CN110161424B - 动力电池的健康状态检测方法、及***及车辆 - Google Patents

动力电池的健康状态检测方法、及***及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池的健康状态检测方法、***及车辆。方法包括：充电过程中，获取动力电池的当前电池容量；根据当前电池容量和预设的动力电池允许充放电循环次数得到动力电池的容量比率；根据容量比率得到动力电池的第一健康状态；根据第一健康状态和预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正，其中，第二健康状态为根据动力电池的充放电次数得到。本发明的动力电池的健康状态检测方法，可以准确且简单方便地得到动力电池的健康状态。

Description

动力电池的健康状态检测方法、及***及车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种动力电池的健康状态检测方法、***及车辆。
背景技术
动力电池健康状态(称为SOH，State-of-Health)的估算对于电池管理***(BMS，BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)至关重要，它反映动力电池的状态。
相关技术中，SOH的估算通常是根据充放电循环次数而折算出的，这种算法存在一定的片面性，缺乏准确性；也有基于电池模式老化模型而进行健康状态估算的，这种算法不仅代码量比较大，而且需要做大量的老化试验，周期很长，影响效率。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种动力电池的健康状态检测方法。该方法具有动力电池的健康状态估计准确的优点。
本发明的第二个目的在于提出一种动力电池的健康状态检测***。
本发明的第三个目的在于提出一种车辆。
为了实现上述目的，本发明的第一方面公开了一种动力电池的健康状态检测方法，包括以下步骤：充电过程中，获取所述动力电池的当前电池容量；根据所述当前电池容量和预设的动力电池允许充放电循环次数得到所述动力电池的容量比率；根据所述容量比率得到所述动力电池的第一健康状态；根据所述第一健康状态和预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正，其中，所述预设的动态权重系数大于等于0且小于等于1，所述第二健康状态为根据动力电池的充放电次数得到。
根据本发明实施例的动力电池的健康状态检测方法，根据动力电池的容量变化量和剩余容量变化反推动力电池的当前电池容量，进而根据动力电池的容量比率估算动力电池的健康状态，并将估算的动力电池的健康状态对根据动力电池的充放电次数得到的动力电池的健康状态进行修正，从而可以有效提升估算到的动力电池最终的健康状态的准确性，并具有实施简单方便的优点。
在一些示例中，还包括：根据所述第二健康状态的修正值和上次下电时存储的所述动力电池的第三健康状态确定所述动力电池的最终健康状态。
在一些示例中，所述充电过程中，获取所述动力电池的当前电池容量，包括：选取多个容量变化区间和剩余容量变化区间；计算对应于所述多个容量变化区间的多个容量变化量以及对应于所述剩余容量变化区间的多个剩余容量变化量；根据所述多个容量变化量和多个剩余容量变化量得到对应的多个电池容量；计算所述多个电容容量的平均值，并将所述平均值作为所述动力电池的当前电池容量。
在一些示例中，所述根据所述第一健康状态和预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正，包括：当所述动力电池的满剩余容量与所述动力电池的初始剩余容量之间的差值大于等于预设阈值时，计算所述当前电池容量的方差；根据所述当前电池容量的方差调整所述预设的动态权重系数的数值；根据所述第一健康状态和调整后的所述预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正。
在一些示例中，所述根据当前电池容量的方差调整所述预设的动态权重系数的数值，包括：如果所述方差小于等于预定值，则调整所述预设的动态权重系数的数值为大于0的数值；如果所述方差大于所述预定值，则调整所述预设的动态权重系数的数值为0。
在一些示例中，还包括：当所述动力电池的满剩余容量与所述动力电池的初始剩余容量之间的差值小于所述预设阈值时，调整所述预设的动态权重系数的数值为0。
本发明的第二方面的实施例公开了一种动力电池的健康状态检测***，包括：获取模块，用于在动力电池的充电过程中，获取所述动力电池的当前电池容量；容量比率计算模块，用于根据所述当前电池容量和预设的动力电池允许充放电循环次数得到所述动力电池的容量比率；第一健康状态估算模块，用于根据所述容量比率得到所述动力电池的第一健康状态；修正模块，用于根据所述第一健康状态和预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正，其中，所述预设的动态权重系数大于等于0且小于等于1，所述第二健康状态为根据动力电池的充放电次数得到。
根据本发明实施例的动力电池的健康状态检测***，根据动力电池的容量变化量和剩余容量变化反推动力电池的当前电池容量，进而根据动力电池的容量比率估算动力电池的健康状态，并将估算的动力电池的健康状态对根据动力电池的充放电次数得到的动力电池的健康状态进行修正，从而可以有效提升估算到的动力电池最终的健康状态的准确性，并具有实施简单方便的优点。
在一些示例中，还包括：确定模块，用于根据所述第二健康状态的修正值和上次下电时存储的所述动力电池的第三健康状态确定所述动力电池的最终健康状态。
在一些示例中，所述修正模块用于当所述动力电池的满剩余容量与所述动力电池的初始剩余容量之间的差值大于等于预设阈值时，计算所述当前电池容量的方差，并根据所述当前电池容量的方差调整所述预设的动态权重系数的数值，以及根据所述第一健康状态和调整后的所述预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正。
在一些示例中，所述修正模块用于当所述方差小于等于预定值时，调整所述预设的动态权重系数的数值为大于0的数值，否则调整所述预设的动态权重系数的数值为0。
在一些示例中，所述修正模块还用于当所述动力电池的满剩余容量与所述动力电池的初始剩余容量之间的差值小于所述预设阈值时，调整所述预设的动态权重系数的数值为0。
本发明的第三方面的实施例公开了一种车辆，包括：根据上述的第二方面的实施例所述的动力电池的健康状态检测***。该车辆可以根据动力电池的容量变化量和剩余容量变化反推动力电池的当前电池容量，进而根据动力电池的容量比率估算动力电池的健康状态，并将估算的动力电池的健康状态对根据动力电池的充放电次数得到的动力电池的健康状态进行修正，从而可以有效提升估算到的动力电池最终的健康状态的准确性，并具有实施简单方便的优点。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述的或附加的方面和优点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是根据本发明一个实施例的动力电池的健康状态检测方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的动力电池的健康状态检测方法中获取多个容量变化量和多个剩余容量变化量的示意图；
图3是根据本发明一个实施例的动力电池的健康状态检测***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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图描述根据本发明实施例的动力电池的健康状态检测方法、***及车辆。
图1是根据本发明一个实施例的动力电池的健康状态检测方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的动力电池的健康状态检测方法，包括如下步骤：
S101：充电过程中，获取动力电池的当前电池容量。
可以在动力电池的充电过程中，根据动力电池的容量变化量和剩余容量变化量得到动力电池的当前电池容量。
例如：首先通过安时积分法计算动力电池的容量变化量，并通过负载电压法查得动力电池的剩余容量变化量，然后，将动力电池的容量变化量和动力电池的剩余容量变化量的比值作为动力电池的当前电池容量。
为了提高动力电池的当前电池容量的计算准确性，可以多次计算电池容量，并将多次计算的电池容量的平均值作为动力电池的当前电池容量，这样，可以提高动力电池的当前电池容量的计算准确性。
具体而言，选取多个容量变化区间和剩余容量变化区间，计算对应于多个容量变化区间的多个容量变化量以及对应于剩余容量变化区间的多个剩余容量变化量，根据多个容量变化量和多个剩余容量变化量得到对应的多个电池容量，计算多个电容容量的平均值，并将平均值作为动力电池的当前电池容量。
以5个为例，如图2所示，在整个充电过程中，选取5个区间来计算△SOCi和△Ci，其中，△Ci为动力电池的容量变化量，△SOCi为动力电池的剩余容量变化量。结合图2所示，则有：△SOCi＝SOCi+5-SOCi，△Ci＝Ci+5-Ci。
由于动力电池的剩余容量SOC的变化范围为100％至SOCinit，其中，SOCinit为电力电池的初始剩余容量。
则：当100％-SOCinit≥预设阈值(即：预设阈值如50％)时，SOC1＝SOCinit，C1＝0Ah，其中，SOCinit为动力电池初始的剩余电量。
根据△Ci和△SOCi计算出动力电池的容量，即动力电池的容量Ci＝△Ci/△SOCi，其中，i＝1，2，3，4，5。
以动力电池的上述5个样本Ci的均值作为动力电池的当前电池容量，则动力电池的当前电池容量为：
Figure BDA0001577985490000061
其中，C0为动力电池的当前电池容量。
其中，SOC(State of Charge)指剩余电量，也称为荷电状态。
S102：根据当前电池容量和预设的动力电池允许充放电循环次数得到动力电池的容量比率。
以上述的5个样本Ci为例，即：C1，C2，C3，C4，C5，则动力电池的容量比率λ＝(C1+C2+C3+C4+C5)/5/CycBOL，其中，CycBOL为动力电池允许充放电循环次数。
S103：根据容量比率得到动力电池的第一健康状态。其中，容量比率λ和动力电池的第一健康状态SOHλ有如下对应线性对应关系：
λ[0.8～1.0]
Figure BDA0001577985490000071
SOHλ[0～1.0](0～100％)，因此，可以根据该对应关系得到动力电池的第一健康状态。
S104：根据第一健康状态和预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正，其中，预设的动态权重系数大于等于0且小于等于1，第二健康状态为根据动力电池的充放电次数得到。
具体地说，第二健康状态为根据动力电池的充放电次数得到的，例如：动力电池允许的充放电循环次数为CycBOL，动力电池满充满放电1次称为动力电池进行了1次充放电循环，非满充满放的情况，可根据安时积分法计算的充放电的容量折合成充放电循环次数。
在得到第二健康状态之后，可根据第一健康状态和预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正，具体来说，包括：
当动力电池的满剩余容量与动力电池的初始剩余容量之间的差值大于等于预设阈值(如：50％)时，计算当前电池容量的方差，并根据当前电池容量的方差调整预设的动态权重系数的数值，以及根据第一健康状态和调整后的预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正。
其中，根据当前电池容量的方差调整预设的动态权重系数的数值，包括：如果方差小于等于预定值，则调整预设的动态权重系数的数值为大于0的数值，以及如果方差大于预定值，则调整预设的动态权重系数的数值为0。
作为一个具体的示例，当(100％-SOCinit)≥50％时，使用方差算法对当前电池容量的可信性进行判断，具体来说，可以根据当前电池容量的方差确定当前电池容量的可信性。例如：
电池容量Ci的方差б为：
Figure BDA0001577985490000081
其中
Figure BDA0001577985490000082
б的理想值为0。
则，当б≤预定值(预定值如5Ah)时，则认为此时所估算的电池容量Ci是可信的，可以计算第一健康状态SOH，在本发明的一个实施例中，此时，可以取动态权重系数的数值k＝0.5；
当б＞5Ah时，则认为此时所估算的电池容量Ci是不可信的，因此，取动态权重系数的数值k＝0。
通过上述分析，根据第一健康状态和调整后的预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正，可以通过如下公式对第二健康状态进行修正，所述公式为：
第二健康状态的修正值＝(1-k)*SOHcyc+k*SOHλ，其中，SOHcyc为第二健康状态，SOHλ为第一健康状态。
在对第二健康状态进行修正之后，本发明实施例的方法还包括：
S105：根据第二健康状态的修正值和上次下电时存储的动力电池的第三健康状态确定动力电池的最终健康状态。
取第二健康状态的修正值和上次下电时存储的动力电池的第三健康状态中的较小的值作为最终健康状态。
例如：最终健康状态＝min[(1-k)*SOHcyc+k*SOHλ，SOHstore]，其中，SOHstore为上次下电时存储的动力电池的第三健康状态的值。
以上是当(100％-SOCinit)≥50％时，确定的最终健康状态，在本发明的其它示例中，还包括：当动力电池的满剩余容量与动力电池的初始剩余容量之间的差值小于预设阈值时，调整预设的动态权重系数的数值为0，即：当(100％-SOCinit)<50％时，则最终健康状态＝min[SOHcyc，SOHstore]。
根据本发明实施例的动力电池的健康状态检测方法，根据动力电池的容量变化量和剩余容量变化反推动力电池的当前电池容量，进而根据动力电池的容量比率估算动力电池的健康状态，并将估算的动力电池的健康状态对根据动力电池的充放电次数得到的动力电池的健康状态进行修正，从而可以有效提升估算到的动力电池最终的健康状态的准确性，并具有实施简单方便的优点。
图3是根据本发明一个实施例的动力电池的健康状态检测***的结构框图。如图3所示，根据本发明一个实施例的动力电池的健康状态检测***300，包括：获取模块310、容量比率计算模块320、第一健康状态估算模块330和修正模块340。
其中，获取模块310用于在动力电池的充电过程中，获取所述动力电池的当前电池容量。容量比率计算模块320用于根据所述当前电池容量和预设的动力电池允许充放电循环次数得到所述动力电池的容量比率。第一健康状态估算模块330用于根据所述容量比率得到所述动力电池的第一健康状态。修正模块340用于根据所述第一健康状态和预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正，其中，所述预设的动态权重系数大于等于0且小于等于1，所述第二健康状态为根据动力电池的充放电次数得到。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，还包括：确定模块350用于根据所述第二健康状态的修正值和上次下电时存储的所述动力电池的第三健康状态确定所述动力电池的最终健康状态。
在本发明的一个实施例中，所述修正模块340用于当所述动力电池的满剩余容量与所述动力电池的初始剩余容量之间的差值大于等于预设阈值时，计算所述当前电池容量的方差，并根据所述当前电池容量的方差调整所述预设的动态权重系数的数值，以及根据所述第一健康状态和调整后的所述预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正。
在本发明的一个实施例中，所述修正模块340用于当所述方差小于等于预定值时，调整所述预设的动态权重系数的数值为大于0的数值，否则调整所述预设的动态权重系数的数值为0。
在本发明的一个实施例中，所述修正模块340还用于当所述动力电池的满剩余容量与所述动力电池的初始剩余容量之间的差值小于所述预设阈值时，调整所述预设的动态权重系数的数值为0。
根据本发明实施例的动力电池的健康状态检测***，根据动力电池的容量变化量和剩余容量变化反推动力电池的当前电池容量，进而根据动力电池的容量比率估算动力电池的健康状态，并将估算的动力电池的健康状态对根据动力电池的充放电次数得到的动力电池的健康状态进行修正，从而可以有效提升估算到的动力电池最终的健康状态的准确性，并具有实施简单方便的优点。
需要说明的是，本发明实施例的动力电池的健康状态检测***的具体实现方式与本发明实施例的动力电池的健康状态检测方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少荣誉，此处不做赘述。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，包括：根据上述实施例所述的动力电池的健康状态检测***。该车辆为电动汽车。该车辆可以根据动力电池的容量变化量和剩余容量变化反推动力电池的当前电池容量，进而根据动力电池的容量比率估算动力电池的健康状态，并将估算的动力电池的健康状态对根据动力电池的充放电次数得到的动力电池的健康状态进行修正，从而可以有效提升估算到的动力电池最终的健康状态的准确性，并具有实施简单方便的优点。
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，此处不做赘述。
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是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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义
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)

1.一种动力电池的健康状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
充电过程中，获取所述动力电池的当前电池容量；
根据所述当前电池容量和预设的动力电池允许充放电循环次数得到所述动力电池的容量比率；
根据所述容量比率得到所述动力电池的第一健康状态；
根据所述第一健康状态和预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正，其中，所述预设的动态权重系数大于等于0且小于等于1，所述第二健康状态为根据动力电池的充放电次数得到；其中，所述根据所述第一健康状态和预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正，包括：
当所述动力电池的满剩余容量与所述动力电池的初始剩余容量之间的差值大于等于预设阈值时，计算所述当前电池容量的方差；
根据所述当前电池容量的方差调整所述预设的动态权重系数的数值；
根据所述第一健康状态和调整后的所述预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正；
根据所述第二健康状态的修正值和上次下电时存储的所述动力电池的第三健康状态确定所述动力电池的最终健康状态；其中，所述根据所述第二健康状态的修正值和上次下电时存储的所述动力电池的第三健康状态确定所述动力电池的最终健康状态，包括：
取所述第二健康状态的修正值和上次下电时存储的所述动力电池的第三健康状态中的较小的值作为所述最终健康状态。
2.根据权利要求1所述的动力电池的健康状态检测方法，其特征在于，所述充电过程中，获取所述动力电池的当前电池容量，包括：
选取多个容量变化区间和剩余容量变化区间；
计算对应于所述多个容量变化区间的多个容量变化量以及对应于所述剩余容量变化区间的多个剩余容量变化量；
根据所述多个容量变化量和多个剩余容量变化量得到对应的多个电池容量；
计算所述多个电容容量的平均值，并将所述平均值作为所述动力电池的当前电池容量。
3.根据权利要求1所述的动力电池的健康状态检测方法，其特征在于，所述根据当前电池容量的方差调整所述预设的动态权重系数的数值，包括：
如果所述方差小于等于预定值，则调整所述预设的动态权重系数的数值为大于0的数值；
如果所述方差大于所述预定值，则调整所述预设的动态权重系数的数值为0。
4.根据权利要求1所述的动力电池的健康状态检测方法，其特征在于，还包括：
当所述动力电池的满剩余容量与所述动力电池的初始剩余容量之间的差值小于所述预设阈值时，调整所述预设的动态权重系数的数值为0。
5.一种动力电池的健康状态检测***，其特征在于，包括：
获取模块，用于在动力电池的充电过程中，获取所述动力电池的当前电池容量；
容量比率计算模块，用于根据所述当前电池容量和预设的动力电池允许充放电循环次数得到所述动力电池的容量比率；
第一健康状态估算模块，用于根据所述容量比率得到所述动力电池的第一健康状态；
修正模块，用于根据所述第一健康状态和预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正，其中，所述预设的动态权重系数大于等于0且小于等于1，所述第二健康状态为根据动力电池的充放电次数得到；其中，所述修正模块用于当所述动力电池的满剩余容量与所述动力电池的初始剩余容量之间的差值大于等于预设阈值时，计算所述当前电池容量的方差，并根据所述当前电池容量的方差调整所述预设的动态权重系数的数值，以及根据所述第一健康状态和调整后的所述预设的动态权重系数对动力电池的第二健康状态进行修正；
确定模块，用于根据所述第二健康状态的修正值和上次下电时存储的所述动力电池的第三健康状态确定所述动力电池的最终健康状态；其中，所述确定模块具体用于：取所述第二健康状态的修正值和上次下电时存储的所述动力电池的第三健康状态中的较小的值作为所述最终健康状态。
6.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要求5所述的动力电池的健康状态检测***。
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