CN105390759A - 一种电动汽车锂电池的状态确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电动汽车锂电池的状态确定方法，涉及电动汽车锂电池技术领域。方法包括：获取锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差；获取所述锂电池组中各锂电池单体的工作电压，并确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差；获取所述锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量，并确定各内阻值增量的最大值；根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态。本发明避免了当前的电动汽车锂电池的状态难以确定的问题。

Description

一种电动汽车锂电池的状态确定方法

技术领域

本发明涉及电动汽车锂电池技术领域，尤其涉及一种电动汽车锂电池的状态确定方法。

背景技术

在经济全球化发展和社会节能减排的迫切需求下，世界汽车工业发展的重心正在发生转移。当前，发展具有环保、节能等特点的新能源汽车已经成为了汽车领域的共识，而电动汽车正是这一发展方向上的普遍技术。电动汽车是由动力电池提供能量来运行的一种车辆，而动力电池(如锂电池)作为电动汽车中的重要部件，其状态的好坏将直接影响到电动汽车的发展和应用前景。

可见，当前电动汽车锂电池的状态好坏已经成为了人们关心的热点问题。准确的评价电动汽车锂电池当前的状态，有助于对电池的合理利用，延长电池的使用寿命。当前，现有技术还没有有效的电动汽车锂电池的状态确定策略，当前的电动汽车锂电池的状态难以确定。

发明内容

本发明的实施例提供一种电动汽车锂电池的状态确定方法，以解决现有技术还没有有效的电动汽车锂电池的状态确定策略，当前的电动汽车锂电池的状态难以确定的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电动汽车锂电池的状态确定方法，包括：

获取锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差；

获取所述锂电池组中各锂电池单体的工作电压，并确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差；

获取所述锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量，并确定各内阻值增量的最大值；

根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态。

具体的，所述获取锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差，包括：

根据车载电池管理***记录的温度数据获取锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差ΔT_max；

ΔT_max＝T_cell,max-T_cell,min

其中，T_cell,max为锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度，T_cell,min为锂电池单体在一次充放电过程中的最低温度。

具体的，根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态，包括：

判断所述最大温度差ΔT_max与一第一温度预设值j的大小，以及所述最大温度差ΔT_max与一第二温度预设值i的大小关系；

若ΔT_max<j，则确定所述电动汽车锂电池满足一正常状态条件；

若j≤ΔT_max<i，则确定所述电动汽车锂电池满足一亚健康状态条件；

若ΔT_max≥i，则确定所述电动汽车锂电池满足一不正常状态条件。

此外，获取所述锂电池组中各锂电池单体的工作电压，并确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差，包括：

根据车载电池管理***记录的电压数据获取所述锂电池组中各锂电池单体的工作电压；在所述锂电池组中各锂电池单体的工作电压中，最大工作电压为V_cell,max，最小工作电压为V_cell,min；

确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差ΔV_max为：

ΔV_max＝V_cell,max-V_cell,min。

具体的，根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态，包括：

判断所述最大电压差ΔV_max与一第一电压预设值n的大小，以及所述最大电压差ΔV_max与一第二电压预设值m的大小关系；

若ΔV_max<n，则确定所述电动汽车锂电池满足一正常状态条件；

若n≤ΔV_max<m，则确定所述电动汽车锂电池满足一亚健康状态条件；

若ΔV_max≥m，则确定所述电动汽车锂电池满足一不正常状态条件。

此外，获取所述锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量，并确定各内阻值增量的最大值，包括：

根据车载电池管理***记录的电压和电流数据，确定锂电池组中各锂电池单体的各时间的内阻值；

根据所述锂电池组中各锂电池单体的各时间的内阻值，确定所述锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量；

确定各内阻值增量的最大值ΔR_max；

ΔR_max＝R_cell,max-R_cell,min

其中，R_cell,max为该ΔR_max对应的锂电池单体的最大内阻值；R_cell,min为该ΔR_max对应的锂电池单体的最小内阻值。

进一步的，根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态，包括：

判断所述各内阻值增量的最大值ΔR_max与一第一内阻预设值b的大小，以及所述各内阻值增量的最大值ΔR_max与一第二内阻预设值a的大小关系；

若ΔR_max<b，则确定所述电动汽车锂电池满足一正常状态条件；

若b≤ΔR_max<a，则确定所述电动汽车锂电池满足一亚健康状态条件；

若ΔR_max≥a，则确定所述电动汽车锂电池满足一不正常状态条件。

另外，根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态，包括：

获取预先设置的最大温度差、最大电压差和所述各内阻值增量的最大值对状态影响的权重系数

根据公式：

$F=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i^A{q}_i$

确定电动汽车锂电池的一状态值F；其中，q_i为所述最大温度差ΔT_max、最大电压差ΔV_max和所述各内阻值增量的最大值ΔR_max；

根据所述状态值F确定所述电动汽车锂电池的状态。

本发明实施例提供的一种电动汽车锂电池的状态确定方法，获取了锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差；获取了所述锂电池组中各锂电池单体的工作电压，并确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差；获取了所述锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量，并确定各内阻值增量的最大值；从而根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态，实现了根据多种参数来确定电动汽车锂电池的状态，避免了当前的电动汽车锂电池的状态难以确定的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种电动汽车锂电池的状态确定方法的流程图一；

图2为本发明实施例提供的一种电动汽车锂电池的状态确定方法的流程图二；

图3为本发明实施例提供的一种电动汽车锂电池的状态确定方法的流程图三；

图4为本发明实施例提供的一种电动汽车锂电池的状态确定方法的流程图四；

图5为本发明实施例提供的一种电动汽车锂电池的状态确定方法的流程图五。

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，本发明实施例提供一种电动汽车锂电池的状态确定方法，包括：

步骤101、获取锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差。

步骤102、获取锂电池组中各锂电池单体的工作电压，并确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差。

步骤103、获取锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量，并确定各内阻值增量的最大值。

步骤104、根据最大温度差、最大电压差和/或各内阻值增量的最大值确定电动汽车锂电池的状态。

本发明实施例提供的一种电动汽车锂电池的状态确定方法，获取了锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差；获取了锂电池组中各锂电池单体的工作电压，并确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差；获取了锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量，并确定各内阻值增量的最大值；从而根据最大温度差、最大电压差和/或各内阻值增量的最大值确定电动汽车锂电池的状态，实现了根据多种参数来确定电动汽车锂电池的状态，避免了当前的电动汽车锂电池的状态难以确定的问题。

在一实施例中，如图2所示，若通过最大温度差确定电动汽车锂电池的状态，则本发明实施例提供的一种电动汽车锂电池的状态确定方法可以为：

步骤201、根据车载电池管理***记录的温度数据获取锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差ΔT_max。

其中

ΔT_max＝T_cell,max-T_cell,min

T_cell,max为锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度，T_cell,min为锂电池单体在一次充放电过程中的最低温度。

步骤202、判断最大温度差ΔT_max与一第一温度预设值j的大小，以及最大温度差ΔT_max与一第二温度预设值i的大小关系。在步骤202之后，执行步骤203、步骤204或者步骤205。

步骤203、若ΔT_max<j，则确定电动汽车锂电池满足一正常状态条件。

步骤204、若j≤ΔT_max<i，则确定电动汽车锂电池满足一亚健康状态条件。

步骤205、若ΔT_max≥i，则确定电动汽车锂电池满足一不正常状态条件。

影响锂电池的状态的原因有：不一致性、电池老化、温度等因素，因此在一实施例中，不一致性主要考虑的是电池工作电压的不一致性，如图3所示，若通过最大电压差确定电动汽车锂电池的状态，则本发明实施例提供的一种电动汽车锂电池的状态确定方法可以为：

步骤301、根据车载电池管理***记录的电压数据获取锂电池组中各锂电池单体的工作电压。在锂电池组中各锂电池单体的工作电压中，最大工作电压为V_cell,max，最小工作电压为V_cell,min；确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差ΔV_max。

其中，

ΔV_max＝V_cell,max-V_cell,min

其中，在车载电池管理***记录中，每一次充放电过程均可以记录出现最大工作电压和最小工作电压的单体编号，并在多次充放电后记录各单体编号出现的频次，从而根据车载电池管理***记录能够获知锂电池组中各锂电池单体的工作电压。

步骤302、判断最大电压差ΔV_max与一第一电压预设值n的大小，以及最大电压差ΔV_max与一第二电压预设值m的大小关系。在步骤302之后，执行步骤303、步骤304或者步骤305。

步骤303、若ΔV_max<n，则确定电动汽车锂电池满足一正常状态条件。

步骤304、若n≤ΔV_max<m，则确定电动汽车锂电池满足一亚健康状态条件。

步骤305、若ΔV_max≥m，则确定电动汽车锂电池满足一不正常状态条件。

在一实施例中，电池老化主要考虑的是电池内阻值的变化，如图4所示，若通过各内阻值增量的最大值确定电动汽车锂电池的状态，则本发明实施例提供的一种电动汽车锂电池的状态确定方法可以为：

步骤401、根据车载电池管理***记录的电压和电流数据，确定锂电池组中各锂电池单体的各时间的内阻值。

步骤402、根据锂电池组中各锂电池单体的各时间的内阻值，确定锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量，并确定各内阻值增量的最大值ΔR_max。

其中，

ΔR_max＝R_cell,max-R_cell,min

R_cell,max为该ΔR_max对应的锂电池单体的最大内阻值；R_cell,min为该ΔR_max对应的锂电池单体的最小内阻值。

步骤403、判断各内阻值增量的最大值ΔR_max与一第一内阻预设值b的大小，以及各内阻值增量的最大值ΔR_max与一第二内阻预设值a的大小关系。在步骤403之后，可以执行步骤404、步骤405或者步骤406。

步骤404、若ΔR_max<b，则确定电动汽车锂电池满足一正常状态条件。

步骤405、若b≤ΔR_max<a，则确定电动汽车锂电池满足一亚健康状态条件。

步骤406、若ΔR_max≥a，则确定电动汽车锂电池满足一不正常状态条件。

值得说明的是，上述图2、3、4中对应的实例中的正常状态条件表示电动汽车锂电池工作正常，无需进行检修。而亚健康状态条件表示电动汽车锂电池工作状态欠佳，需要进行检查维护。而不正常状态条件表示电动汽车锂电池已经难以正常工作，继续应用可能造成不利后果，应对其进行维修甚至为电动汽车更换新的锂电池。

在一实施例中，如图5所示，若通过最大温度差、最大电压差和各内阻值增量的最大值确定电动汽车锂电池的状态，则本发明实施例提供的一种电动汽车锂电池的状态确定方法可以为：

步骤501、根据车载电池管理***记录的温度数据获取锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差ΔT_max。

步骤502、根据车载电池管理***记录的电压数据获取锂电池组中各锂电池单体的工作电压。在锂电池组中各锂电池单体的工作电压中，最大工作电压为V_cell,max，最小工作电压为V_cell,min；确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差ΔV_max。

步骤503、根据车载电池管理***记录的电压和电流数据，确定锂电池组中各锂电池单体的各时间的内阻值。

步骤504、根据锂电池组中各锂电池单体的各时间的内阻值，确定锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量，并确定各内阻值增量的最大值ΔR_max。

步骤505、获取预先设置的最大温度差、最大电压差和各内阻值增量的最大值对状态影响的权重系数

步骤506、确定电动汽车锂电池的一状态值F。

其中， $F=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i^A{q}_i.$

q_i为最大温度差ΔT_max、最大电压差ΔV_max和各内阻值增量的最大值ΔR_max。

步骤507、根据状态值F确定电动汽车锂电池的状态。

具体的，可以是状态值F越大，表示电动汽车锂电池的状态越差。例如，可以确定当状态值F大于一预设状态值时，电动汽车锂电池为不正常状态，需要进行检修。

为了使得本领域的技术人员更好的了解本发明实施例中的锂电池数据，下面对锂电池数据进行说明，通过对获得的实验数据进行分析，可以获得需要的电池组内变量的信息：

(1)基本变量

通过电池管理***(BMS)可以采集或者简单的数学处理即可以得到的变量：

T_celli：电池组内任意一个编号为i的电池单体的温度，通过电池管理***中的测温模块即可得到。

V_celli：电池组内任意一个编号为i的电池单体的电压，通过电池管理***中的测压模块即可以得到。

I_celli：电池组内任意一个编号为i的电池单体的电流，通过电池管理***中的测流模块即可以得到。

E_celli：电池组内任意一个编号为i的单体的能量，对电压电流积分即可得到，算式可以如下：

E_celli＝∫V_celli*I_cellidt

SOC_group|_t＝0：放电(或充电)开始时，电池组内任意一个编号为i的电池单体的剩余电量(StateofCharge，SOC)，可以读到此时的开路电压，再通过实验数据得到电池的开路电压-剩余电量(OpenCircuitVoltage-StateofCharge，OCV-SOC)曲线，可以通过插值的方法来确定电池当前的SOC_celli|_t＝0；

放电(或充电)结束时，电池组内任意一个编号为i的单体的SOC，可以读到此时的开路电压，再通过实验数据得到电池的OCV-SOC曲线，可以通过插值的方法来确定电池当前的

ΔQ_celli：电池组内任意一个编号为i的单体放出(或充入)的电量，算式如下：

ΔQ_celli＝∫I_cellidt/3600

Q_celli：电池组内任意一个编号为i的单体的容量，利用初始SOC_celli|_t＝0和当前的SOC_celli，可以得到电池单体的Q_celli，算式如下：

$Q_{celli}=\frac{{\mathrm{\&Delta;Q}}_{celli}}{{\mathrm{\&Delta;SOC}}_{celli}}$

(2)拓展变量

通过(1)中提到的基本变量，进行统计处理，可以衍生出很多变量，称作拓展变量，如下：

R_celli|_t＝0：放电(或充电)开始时，电池组内任意一个编号为i的单体的欧姆内阻，通过 $R_{celli}{|}_{t=0}=\frac{\mathrm{\&Delta;}U}{\mathrm{\&Delta;}I}$ 可以得到。

放电(或充电)结束时，电池组内任意一个编号为i的单体的欧姆内阻；

ΔV_max：单体电压极差，同一时刻不同单体电池电压差异的最大值；

ΔSOC_max：单体SOC极差，同一时刻不同单体电池SOC差异的最大值；

ΔTemp_max：单体温度极差，同一时刻不同单体电池温度差异的最大值；

SOC_celli|_t：在任意时刻，电池组内任意一个编号为i的单体的SOC；

η_group：某个电池组的能量效率，算式如下：

${\mathrm{\&eta;}}_{group}=\frac{\&Integral;V_{dis}*I_{dis}dt}{\&Integral;V_{cha}*I_{cha}dt}*100\%$

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电动汽车锂电池的状态确定方法，其特征在于，包括：

获取锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差；

获取所述锂电池组中各锂电池单体的工作电压，并确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差；

获取所述锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量，并确定各内阻值增量的最大值；

根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态。

2.根据权利要求1所述的电动汽车锂电池的状态确定方法，其特征在于，所述获取锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差，包括：

根据车载电池管理***记录的温度数据获取锂电池组中各锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度与最低温度的最大温度差ΔT_max；

ΔT_max＝T_cell,max-T_cell,min

其中，T_cell,max为锂电池单体在一次充放电过程中的最高温度，T_cell,min为锂电池单体在一次充放电过程中的最低温度。

3.根据权利要求2所述的电动汽车锂电池的状态确定方法，其特征在于，根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态，包括：

判断所述最大温度差ΔT_max与一第一温度预设值j的大小，以及所述最大温度差ΔT_max与一第二温度预设值i的大小关系；

若ΔT_max<j，则确定所述电动汽车锂电池满足一正常状态条件；

若j≤ΔT_max<i，则确定所述电动汽车锂电池满足一亚健康状态条件；

若ΔT_max≥i，则确定所述电动汽车锂电池满足一不正常状态条件。

4.根据权利要求2所述的电动汽车锂电池的状态确定方法，其特征在于，获取所述锂电池组中各锂电池单体的工作电压，并确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差，包括：

根据车载电池管理***记录的电压数据获取所述锂电池组中各锂电池单体的工作电压；在所述锂电池组中各锂电池单体的工作电压中，最大工作电压为V_cell,max，最小工作电压为V_cell,min；

确定各锂电池单体的工作电压之间的最大电压差ΔV_max为：

ΔV_max＝V_cell,max-V_cell,min。

5.根据权利要求4所述的电动汽车锂电池的状态确定方法，其特征在于，根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态，包括：

判断所述最大电压差ΔV_max与一第一电压预设值n的大小，以及所述最大电压差ΔV_max与一第二电压预设值m的大小关系；

若ΔV_max<n，则确定所述电动汽车锂电池满足一正常状态条件；

若n≤ΔV_max<m，则确定所述电动汽车锂电池满足一亚健康状态条件；

若ΔV_max≥m，则确定所述电动汽车锂电池满足一不正常状态条件。

6.根据权利要求4所述的电动汽车锂电池的状态确定方法，其特征在于，获取所述锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量，并确定各内阻值增量的最大值，包括：

根据车载电池管理***记录的电压和电流数据，确定锂电池组中各锂电池单体的各时间的内阻值；

根据所述锂电池组中各锂电池单体的各时间的内阻值，确定所述锂电池组中各锂电池单体的内阻值增量；

确定各内阻值增量的最大值ΔR_max；

ΔR_max＝R_cell,max-R_cell,min

其中，R_cell,max为该ΔR_max对应的锂电池单体的最大内阻值；R_cell,min为该ΔR_max对应的锂电池单体的最小内阻值。

7.根据权利要求6所述的电动汽车锂电池的状态确定方法，其特征在于，根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态，包括：

判断所述各内阻值增量的最大值ΔR_max与一第一内阻预设值b的大小，以及所述各内阻值增量的最大值ΔR_max与一第二内阻预设值a的大小关系；

若ΔR_max<b，则确定所述电动汽车锂电池满足一正常状态条件；

若b≤ΔR_max<a，则确定所述电动汽车锂电池满足一亚健康状态条件；

若ΔR_max≥a，则确定所述电动汽车锂电池满足一不正常状态条件。

8.根据权利要求6所述的电动汽车锂电池的状态确定方法，其特征在于，根据所述最大温度差、最大电压差和/或所述各内阻值增量的最大值确定所述电动汽车锂电池的状态，包括：

获取预先设置的最大温度差、最大电压差和所述各内阻值增量的最大值对状态影响的权重系数

根据公式：

$F=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i^A{q}_i$

确定电动汽车锂电池的一状态值F；其中，q_i为所述最大温度差ΔT_max、最大电压差ΔV_max和所述各内阻值增量的最大值ΔR_max；

根据所述状态值F确定所述电动汽车锂电池的状态。