CN110398698B - 一种电池管理***soh估算的方法 - Google Patents

一种电池管理***soh估算的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池管理***SOH估算的方法，包括以下步骤：S1：BMS上电；S2：单体电压电流采集；S3：数值计算；S4：阈值校验；S5：RO计算；S6：采集对比；S7：SOH估值。本发明通过采集多组数据取中间值在线估算RO(Vx，Tx)进行参考，无需测定前做大量标定实验，减少估算时的工作量，且通过电压和电流的同步采集，能够清楚的观察到一段时间内电压和电流的波动情况，判断电池的健康状况。

Description

一种电池管理***SOH估算的方法
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池管理***SOH估算的方法。
背景技术
电池管理***是对电池进行管理的***，通常具有量测电池电压的功能，防止或避免电池过放电、过充电、过温度等异常状况出现，管理对象通常是可再次充电的二次电池。
现有的电池管理***对于SOH的估算基于电池内阻估算，它需要事前进行大量试验进行标定，得出在不同SOC下的电池初始内阻，且在不同的充放电工况下，电压电流采集不能同步，造成计算失真。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种电池管理***SOH估算的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种电池管理***SOH估算的方法，包括以下步骤：
S1：BMS上电；BMS上电后获取上电时间，然后采集电池的开路电压V0，若本次上电时间与上次上电时间满足间隔T，则具备条件一，若此时的开路电压或开路电压的临近电压没有被记录，则具备条件二；
S2：单体电压电流采集；持续在线采集电池的单体电压和电流，将采集的电压和电流存储备份为V1、V2…Vn和I1、I2…In，其对应的时间为t1、t2…tn，其中采样时间间隔恒为t，当n＝9时，得到最优值，估算结果更加准确，在t1时刻记录V1和I1，在t2时刻记录V2和I2，在tn时刻记录Vn和In，将记录的tn、Vn和In均分为一组组记录备份，即t1、V1、I1一组，t2、V2、I2一组…tn、Vn、In一组，便于后续步骤快速调用；
S3：数值计算；计算数值I2-I1，I3-I2…In-I(n-1)，(I1+I2+…+In)t并记录中间值电压V(n+1)/2和电流I(n+1)/2，若(I1+I2+…+In)t>0.01C，则放弃计算；
S4：阈值校验；比较步骤S3中所有的In-I(n-1)与Ia大小，若所有In-I(n-1)<Ia，则表示t1～tn时间内电流稳定，电压稳定。
S5：RO计算；根据公式RO(Vx，Tx)＝(V0-V(n+1)/2)/I(n+1)/2计算出RO值，然后记录RO值、电池包的温度值Tx以及单体电压Vx，在计算RO值时需满足条件一和条件二，当再次计算时，则可直接从存储空间获取R0的值；
S6：采集对比；BMS上电后采集开路电压，然后在线采集电池包的温度T和单体电压V，若温度T的数值接近温度Tx，单体电压V的数值接近Vx，则根据电压电流同步法计算出R(V，T)＝(V0-V(n+1)/2)/I(n+1)/2，SOH(Vx，Tx)＝RO(Vx，Tx)/R(V，T)。
S7：SOH估值；不同的Vx和Tx会计算出不同SOH，取多组SOH计算的平均值作为最终的SOH估算值。
优选地，在步骤S3中，(I1+I2+…+In)t为tn时间内电池包的放电容量，若放电容量大于0.01C(此为优选值，也可选取其他限定数值)，则不进行I2-I1，I3-I2…In-I(n-1)的计算，RO等待在下个上电周期进行计算。
优选地，在步骤S4中，阈值Ia为预设值，即tn-1到tn时间的电流差值In-I(n-1)始终保持在小于阈值Ia，则认为电流波动较小，电压、电流较稳定。
本发明具有以下有益效果：
1、不需要在测定之前对电池做大量的标定实验来得到电池的内阻，通过采集多组数据的中间值在线估算一个初始的RO(Vx，Tx)进行参考，减少***对电池测定的步骤，能够快速获得所需值。
2、对电压和电流进行同步采集，每隔一定时间t对电压和电流进行依次采集，得到一组电压和电流关于时间变换的值，根据每个时间间隔内电压和电流的变换程度的大小即可了解电压和电流的波动情况。
综上所述，本发明通过采集多组数据取中间值在线估算RO(Vx，Tx)进行参考，无需测定前做大量标定实验，减少估算时的工作量，且通过电压和电流的同步采集，能够清楚的观察到一段时间内电压和电流的波动情况，判断电池的健康状况。
附图说明
图1为本发明提出的一种电池管理***SOH估算的方法的步骤框图；
图2为本发明提出的一种电池管理***SOH估算的方法的程序流程图。
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。
实施例一：
参照图1-2：一种电池管理***SOH估算的方法，包括以下步骤：
S1：BMS上电；BMS上电后获取上电时间，然后采集电池的开路电压V0，若本次上电时间与上次上电时间满足间隔T，则具备条件一，若此时的开路电压或开路电压的临近电压没有被记录，则具备条件二。
S2：单体电压电流采集；持续在线采集电池的单体电压和电流，将采集的电压和电流存储备份为V1、V2…Vn和I1、I2…In，其对应的时间为t1、t2…tn，其中采样时间间隔恒为t，当n＝9时，得到最优值，估算结果更加准确，在t1时刻记录V1和I1，在t2时刻记录V2和I2，在tn时刻记录Vn和In，将记录的tn、Vn和In均分为一组组记录备份，即t1、V1、I1一组，t2、V2、I2一组…tn、Vn、In一组，便于后续步骤快速调用。
S3：数值计算；计算数值I2-I1，I3-I2…In-I(n-1)，(I1+I2+…+In)t并记录中间值电压V(n+1)/2和电流I(n+1)/2，若(I1+I2+…+In)t>0.01C，则放弃计算，(I1+I2+…+In)t为tn时间内电池包的放电容量，若放电容量大于0.01C，则不进行I2-I1，I3-I2…In-I(n-1)的计算，RO等待在下个上电周期进行计算。
S4：阈值校验；比较步骤S3中所有的In-I(n-1)与Ia大小，若所有In-I(n-1)<Ia，则表示t1～tn时间内电流稳定，电压稳定，阈值Ia为预设值，即tn-1到tn时间的电流差值In-I(n-1)始终保持在小于阈值Ia，则认为电流波动较小，电压、电流较稳定。
S5：RO计算；根据公式RO(Vx，Tx)＝(V0-V(n+1)/2)/I(n+1)/2计算出RO值，然后记录RO值、电池包的温度值Tx以及单体电压Vx，在计算RO值时需满足条件一和条件二。
S6：采集对比；BMS上电后，采集开路电压V0，然后在线采集电池包的温度T和单体电压V，若温度T的数值接近温度Tx，单体电压V的数值接近Vx，则根据电压电流同步法计算出R(V，T)＝(V0-V(n+1)/2)/I(n+1)/2，SOH(Vx，Tx)＝RO(Vx，Tx)/R(V，T)，如果本次上电累计的放电容量大于0.01C的时间内没有得到稳定的电流，则放弃本次采集对比。
S7：SOH估值；不同的Vx和Tx会计算出不同SOH，取多组SOH计算的平均值作为最终的SOH估算值。
本实施例在使用时：
1、BMS上电；BMS上电后获取上电时间，然后采集电池的开路电压备份为V0＝12V，若本次上电时间与上次上电时间满足间隔T，则具备条件一，若此时的开路电压或开路电压的临近电压没有被记录，则具备条件二。
2、单体电压电流采集；持续在线采集电池的单体电压和电流，将采集的电压和电流存储备份为V1＝10V、V2＝11V、V3＝10.5V、V4＝10V、V5＝10V、V6＝11V、V7＝10V、V8＝11V、V9＝12V和I1＝10mA、I2＝11mA、I3＝12mA、I4＝10mA、I5＝10mA、I6＝12mA、I7＝10mA、I8＝10mA、I9＝11mA，其对应的时间为t1＝0.001s、t2＝0.002s、t3＝0.003s、t4＝0.004s、t5＝0.005s、t6＝0.006s、t7＝0.007s、t8＝0.008s、t9＝0.009s，其中采样时间间隔恒为t＝0.001s，即在t1时刻记录V1和I1，在t2时刻记录V2和I2，在tn时刻记录Vn和In，将记录的t1、V1、I1一组，t2、V2、I2一组…t9、V9、I9一组，便于后续步骤快速调用。
3、数值计算；计算数值I2-I1，I3-I2…In-I(n-1)，(I1+I2+…+In)t并记录中间值电压V(n+1)/2和电流I(n+1)/2，若(I1+I2+…+In)t>0.01C，则放弃计算，I2-I1＝1mA、I3-I2＝1mA、I4-I3＝-2mA、I5-I4＝0mA、I6-I5＝2mA、I7-I6＝-2mA、I8-I7＝0mA、I9-I8＝1mA，(I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7+I8+I9)t＝(10+11+12+10+10+12+10+10+11)mA×0.001s＝0.096mAs，0.096mAs＝0.0096C<0.01C，记录电压V(n+1)/2＝V5＝10V和电流I(n+1)/2＝I5＝10mA。
4、阈值校验；比较步骤S3中所有的In-I(n-1)与Ia大小，若所有In-I(n-1)<Ia，则表示t1～tn时间内电流稳定，电压稳定，设定Ia＝4mA，经比较所有差值均小于4mA，则t1～t9时间内，电压稳定、电流稳定。
5、RO计算；根据公式RO(Vx，Tx)＝(V0-V(n+1)/2)/I(n+1)/2计算出RO值，然后记录RO值、电池包的温度值Tx以及单体电压Vx，RO(Vx，Tx)＝(V0-V(n+1)/2)/I(n+1)/2＝(12V-10V)/10mA＝200Ω，记录此时的温度值Tx＝24℃，单体电压Vx＝12V。
6、采集对比；BMS上电后采集电池包的温度T＝25℃和单体电压V0＝12V，温度T的数值接近温度Tx，单体电压V0的数值接近Vx，根据电压电流同步法计算R(V，T)＝(V0-V(n+1)/2)/I(n+1)/2＝(V0-V5)/I5＝2V/10mA＝200Ω，SOH(Vx，Tx)＝RO(Vx，Tx)/R(V，T)＝200Ω/200Ω×100％＝100％，代表电池包的健康状况良好。
实施例二：
参照图1-2，一种电池管理***SOH估算的方法，包括以下实施步骤：
1、BMS上电；BMS上电后获取上电时间，然后采集电池的开路电压备份为V0＝12V，若本次上电时间与上次上电时间满足间隔T，则具备条件一，若此时的开路电压或开路电压的临近电压没有被记录，则具备条件二。
2、单体电压电流采集；持续在线采集电池的单体电压和电流，将采集的电压和电流存储备份为V1＝10V、V2＝11V、V3＝10.5V、V4＝10V、V5＝9.5V、V6＝11V、V7＝10V、V8＝11V、V9＝12V和I1＝10mA、I2＝11mA、I3＝12mA、I4＝10mA、I5＝10mA、I6＝12mA、I7＝10mA、I8＝10mA、I9＝11mA，其对应的时间为t1＝0.001s、t2＝0.002s、t3＝0.003s、t4＝0.004s、t5＝0.005s、t6＝0.006s、t7＝0.007s、t8＝0.008s、t9＝0.009s，其中采样时间间隔恒为t＝0.001s，即在t1时刻记录V1和I1，在t2时刻记录V2和I2，在tn时刻记录Vn和In，将记录的t1、V1、I1一组，t2、V2、I2一组…t9、V9、I9一组，便于后续步骤快速调用。
3、数值计算；计算数值I2-I1，I3-I2…In-I(n-1)，(I1+I2+…+In)t并记录中间值电压V(n+1)/2和电流I(n+1)/2，若(I1+I2+…+In)t>0.01C，则放弃计算，I2-I1＝1mA、I3-I2＝1mA、I4-I3＝-2mA、I5-I4＝0mA、I6-I5＝2mA、I7-I6＝-2mA、I8-I7＝0mA、I9-I8＝1mA，(I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7+I8+I9)t＝(10+11+12+10+10+12+10+10+11)mA×0.001s＝0.096mAs，0.096mAs＝0.0096C<0.01C，记录电压V(n+1)/2＝V5＝9.5V和电流I(n+1)/2＝I5＝10mA。
4、阈值校验；比较步骤S3中所有的In-I(n-1)与Ia大小，若所有In-I(n-1)<Ia，则表示t1～tn时间内电流稳定，电压稳定，设定Ia＝4mA，经比较所有差值均小于4mA，则t1～t9时间内，电压稳定、电流稳定。
5、R0计算；BMS采集到的开路电压为V0＝12V,温度为24℃,此电压和温度已经被记录过，直接从存储空间获取R0＝200Ω。
6、采集对比；BMS上电后采集电池包的温度T＝25℃和单体电压V0＝12V，温度T的数值接近温度Tx，单体电压V0的数值接近Vx，根据电压电流同步法计算R(V，T)＝(V0-V(n+1)/2)/I(n+1)/2＝(V0-V5)/I5＝2.5V/10mA＝250Ω，SOH(Vx，Tx)＝RO(Vx，Tx)/R(V，T)＝200Ω/250Ω×100％＝80％，代表电池包的健康度为80％。
实施例三：
参照图1-2，一种电池管理***SOH估算的方法，包括以下实施步骤：
1、BMS上电；BMS上电后获取上电时间，然后采集电池的开路电压备份为V0＝12V，若本次上电时间与上次上电时间满足间隔T，则具备条件一，若此时的开路电压或开路电压的临近电压没有被记录，则具备条件二。
2、单体电压电流采集；持续在线采集电池的单体电压和电流，将采集的电压和电流存储备份为V1＝10V、V2＝11V、V3＝10.5V、V4＝10V、V5＝7V、V6＝11V、V7＝10V、V8＝11V、V9＝12V和I1＝10mA、I2＝11mA、I3＝12mA、I4＝10mA、I5＝10mA、I6＝12mA、I7＝10mA、I8＝10mA、I9＝11mA，其对应的时间为t1＝0.001s、t2＝0.002s、t3＝0.003s、t4＝0.004s、t5＝0.005s、t6＝0.006s、t7＝0.007s、t8＝0.008s、t9＝0.009s，其中采样时间间隔恒为t＝0.001s，即在t1时刻记录V1和I1，在t2时刻记录V2和I2，在tn时刻记录Vn和In，将记录的t1、V1、I1一组，t2、V2、I2一组…t9、V9、I9一组，便于后续步骤快速调用。
3、数值计算；计算数值I2-I1，I3-I2…In-I(n-1)，(I1+I2+…+In)t并记录中间值电压V(n+1)/2和电流I(n+1)/2，若(I1+I2+…+In)t>0.01C，则放弃计算，I2-I1＝1mA、I3-I2＝1mA、I4-I3＝-2mA、I5-I4＝0mA、I6-I5＝2mA、I7-I6＝-2mA、I8-I7＝0mA、I9-I8＝1mA，(I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7+I8+I9)t＝(10+11+12+10+10+12+10+10+11)mA×0.001s＝0.096mAs，0.096mAs＝0.0096C<0.01C，记录电压V(n+1)/2＝V5＝7V和电流I(n+1)/2＝I5＝10mA。
4、阈值校验；比较步骤S3中所有的In-I(n-1)与Ia大小，若所有In-I(n-1)<Ia，则表示t1～tn时间内电流稳定，电压稳定，设定Ia＝4mA，经比较所有差值均小于4mA，则t1～t9时间内，电压稳定、电流稳定。
5、RO计算；BMS采集到的开路电压为12V,温度为24℃,此电压和温度已经被记录过，直接从存储空间获取R0＝200Ω。
6、采集对比；BMS上电后在线采集电池包的温度T＝25℃和单体开路电压V0＝12V，温度T的数值接近温度Tx，单体电压V0的数值接近Vx，根据电压电流同步法计算R(V，T)＝(V0-V(n+1)/2)/I(n+1)/2＝(V0-V5)/I5＝(12-7)V/10mA＝500Ω，SOH(Vx，Tx)＝RO(Vx，Tx)/R(V，T)＝200Ω/500Ω×100％＝40％，代表电池包的的健康状况下降较为明显。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电池管理***SOH估算的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：BMS上电；BMS上电后获取上电时间，然后采集电池的开路电压V0，若本次上电时间与上次上电时间满足间隔T，则具备条件一，若此时的开路电压或开路电压的临近电压没有被记录，则具备条件二；
S2：单体电压电流采集；持续在线采集电池的单体电压和电流，将采集的电压和电流存储备份为V1、V2…Vn和I1、I2…In，其对应的时间为t1、t2…tn，其中采样时间间隔恒为t；
S3：数值计算；计算数值I2-I1，I3-I2…In-I(n-1)，(I1+I2+…+In)t并记录电压V(n+1)/2和电流I(n+1)/2，若(I1+I2+…+In)t>0.01C，则放弃计算；
S4：阈值校验；比较步骤S3中所有的In-I(n-1)与Ia大小，若所有In-I(n-1)<Ia，则表示t1～tn时间内电流稳定，电压稳定；
S5：R0 计算；根据公式R0 (Vx，Tx)＝(V0-V(n+1)/2)/I(n+1)/2计算出R0 值，然后记录R0 值、电池包的温度值Tx以及单体电压Vx，在计算R0 值时需满足条件一和条件二，当再次计算时，则可直接从存储空间获取R0的值；
S6：采集对比；BMS上电后采集开路电压，然后在线采集电池包的温度T和单体电压V，若温度T的数值接近温度Tx，单体电压V的数值接近Vx，则根据电压电流同步法计算出R(V，T)＝(V0-V(n+1)/2)/I(n+1)/2，SOH(Vx，Tx)＝R0 (Vx，Tx)/R(V，T)；
S7：SOH估值；不同的Vx和Tx会计算出不同SOH，取多组SOH计算的平均值作为最终的SOH估算值。
2.根据权利要求1所述的一种电池管理***SOH估算的方法，其特征在于，在步骤S3中，(I1+I2+…+In)t为tn时间内电池包的放电容量，若放电容量大于0.01C，则不进行I2-I1，I3-I2…In-I(n-1)的计算，放弃本次计算。
3.根据权利要求2所述的一种电池管理***SOH估算的方法，其特征在于，在步骤S4中，阈值Ia为预设值，即tn-1到tn时间的电流差值In-I(n-1)始终保持在小于阈值Ia，则认为电流波动较小，电压、电流较稳定。
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