CN108550928A - 电动汽车、充放电设备、电池soh的检测方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动汽车、充放电设备、电池SOH的检测方法及***，该电池SOH的检测方法包括：接收SOH标定的开始指令，并与电动汽车的BMS模块进行握手；接收电池额定容量；确定标定策略，并控制电池执行标定策略，控制电池执行标定策略为：先控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，并获取电池在放电阶段的标定容量；根据电池额定容量及标定容量，计算电池SOH；输出所计算的电池SOH。实施本发明的技术方案，所获取的电池SOH值的误差较小，精度较高。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车、充放电设备、电池SOH的检测方法及***。
背景技术
近年来，随着能源革命的发展，电动汽车作为传统汽车工业一种二次革命，逐渐得到了蓬勃发展。日益增多的电池企业和汽车企业加入电动汽车的造车大军，加速了电动汽车的蓬勃发展。然而，随着更多类型的电动汽车流入市场，车辆在使用过程中出现各种问题，其中最为核心的即为电动汽车动力电池***的动力性能。
动力电池作为电动汽车的心脏，随着车辆在使用过程中各种工况环境的考验，其动力性能会随时间发生不同程度的衰减。动力电池性能的衰减包括可恢复部分和不可恢复部分，其中，可恢复部分可通过及时发现、及时维护消除该部分性能衰减。而如何及时、准确的估算电池的衰减状况，即电池SOH(state of health，健康度)，对电池管理***BMS来说是一个很难的问题。而电池SOH估算的准确度又直接影响到电池***SOC(State ofCharge，荷电状态)的估算准确度。因此当电池性能发生衰减时，BMS对电池SOH的估算不准则会出现从而导致BMS的SOC数据估算不准，可能导致车辆运营者在使用车辆过程中，在BMS告知电池***SOC还有相对较多余量时，车辆不能启动或车辆不能进行加速及爬坡等操作，严重者可能导致车辆在正常运行中停止动力输出，车辆出现半路趴窝情况。
当前行业内一般采用以下方式来获取电动汽车的电池SOH值：通过电池的历史充放电数据，对比电池出厂前的初始数据以及同类型或同批次电池的实验室测试数据，利用卡尔曼滤波、人工神经网络等算法进行估算。但是，由于电池实际运行工况的多样性以及电池内部结构、电化学原理的复杂性，使得现有的估算方法对电池SOH值的估算极为不准，电池的实际健康状态与估算的电池SOH值相差较大，且随着时间的延长，该误差会越来越大。
发明内容
为解决现有技术中SOH估算值不准的技术问题，本发明提供一种电动汽车、充放电设备、电池SOH的检测方法及***，可获得精度较高的电池SOH值。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电池SOH的检测方法，当电动汽车接入充放电设备的直流枪后，充放电设备进行以下步骤：
步骤S11.接收用户输入的SOH标定的开始指令，并根据所述开始指令，与电动汽车的BMS模块进行握手；
步骤S12.接收所述BMS模块发送的电池额定容量；
步骤S13.确定标定策略，并控制电池执行所述标定策略，其中，控制电池执行所述标定策略为：先控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，并获取电池在放电阶段的标定容量；或者，先控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，并获取电池在充电阶段的标定容量；
步骤S14.根据所述电池额定容量及所述标定容量，计算电池SOH；
步骤S15.输出所计算的电池SOH。
优选地，所述步骤S13包括：
步骤S131.获取电池的当前SOC，并判断所述当前SOC是否大于50％，若是，则执行步骤S132；若否，则执行步骤S133；
步骤S132.先控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，并获取电池在放电阶段的标定容量，然后执行步骤S14；
步骤S133.先控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，并获取电池在充电阶段的标定容量，然后执行步骤S14。
优选地，在所述步骤S11之前，还包括：
步骤S10.控制辅助电源为所述BMS模块供电。
优选地，所述步骤S13还包括：
在充电阶段，实时记录BMS模块发送的电池电压信息、电池温度信息；
在静置阶段，实时记录BMS模块发送的电池电压信息、电池温度信息；
在放电阶段，实时记录BMS模块发送的电池电压信息、电池温度信息；
而且，所述步骤S15还包括：
输出每个阶段的电池电压信息、电池温度信息。
优选地，在所述步骤S13中，控制电池进入静置阶段的步骤包括：
控制电池进入预设时长的静置阶段，所述预设时长的范围为5-60分钟。
优选地，在所述步骤S14中，根据以下公式计算电池SOH：
其中，C为所述标定容量，C0为所述电池额定容量。
本发明还构造一种电池SOH的检测方法，当电动汽车接入充放电设备的直流枪后，电动汽车的BMS模块进行以下步骤：
步骤S21.与充放电设备进行握手；
步骤S22.向充放电设备发送电池额定容量；
步骤S23.根据充放电设备确定的标定策略，控制电池执行所述标定策略，其中，控制电池执行所述标定策略为：先控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，并获取电池在放电阶段的标定容量；或者，先控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，并获取电池在充电阶段的标定容量；
步骤S24.将所获取的标定容量发送至充放电设备，以使所述充放电设备根据所述电池额定容量及所述标定容量计算电池SOH，并输出所述电池SOH。
本发明还构造一种充放电设备，包括第一存储器和第一处理器，所述第一处理器用于执行所述第一存储器中存储的计算机程序时实现如以上所述电池SOH的检测方法的步骤。
本发明还构造一种电动汽车，包括电池及BMS模块，所述BMS模块包括第二存储器和第二处理器，所述第二处理器用于执行所述第二存储器中存储的计算机程序时实现如以上所述电池SOH的检测方法的步骤。
本发明还构造一种电池SOH的检测***，包括以上所述的充放电设备及以上所述的电动汽车。
实施本发明的技术方案，无需将电动汽车进行返厂，也无需对其动力电池进行拆解，就可以电动汽车整车为主体，利用充放电设备对电动汽车的电池进行三个阶段(例如，充电阶段、静置阶段、放电阶段)的控制，并获取电池在第三个阶段的标定容量，然后根据标定容量及电池的额定容量计算电池SOH值，相比通过估算方式获取的电池SOH值，这种通过计算获取的电池SOH值的误差较小，精度较高。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明电池SOH的检测方法实施例一的流程图；
图2是图1中步骤S13实施例一的流程图；
图3是本发明电池SOH的检测方法实施例二的流程图。
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。
图1是本发明电池SOH的检测方法实施例一的流程图，该实施例的电池SOH的检测方法应用在电动汽车的充放电设备中，当电动汽车接入充放电设备的直流枪后，即，将电动汽车与充放电设备进行物理连接后，进行以下步骤：
步骤S11.接收用户输入的SOH标定的开始指令，并根据开始指令，与电动汽车的BMS模块进行握手；
在该步骤中，需说明的是，在一种实际应用中，该充放电设备作为独立的、用于检测SOH值的设备，可设置在电动汽车的售后服务站点、汽车的充放电站点等。在另一种实际应用中，该充放电设备可设置在电动汽车的充放电站点，既可用来对电动汽车进行正常的充放电，也可用来对电动汽车的SOH值进行检测。而且，在该实际应用中，充放电设备的控制模块(监控单元)及电动汽车的BMS模块中均存储有两种通信协议，其中，使用第一种通信协议可对电动汽车进行正常的充放电，使用第二种通信协议可对电动汽车的电池进行SOH标定，即检测电池SOH值。另外，关于SOH标定的开始指令，用户可通过触发设置在充放电设备上的特定按键来输入该开始指令，也可通过触发手机APP中特定的虚拟按键来输入该开始指令，或者，通过对充放电设备进行设置，使得充放电设备在接收到用户输入的开始充电指令后，先进行SOH标定流程，当SOH标定流程结束后，再进行正常的充放电流程。
关于握手操作，需说明的是，其除了包括充放电设备与BMS模块互相交换身份标识外，还包括：当用户选择了SOH标定流程后，充放电设备确定出SOH标定流程所对应通信协议的版本号，并将该版本号发送至电动汽车的BMS模块，这样，充放电设备与BMS模块双方就可以SOH标定的通信协议进行通信了。
步骤S12.接收BMS模块发送的电池额定容量；进一步地，还接收BMS模块发送的电池单体最高允许充电电压及电池单体最低允许放电电压；
在该步骤中，当进行握手操作后，充放电设备和BMS模块可相互进行SOH标定的参数配置操作，具体包括电池的充电参数配置及放电参数配置，其中，充电参数配置可依据国标GB/T 27930要求内容进行配置，例如，包括：充放电设备从BMS模块接收电池额定容量、电池单体最高允许充电电压、电池最高允许充电电流、最高允许充电总电压、最高允许充电电温度，并向BMS模块发送剩余充电功率等。放电参数配置包括：充放电设备从BMS模块接收电池额定容量、电池单体最低允许放电电压、电池最高允许放电电流、最低允许放电总电压、最高允许放电温度，并向BMS模块发送剩余放电功率等。另外，关于电池单体最高允许充电电压，不同类型的电池对应不同的值，例如，磷酸铁锂为3.7±0.1V，三元锂为4.2±0.1V，钛酸锂为2.8±0.1V，锰酸锂为4.2±0.1V；关于电池单体最低允许放电电压，不同类型的电池也对应不同的值，例如，磷酸铁锂为2.5±0.1V，三元锂为2.7±0.1V，钛酸锂为1.6±0.1V，锰酸锂为2.7±0.1V。
步骤S13.确定标定策略，并控制电池执行标定策略，其中，控制电池执行标定策略为：先控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，并获取电池在放电阶段的标定容量；或者，先控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，并获取电池在充电阶段的标定容量；
在该步骤中，标定策略包括以下两种：充电—静置—放电，或，放电—静置—充电。每一种标定策略均包括三个阶段，其中，在静置阶段，充放电设备的主功率回路向电池输出的电流电压均为0。优选地，还可设置静置阶段的时间，具体地，控制电池进入预设时长的静置阶段，预设时长的范围为5-60分钟，例如，静置20分钟；在充电阶段或放电阶段，充放电设备可以一定的电流对动力电池进行充电或放电，该电流大小例如为0.1-2C0，其中，0.1-2为充/放电倍率，C0为电池的额定容量。另外，在控制电池执行其中一个标定策略时，还获取电池在第三阶段的标定容量，若第三阶段为放电阶段，则所获取的标定容量为电池在放电阶段的放电容量；若第三阶段为充电阶段，则所获取的标定容量为电池在充电阶段的充电容量。
步骤S13.根据电池额定容量及标定容量，计算电池SOH；
在该步骤中，具体可根据以下公式计算电池SOH：
其中，C为标定容量，C0为电池额定容量。
步骤S15.输出所计算的电池SOH。
在该步骤中，所计算出的电池SOH可通过充放电设备的显示屏或用户APP或后台输出给车主和/或技术人员，以使车主或技术人员对电动汽车的电池***进行分析评价。进一步地，还可将所计算的SOH值发送至BMS模块，以使BMS模块将自身所估算的SOH值与SOH的计算值进行对比，从而对SOH的估算值进行修正，并对其SOH估算方法进行校准。
在一个可选实施例中，充电截止条件为：电池单体最高电压达到电池单体最高允许充电电压；放电截止条件为：电池单体最低电压达到电池单体最低允许放电电压。
在另一个可选实施例中，可先根据电池单体最高允许充电电压设置一充电截止电压限值，根据电池单体最低允许放电电压设置一放电截止电压限值。而且，充电截止条件为：电池单体最高电压达到充电截止电压限值；放电截止条件为：电池单体最低电压达到放电截止电压限值。
图2是图1中步骤S13实施例一的流程图，在该实施例中，步骤S13具体包括以下步骤：
步骤S131.获取电池的当前SOC，并判断当前SOC是否大于50％，若是，则执行步骤S132；若否，则执行步骤S133；
步骤S132.先控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，并获取电池在放电阶段的标定容量，然后执行步骤S14；
步骤S133.先控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，并获取电池在充电阶段的标定容量，然后执行步骤S14。
通过实施该实施例的技术方案，首先获取电池的当前SOC，并在当前SOC较大时执行第一种标定策略(充电—静置—放电)，在当前SOC较小时执行第二种标定策略(放电—静置—充电)，这样可尽可能地缩短电池SOH的检测时间，减少用户不必要的等待时间。
在一个可选实施例中，充放电设备中包括辅助电源，当直流枪***电动汽车的充放电接口后，该辅助电源上电，并控制该辅助电源为BMS模块供电。
在一个可选实施例中，在执行标定策略时，不管是充电阶段、放电阶段，还是静置阶段，充放电设备与BMS模块均实时进行数据通信，充放电设备实时记录BMS模块发送的电池电压信息、电池温度信息，以对被检车辆的电池进行实时防护，防止在检测过程中对电池进行过放、过充等危险，避免导致电池性能的进一步恶化，以及发生安全事故。需说明的是，在静置阶段，虽然充放电设备的主功率回路停止向电池输出电流电压，但是依然可使用辅助电源持续为BMS模块提供能量，从而实现充放电设备与BMS模块之间的实时通信。另外，在步骤S15中，除了输出所计算的电池SOH外，还输出每个阶段的电池电压信息、电池温度信息，从而使用户或技术人员对电池单体一致性、电池***温度管理水平进行分析评价，更好地说明SOH标定所得的结果。
图3是本发明电池SOH的检测方法实施例二的流程图，该实施例的电池SOH的检测方法应用在电动汽车中，当电动汽车接入充放电设备的直流枪后，即，将电动汽车与充放电设备进行物理连接后，电动汽车的BMS模块进行以下步骤：
步骤S21.与充放电设备进行握手；
在该步骤中，握手操作除了包括充放电设备与BMS模块互相交换身份标识外，还包括：当用户选择了SOH标定流程后，充放电设备确定出SOH标定流程所对应通信协议的版本号，并将该版本号发送至电动汽车的BMS模块，这样，充放电设备与BMS模块双方就可以SOH标定的通信协议进行通信了。
步骤S22.向充放电设备发送电池额定容量；进一步地，还发送电池单体最高允许充电电压及电池单体最低允许放电电压；
在该步骤中，当进行握手操作后，充放电设备和BMS模块可相互进行SOH标定的参数配置操作，具体包括电池的充电参数配置及放电参数配置，其中，充电参数配置可依据国标GB/T 27930要求内容进行配置，例如，包括：充放电设备从BMS模块接收电池额定容量、电池单体最高允许充电电压、电池最高允许充电电流、最高允许充电总电压、最高允许充电电温度，并向BMS模块发送剩余充电功率等。放电参数配置包括：充放电设备从BMS模块接收电池额定容量、电池单体最低允许放电电压、电池最高允许放电电流、最低允许放电总电压、最高允许放电温度，并向BMS模块发送剩余放电功率等。另外，关于电池单体最高允许充电电压，不同类型的电池对应不同的值，例如，磷酸铁锂为3.7±0.1V，三元锂为4.2±0.1V，钛酸锂为2.8±0.1V，锰酸锂为4.2±0.1V；关于电池单体最低允许放电电压，不同类型的电池也对应不同的值，例如，磷酸铁锂为2.5±0.1V，三元锂为2.7±0.1V，钛酸锂为1.6±0.1V，锰酸锂为2.7±0.1V。
步骤S23.根据充放电设备确定的标定策略，控制电池执行标定策略，其中，控制电池执行标定策略为：先控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，并获取电池在放电阶段的标定容量；或者，先控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，并获取电池在充电阶段的标定容量；
在该步骤中，标定策略包括以下两种：充电—静置—放电，或，放电—静置—充电。每一种标定策略均包括三个阶段，其中，在静置阶段，充放电设备的主功率回路向电池输出的电流电压均为0。优选地，还可设置静置阶段的时间，具体地，控制电池进入预设时长的静置阶段，预设时长的范围为5-60分钟，例如，静置20分钟；在充电阶段或放电阶段，充放电设备可以一定的电流对动力电池进行充电或放电，该电流大小例如为0.1-2C0，其中，0.1-2为充/放电倍率，C0为电池的额定容量。另外，在控制电池执行其中一个标定策略时，还获取电池在第三阶段的标定容量，若第三阶段为放电阶段，则所获取的标定容量为电池在放电阶段的放电容量；若第三阶段为充电阶段，则所获取的标定容量为电池在充电阶段的充电容量。
步骤S24.将所获取的标定容量发送至充放电设备，以使充放电设备根据电池额定容量及标定容量计算电池SOH，并输出电池SOH。
在该步骤中，充放电设备可根据以下公式计算电池SOH：
其中，C为标定容量，C0为电池额定容量。
进一步地，当充放电设备计算出电池SOH值后，还可将所计算的SOH值发送至BMS模块，以使BMS模块将自身所估算的SOH值与SOH的计算值进行对比，从而对SOH的估算值进行修正，并对其SOH估算方法进行校准。
本发明还构造一种充放电设备，该充放电设备包括第一存储器和第一处理器，其中，第一处理器用于执行第一存储器中存储的计算机程序时实现如上述应用在充放电设备中的电池SOH的检测方法的步骤。
本发明还构造一种电动汽车，包括电池及BMS模块，而且，BMS模块包括第二存储器和第二处理器，其中，第二处理器用于执行第二存储器中存储的计算机程序时实现如上述应用在电动汽车的BMS模块中的电池SOH的检测方法的步骤。
本发明还构造一种电池SOH的检测***，包括上述充放电设备及上述电动汽车。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种电池SOH的检测方法，其特征在于，当电动汽车接入充放电设备的直流枪后，充放电设备进行以下步骤：
步骤S11.接收用户输入的SOH标定的开始指令，并根据所述开始指令，与电动汽车的BMS模块进行握手；
步骤S12.接收所述BMS模块发送的电池额定容量；
步骤S13.确定标定策略，并控制电池执行所述标定策略，其中，控制电池执行所述标定策略为：先控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，并获取电池在放电阶段的标定容量；或者，先控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，并获取电池在充电阶段的标定容量；
步骤S14.根据所述电池额定容量及所述标定容量，计算电池SOH；
步骤S15.输出所计算的电池SOH。
2.根据权利要求1所述的电池SOH的检测方法，其特征在于，所述步骤S13包括：
步骤S131.获取电池的当前SOC，并判断所述当前SOC是否大于50％，若是，则执行步骤S132；若否，则执行步骤S133；
步骤S132.先控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，并获取电池在放电阶段的标定容量，然后执行步骤S14；
步骤S133.先控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，并获取电池在充电阶段的标定容量，然后执行步骤S14。
3.根据权利要求1所述的电池SOH的检测方法，其特征在于，在所述步骤S11之前，还包括：
步骤S10.控制辅助电源为所述BMS模块供电。
4.根据权利要求1所述的电池SOH的检测方法，其特征在于，所述步骤S13还包括：
在充电阶段，实时记录BMS模块发送的电池电压信息、电池温度信息；
在静置阶段，实时记录BMS模块发送的电池电压信息、电池温度信息；
在放电阶段，实时记录BMS模块发送的电池电压信息、电池温度信息；
而且，所述步骤S15还包括：
输出每个阶段的电池电压信息、电池温度信息。
5.根据权利要求1所述的电池SOH的检测方法，其特征在于，在所述步骤S13中，控制电池进入静置阶段的步骤包括：
控制电池进入预设时长的静置阶段，所述预设时长的范围为5-60分钟。
6.根据权利要求1所述的电池SOH的检测方法，其特征在于，在所述步骤S14中，根据以下公式计算电池SOH：
其中，C为所述标定容量，C0为所述电池额定容量。
7.一种电池SOH的检测方法，其特征在于，当电动汽车接入充放电设备的直流枪后，电动汽车的BMS模块进行以下步骤：
步骤S21.与充放电设备进行握手；
步骤S22.向充放电设备发送电池额定容量；
步骤S23.根据充放电设备确定的标定策略，控制电池执行所述标定策略，其中，控制电池执行所述标定策略为：先控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，并获取电池在放电阶段的标定容量；或者，先控制电池进入放电阶段，直至满足放电截止条件，再控制电池进入静置阶段，最后控制电池进入充电阶段，直至满足充电截止条件，并获取电池在充电阶段的标定容量；
步骤S24.将所获取的标定容量发送至充放电设备，以使所述充放电设备根据所述电池额定容量及所述标定容量计算电池SOH，并输出所述电池SOH。
8.一种充放电设备，包括第一存储器和第一处理器，其特征在于，所述第一处理器用于执行所述第一存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1-6中任意一项所述电池SOH的检测方法的步骤。
9.一种电动汽车，包括电池及BMS模块，所述BMS模块包括第二存储器和第二处理器，其特征在于，所述第二处理器用于执行所述第二存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求7所述电池SOH的检测方法的步骤。
10.一种电池SOH的检测***，其特征在于，包括权利要求8所述的充放电设备及权利要求9所述的电动汽车。
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