn时刻的电池的电压增量(即：影响系数)。
需要说明的是，若采样时刻较T0时刻间隔很短，SOC增量小于预设值，例如可以是1％，则ΔVn是定值。若采样时刻较T0时刻间隔较长，SOC增量超过预设值，如1％，则ΔVn是变量，可通过查表1获得。
进一步的，可以通过使(3)计算电池内阻：
polarR＝(polarR1+polarR2+...+polarRn)/n (3)
在本发明的实施例中，可以根据电池的内阻和电池的欧姆内阻得到电池的极化内阻。
具体地，电池的极化内阻R可通过式(4)计算得到：
R＝polarR-ohmR (4)
进一步的，可以根据电池的内阻分析出所述电池的健康状态SOH。
根据本发明实施例的电池内阻的估算方法，先记录电池恒流充电过程中多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和累计充入电量，再根据每个采样时刻对应的累计充入电量得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数，最后根据充电电流、电池的初始电压、多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和影响系数得到电池的内阻，该方法能够准确地估算出电池充电过程中的内阻，且估算精度高。
图4是本发明实施例的电池内阻的估算***的结构框图。
如图4所示，该电池内阻的估算***包括：获取模块100、充电模块200和计算模块300。
其中，获取模块100用于获取电池的初始电压；充电模块200用于在预设温度下对电池进行恒流充电；计算模块300用于在对电池进行恒流充电的过程中，记录多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和累计充入电量，并根据每个采样时刻对应的累计充入电量得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数，以及根据充电电流、电池的初始电压、多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和影响系数得到电池的内阻。
在本发明的一个实施例中，计算模块300还用于在对电池进行恒流充电的过程中，根据充电电流、电池的初始电压以及多个采样时刻中第一采样时刻对应的电池的电压得到电池的欧姆内阻；以及根据电池的内阻和电池的欧姆内阻得到电池的极化内阻。
在本发明的另一个实施例中，计算模块300还用于根据充电电流、电池的初始电压、多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和影响系数得到每个采样时刻电池的内阻值；对多个采样时刻一一对应的多个电池的内阻值求平均值，以得到电池的内阻。
根据本发明实施例的电池内阻的估算***，通过计算模块根据每个采样时刻对应的累计充入电量得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数，最后根据充电电流、电池的初始电压、多个采样时刻中每个采样时刻对应的电池的电压和影响系数得到电池的内阻，该***能够准确地估算出电池充电过程中的内阻，且估算精度高。
需要说明的是，本发明实施例的电池内阻的估算***的具体实施方式和本发明实施例的电池内阻的估算方法的具体实施方式类似，为减少冗余，此处不做赘述。
进一步的，本发明提出了一种车辆，包括本发明上述实施例的电池内阻的估算***。该车辆能够准确地估算出电池充电过程中的内阻，且估算精度高。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种电池内阻的估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取电池的初始电压；
在预设温度下对所述电池进行恒流充电；
在对所述电池进行恒流充电的过程中，记录多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和累计充入电量；
根据每个采样时刻对应的累计充入电量得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数，其中，所述影响系数为累计充入电量对应的电压增量；以及
根据充电电流、所述电池的初始电压以及所述多个采样时刻中第一采样时刻对应的所述电池的电压得到所述电池的欧姆内阻，以及根据充电电流、所述电池的初始电压、所述多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和所述影响系数得到所述电池的内阻；
根据所述电池的内阻和所述电池的欧姆内阻得到电池的极化内阻。
2.根据权利要求1所述的电池内阻的估算方法，其特征在于，所述根据充电电流、所述电池的初始电压、所述多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和所述影响系数得到所述电池的内阻，具体包括：
根据充电电流、所述电池的初始电压、所述多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和所述影响系数得到每个采样时刻所述电池的内阻值；
对所述多个采样时刻一一对应的多个电池的内阻值求平均值，以得到所述电池的内阻。
3.根据权利要求1或2所述的电池内阻的估算方法，其特征在于，还包括：根据所述电池的内阻分析出所述电池的健康状态SOH。
4.一种电池内阻的估算***，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取电池的初始电压；
充电模块，用于在预设温度下对所述电池进行恒流充电；
计算模块，用于在对所述电池进行恒流充电的过程中，记录多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和累计充入电量，并根据每个采样时刻对应的累计充入电量得到该累计充入电量对电池内阻估算的影响系数，根据充电电流、所述电池的初始电压以及所述多个采样时刻中第一采样时刻对应的所述电池的电压得到所述电池的欧姆内阻，根据充电电流、所述电池的初始电压、所述多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和所述影响系数得到所述电池的内阻，以及根据所述电池的内阻和所述电池的欧姆内阻得到电池的极化内阻，其中，所述影响系数为累计充入电量对应的电压增量。
5.根据权利要求4所述的电池内阻的估算***，其特征在于，所述计算模块用于：
根据充电电流、所述电池的初始电压、所述多个采样时刻中每个采样时刻对应的所述电池的电压和所述影响系数得到每个采样时刻所述电池的内阻值；
对所述多个采样时刻一一对应的多个电池的内阻值求平均值，以得到所述电池的内阻。
6.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要4或5所述的电池内阻的估算***。
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|---|---|---|---|---|
| CN101477149A (zh) * | 2008-12-12 | 2009-07-08 | 艾默生网络能源有限公司 | 蓄电池内阻在线直流检测方法和*** |
| CN103308858A (zh) * | 2012-03-07 | 2013-09-18 | 深圳市柏特瑞电子有限公司 | 一种蓄电池内阻在线巡检*** |
| CN104833856A (zh) * | 2014-02-12 | 2015-08-12 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 电池内阻估测方法及装置 |
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| CN105203850A (zh) | 2015-12-30 |
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| GR01 | Patent grant |