CN105372594B

CN105372594B - 一种估算车用动力电池健康状态数值的方法及装置

Info

Publication number: CN105372594B
Application number: CN201410421011.7A
Authority: CN
Inventors: 梅骜; 涂成娇; 曾勇; 罗杰; 肖莎; 闵文俊
Original assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Current assignee: GAC Aion New Energy Automobile Co Ltd
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2018-06-26
Anticipated expiration: 2034-08-25
Also published as: CN105372594A

Abstract

本发明提供一种估算车用动力电池健康状态数值的方法及装置，其中方法包括：步骤S1，根据动力电池完成充电时所估算的容量及温度，计算所述动力电池的等效容量；步骤S2，判断所述计算的等效容量是否小于储存的等效容量；步骤S3，当所述计算的等效容量小于所述储存的等效容量时，判断二者的差值是否大于第一阈值；步骤S4，当所述差值大于第一阈值时，将所述动力电池当前健康状态SOH数值减去第一数值。本发明通过计算实际行车过程中等效容量，并与储存的等效容量进行比较，判断差值是否超过设定的第一阈值，根据判断结果对SOH数值进行处理，简洁而又相对准确的估算出动力电池的健康状态。

Description

一种估算车用动力电池健康状态数值的方法及装置

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种估算车用动力电池健康状态数值的方法及装置。

背景技术

动力电池的健康状态（State of Health，简称SOH），用于定义电池的电量储存能力的大小。电池可以储存的电量（即容量）以及充放电能力（即功率），随着电池的使用会衰减，直至不能满足使用需求。通常，纯电动车或者纯电驱动的插电式混合动力车所使用的电池更关注其电池容量，因此，也通常以其电池容量的衰减来考察或者反映健康状态。通常定义当电池容量衰减到最初的80%的时候，即认定寿命终止。

现有的SOH数值估算方法是建立一个复杂的数学模型，通过检测电池使用过程中的电学特性，输入模型，由此计算电池内阻，再从而计算电池的容量，而换算电池的健康状态。

但是，建立一个精确的数学模型非常难，而且很复杂：

其一，需要以大量的、长时间的实验室电池的测试数据为基础，特别是寿命循环的测试数据。然而，实验室测试得到的寿命数据又在温度、使用工况上与实际行车时候的工况差别非常大，而且电池的电化学特性受到很多条件因素的影响，估算的误差也不小。

其二，模型的建立基于的测试数据通常是电池单体的衰减特性。而通常电池包是多个单体的串并联，其寿命或容量衰减特性还与单体间的不一致性相关联，由此，再一次给建立的估算模型引入误差，即与实际使用存在差异。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种快速、准确地估算车用动力电池健康状态数值的方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种估算车用动力电池健康状态数值的方法，包括：

步骤S1，根据动力电池完成充电时所估算的容量及温度，计算所述动力电池的等效容量；

步骤S2，判断所述计算的等效容量是否小于储存的等效容量；

步骤S3，当所述计算的等效容量小于所述储存的等效容量时，判断二者的差值是否大于第一阈值；

步骤S4，当所述差值大于第一阈值时，将所述动力电池当前健康状态SOH数值减去第一数值。

其中，所述步骤S1具体包括：

步骤S11，判断所述动力电池是否完成充电；

步骤S12，当所述动力电池完成充电时，输入估算的容量及温度；

步骤S13，根据所述估算的容量及温度，计算所述动力电池的等效容量。

其中，所述步骤S2之前还包括：

步骤S20，输入储存的等效容量。

其中，所述步骤S2之后还包括：

步骤S21，当所述计算的等效容量大于所述储存的等效容量时，将所述储存的等效容量更新为所述计算的等效容量。

其中，在执行所述步骤S4的同时，还包括执行步骤S40，当所述差值大于第一阈值时，将所述储存的等效容量更新为所述计算的等效容量。

其中，所述步骤S20还包括：输入储存的SOH计数，所述SOH计数的初始值为0。

其中，所述步骤S4具体包括：

步骤S41，当所述差值大于第一阈值时，将所述储存的SOH计数加1得到新SOH计数，否则则将所述储存的SOH计数归零；

步骤S42，判断所述新SOH计数是否大于第二阈值；

步骤S43，当所述新SOH计数大于所述第二阈值时，并行执行下述步骤：

步骤S431，将所述储存的等效容量更新为所述计算的等效容量；

步骤S432，将所述动力电池当前健康状态SOH数值减去所述第一数值；

步骤S433，将所述新SOH计数归零。

其中，所述方法还包括：

步骤S34，当所述SOH计数小于或等于所述第二阈值时，将所述储存的SOH计数更新为所述新SOH计数。

本发明还提供一种估算车用动力电池健康状态数值的装置，包括：

计算单元，用于根据动力电池完成充电时所估算的容量及温度，计算所述动力电池的等效容量；

第一判断单元，用于判断所述计算的等效容量是否小于储存的等效容量；

第二判断单元，用于当所述第一判断单元判断所述计算的等效容量小于所述储存的等效容量时，判断二者的差值是否大于第一阈值；

处理单元，用于当所述第二判断单元判断所述差值大于第一阈值时，将所述动力电池当前健康状态SOH数值减去第一数值。

实施本发明实施例将带来如下有益效果：通过计算实际行车过程中等效容量，并与储存的等效容量进行比较，判断差值是否超过设定的第一阈值，根据判断结果对SOH数值进行处理，简洁而又相对准确的估算出动力电池的寿命；不需要设计复杂的模型和前期大量的试验数据，SOH估算是考虑了电池包中电池单体间不一致性的特性，即考虑电池包的整体容量衰减，而并非仅考虑电池单体的容量衰减；本发明能够在可外插电的纯电驱动类车型中，相对快速、相对准确的启用电池健康状态的估算功能。

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是本发明实施例一估算车用动力电池健康状态数值的方法的流程示意图。

图2是本发明实施例一估算车用动力电池健康状态数值的方法的又一流程示意图。

图3是本发明实施例二估算车用动力电池健康状态数值的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的优选实施例进行描述。

请参照图1所示，本发明实施例一提供一种估算车用动力电池健康状态数值的方法，包括：

请同时结合图2所示，以下对各步骤进行具体说明。

步骤S1具体包括：

步骤S11，判断所述动力电池是否完成充电；

“动力电池完成充电时”是指从充电转到充电结束的状态，而不是指完成了充电一直静止的状态。只有在充电刚一结束的状态下，估算容量及温度才具有多次之间的横向对比性。容量的估算可以采集动力电池的电压、电流、温度等参数，通过软件计算得来。至于温度的估算，则直接由电池包内的温度传感器采集测试而来。

计算等效容量主要目的的去除容量比较过程中温度的影响，不同温度下容量是有差异的，如果不把差异消除，则无从比较。通过一些实验数据，获得温度、容量、寿命衰减的一个关系式，试验数据越多，这个关系式越准确。实际操作的时候，输入实际的温度与容量即可计算等效的容量。

步骤S2之前还包括步骤S20，输入储存的等效容量。如果是第一次估算，则输入步骤S1计算的等效容量。

一般来说，随着动力电池的使用，充放电循环的增加，容量会逐渐衰减，因此，所述计算的等效容量通常应当小于储存的等效容量，如果不是这样，则意味着某些方面出现了不正常（例如可能是步骤S1中容量估算的误差太大），步骤S2判断计算的等效容量与储存的等效容量之间的大小关系，只有计算的等效容量小于所述储存的等效容量时才执行后续步骤S3、S4。相应地，为了下一次估算更准确，步骤S2之后还包括：

步骤S3中，设所述计算的等效容量为Q_计算，所述储存的等效容量为Q_储存，二者差值为D，则有D = (Q_储存- Q_计算) / Q_储存，也即计算的等效容量Q_计算相比于储存的等效容量Q_储存减小了D（D为百分数）。然后将D与设定的第一阈值进行比较。

步骤S4为根据步骤S3的比较结果执行的步骤，其中第一阈值与第一数值是相关联项。如果定义动力电池寿命截止是其容量降低到起始的80%，则设定第一阈值为1%，第一数值为5%，也就是说，当所述计算的等效容量与储存的等效容量差值累计减小了20%的时候，SOH就累计减去了100%，变为0。同理，若定义动力电池寿命截止为70%的容量，则相应的第一阈值和第一数值均需要改变。此外，即使同样在定义动力电池寿命截止是其容量降低到起始的80%的情况下，第一阈值和第一数值也不限于上述取值，例如，第一阈值可以为2%，第一数值为10%。

在执行步骤S4的同时，还包括执行步骤S40，当所述差值大于第一阈值时，将所述储存的等效容量更新为所述计算的等效容量。步骤S3执行之后，如果所述计算的等效容量与储存的等效容量的差值大于第一阈值，表明与原储存的等效容量相比，计算的等效容量已发生衰减，为了下一次估算更准确，需要将用于作为比较基础的储存的等效容量进行更新。

为了减小因为某一次的容量估算误差，以及均衡的原因造成的错误判断容量衰减，本发明实施例中设置了SOH计数和相应的判断阈值（第二阈值）n。SOH计数的意义在于经过n次的计算后，如果计算的等效容量连续一直低于储存的等效容量，则基本可以确定动力电池的容量确实发生了衰减。SOH计数的初始值为0，在步骤S20输入储存的等效容量时，同步输入储存的SOH计数，则步骤S4包括：

步骤S42，判断所述新SOH计数是否大于第二阈值n；

步骤S43，当所述新SOH计数大于第二阈值n时，并行执行下述步骤：

步骤S433，将所述新SOH计数归零。

此外，还包括步骤S44，当所述SOH计数小于或等于第二阈值n时，将所述储存的SOH计数更新为所述新SOH计数。

与更新储存的等效容量相似，根据与第二阈值n的不同大小关系而更新的SOH计数（步骤S433或步骤S44，其中步骤S433将SOH计数归零即为更新），或者根据所述计算的等效容量与所述储存的等效容量的差值与第一阈值的大小关系而更新的SOH计数（步骤S41将SOH计数归零即为更新），将作为下一次估算时由步骤S20输入的储存的SOH计数。

第二阈值n为自然数，表示如果连续n次后计算的等效容量与储存的等效容量的差值都大于第一阈值，就肯定出现了容量的衰减，则需要调整SOH数值。n是可调的，至于具体多少，需要实际的测试标定来做。

通过上述描述可知，本发明通过计算实际行车过程中等效容量，并与储存的等效容量进行比较，判断差值是否超过设定的第一阈值，根据判断结果对SOH数值进行处理，简洁而又相对准确的估算出动力电池的寿命。本发明不需要设计复杂的模型和前期大量的试验数据，同时，容量的是计算的电池包的容量，而并非仅考虑电池单体的容量衰减，因此，本发明中的SOH估算是考虑了电池包中电池单体间不一致性的特性，即考虑电池包的整体容量衰减，从而简洁而又相对准确的估算电池寿命。由于原有SOH估算方法复杂，而且精确度不一定高，因此，大部分可外插电的纯电驱动类车型没有启用健康状态估算功能。本发明能够在可外插电的纯电驱动类车型中，相对快速、相对准确的启用电池健康状态的估算功能，并且无需对电池进行软件上的复杂建模，前期也无需进行大量复杂的测试标定。

请再参照图3所示，基于本发明实施例一，本发明实施例二提供一种估算车用动力电池健康状态数值的装置，包括：

计算单元31，用于根据动力电池完成充电时所估算的容量及温度，计算所述动力电池的等效容量；

第一判断单元32，用于判断所述计算的等效容量是否小于储存的等效容量；

第二判断单元33，用于当所述第一判断单元32判断所述计算的等效容量小于所述储存的等效容量时，判断二者的差值是否大于第一阈值；

处理单元34，用于当所述第二判断单元33判断所述差值大于第一阈值时，将所述动力电池当前健康状态SOH数值减去第一数值。

有关本实施例的有益效果请参照本发明实施例一的描述，此处不再赘述。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种估算车用动力电池健康状态数值的方法，包括：

步骤S20，输入储存的等效容量以及输入储存的SOH计数，所述SOH计数的初始值为0；

步骤S3，当所述计算的等效容量小于所述储存的等效容量时，判断所述计算的等效容量相比于所述储存的等效容量减小的百分比是否大于第一阈值；

步骤S4，当所述减小的百分比大于第一阈值时，将所述动力电池当前健康状态SOH数值减去第一数值，所述第一阈值与所述第一数值是相关联项。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

步骤S11，判断所述动力电池是否完成充电；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2之后还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行所述步骤S4的同时，还包括执行步骤S40，当所述减小的百分比大于第一阈值时，将所述储存的等效容量更新为所述计算的等效容量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

步骤S41，当所述减小的百分比大于第一阈值时，将所述储存的SOH计数加1得到新SOH计数，否则则将所述储存的SOH计数归零；

步骤S42，判断所述新SOH计数是否大于第二阈值；

步骤S433，将所述新SOH计数归零。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.一种估算车用动力电池健康状态数值的装置，其特征在于，包括：

输入单元，用于输入储存的等效容量和储存的SOH计数，所述SOH计数的初始值为0；

第二判断单元，用于当所述第一判断单元判断所述计算的等效容量小于所述储存的等效容量时，判断所述计算的等效容量相比于所述储存的等效容量减小的百分比是否大于第一阈值；

处理单元，用于当所述第二判断单元判断所述减小的百分比大于第一阈值时，将所述动力电池当前健康状态SOH数值减去第一数值，所述第一阈值与所述第一数值是相关联项。