一種電池健康狀態(tài)的測(cè)算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電池健康狀態(tài)的測(cè)算方法，包括以下步驟：對(duì)電池進(jìn)行多次記錄，測(cè)量每一階段的充入容量變化?Qm_n和累計(jì)充入的容量AHm_n；查找記錄數(shù)據(jù)中的兩個(gè)?Qm_n峰值，并計(jì)算兩個(gè)?Qm_n峰值所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)容量之間的容量差?AHm；查詢SOC表獲得兩個(gè)?Qm_n峰值對(duì)應(yīng)的SOC，計(jì)算當(dāng)前各個(gè)單體電池的容量Qnow_m；查詢各單體電池的原始容量Qnew_m；計(jì)算SOHm=Qnow_m/Qnew_m。本發(fā)明無(wú)需進(jìn)行大量的電池參數(shù)測(cè)試，簡(jiǎn)單易行，可以利用電池管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)單體的SOH在線估算；快速獲得單體電池的SOH便于對(duì)單體電池進(jìn)行維護(hù)或者更換，延長(zhǎng)整個(gè)電池組的使用壽命。
【專利說(shuō)明】一種電池健康狀態(tài)的測(cè)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池健康狀態(tài)的測(cè)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池的健康狀態(tài)(S0H)是反應(yīng)電池性能和壽命的重要狀態(tài)。它描述鋰電池的不可逆反應(yīng)，是個(gè)緩慢變化的量。隨著鋰電池組充放電次數(shù)的增加，電池逐漸衰退老化，電池健康狀態(tài)差異將會(huì)逐漸體現(xiàn)。如果能夠及時(shí)的跟蹤監(jiān)測(cè)鋰電池的健康狀態(tài)情況，對(duì)健康狀態(tài)下降達(dá)到臨界值的單體電池予以更換，則可以極大地延長(zhǎng)整個(gè)鋰電池組的使用壽命。
[0003]鋰電池的健康狀態(tài)與內(nèi)阻、電池容量、電池使用溫度、充放電倍率、充放電深度等因素有關(guān)，目前用于估算電池健康狀態(tài)的方法主要有:(1)直接放電法:利用測(cè)試設(shè)備，讓電池組從充滿到放空一次,測(cè)試放出的電量。這種方法需要離線測(cè)試電池的S0H，測(cè)試設(shè)備笨重，測(cè)試時(shí)間太長(zhǎng)，這對(duì)車用實(shí)際應(yīng)用比較困難。(2)內(nèi)阻法:主要是通過(guò)建立內(nèi)阻與S0H之間的關(guān)系來(lái)估算S0H。電池內(nèi)阻和S0H之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，隨電池使用時(shí)間的增長(zhǎng)，電池內(nèi)阻在增加，將影響電池容量，從而可以估算S0H。但是電池使用初期電池內(nèi)阻變化不明顯，電池衰減到一定程度以后，電池內(nèi)阻才會(huì)有較明顯的變化；且電池內(nèi)阻很小，一般是毫歐級(jí)，屬于小信號(hào)，要想準(zhǔn)確測(cè)量電池內(nèi)阻也比較困難；此外電池內(nèi)阻與S0H的關(guān)系目前沒(méi)有明確的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，難以進(jìn)行換算。因此這種方法也不適用于實(shí)際估算。(3)電池模型法，根據(jù)電池電化學(xué)原理建立電池模型，測(cè)試電池容量、阻抗、內(nèi)阻、開(kāi)路電壓等參數(shù)，運(yùn)用復(fù)雜算法確定各參數(shù)和S0H間的關(guān)系。這種方法需要測(cè)試大量電池參數(shù)，建立準(zhǔn)確的電池模型，形式經(jīng)驗(yàn)公式等，對(duì)于不同電池來(lái)說(shuō)，難以在線測(cè)量電池參數(shù)，不同電池參數(shù)和模型不大一樣，因此不具有普遍性。
[0004]此外，目前的S0H估算沒(méi)有對(duì)電池組中各單體的S0H進(jìn)行同時(shí)估算的方法，不便于及早發(fā)現(xiàn)電池健康狀態(tài)較差的單體，進(jìn)行更換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種測(cè)算電池健康狀態(tài)的設(shè)計(jì)方案。
[0006]一種電池健康狀態(tài)的測(cè)算方法，包括以下步驟:
(1)當(dāng)電池進(jìn)行充電時(shí)，對(duì)電池進(jìn)行多次記錄，測(cè)量每一階段的充入容量變化AQmn和累計(jì)充入的容量AHm n，其中，m為某一單體電池，η為該單體電池當(dāng)前記錄的次數(shù)。
[0007](2)查找記錄數(shù)據(jù)中的兩個(gè)n峰值，并計(jì)算兩個(gè)n峰值所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)容量之間的容量差A(yù)AHm。
`[0008](3)查詢S0C表，獲得兩個(gè)AQm n峰值對(duì)應(yīng)的S0C，根據(jù)上述獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前各個(gè)單體電池的容量Q_
[0009](4)查詢各個(gè)單體電池的原始容量Q new m ;計(jì)算電池的健康狀態(tài):
SOH Qnow ni^Q new m ?
[0010]所述對(duì)電池進(jìn)行多次記錄的方法為:監(jiān)測(cè)充電時(shí)的單體電池電壓，記錄電壓變化量，當(dāng)每次電壓變化量等于預(yù)設(shè)的閾值Δν時(shí)進(jìn)行一次記錄。
[0011 ] 所述S0C表為AQm η值與SOC值的對(duì)應(yīng)表。
[0012]所述Qn? m 的計(jì)算方法為:QMw m=AAHm /(S0Cm k- S0Cm x);其中，S0Cm k、S0Cm」為單體電池m兩個(gè)AQm n峰值所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)SOC值。
[0013]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果:(1)無(wú)需進(jìn)行大量的電池參數(shù)測(cè)試，簡(jiǎn)單易行，可以利用電池管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)單體的S0H在線估算；(2)快速獲得單體電池的S0H便于對(duì)單體電池進(jìn)行維護(hù)或者更換，延長(zhǎng)整個(gè)電池組的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明所述電池健康狀態(tài)的測(cè)算方法示意圖；
圖2為本發(fā)明所述的Δ Q/ Δ V曲線示意圖；
圖3為本發(fā)明所述的Δ SOC/ S0C曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地了解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
[0016]本發(fā)明揭示了一種電池健康狀態(tài)的測(cè)算方法，包括以下步驟:(1)當(dāng)電池進(jìn)行充電時(shí)，對(duì)電池進(jìn)行多次記錄，測(cè)量每一階段的充入容量變化AQmn和累計(jì)充入的容量AHmn，其中，m為某一單體電池，η為該單體電池當(dāng)前記錄的次數(shù)。(2)查找記錄數(shù)據(jù)中的兩個(gè)
n峰值，并計(jì)算兩個(gè)AQm η峰值所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)容量之間的容量差A(yù)AHm。(3)查詢S0C表，獲得兩個(gè)AQm n峰值對(duì)應(yīng)的S0C，根據(jù)上述獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前各個(gè)單體電池的容量Qn? m。(4)查詢各個(gè)單體電池的原始容量Q m;計(jì)算電池的健康狀態(tài):
SOH Qnow ni^Q new m ?
[0017]當(dāng)電池組電量低后，需要對(duì)電池組進(jìn)行充電，在電池組充電的過(guò)程中，單體電池的電壓逐漸上升，在線測(cè)量電池的電壓和電流，等間隔的得到一組電壓Δ V (本實(shí)施例中取10mV)，并將電流在每個(gè)Δ V的時(shí)間區(qū)間上積分得到一組Δ Q，建立Δ Q/ Δ V曲線，如圖1所示，可以反應(yīng)出電池在不同電極電勢(shì)點(diǎn)上的可充容量的能力。
[0018]電池的ASOC/SOC曲線反應(yīng)的是電池內(nèi)部電化學(xué)的特性，曲線中有兩個(gè)明顯的峰值。峰值的大小與電池充電倍率，循環(huán)次數(shù)有關(guān)系，但是峰值對(duì)應(yīng)的S0C是基本不變的，AS0C/S0C曲線如圖2所示。利用這一特性，可以對(duì)電池的S0H進(jìn)行估算。
[0019]在充電的過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)量各單體電壓的變化以及累積充入電池的容量。當(dāng)單體電池m電壓變化量等于AV (10mV)時(shí)，記錄對(duì)應(yīng)的充入容量變化AQm n和累積充入的容量ΑΗωη (η代表記錄的次數(shù))。在整個(gè)充電過(guò)程中都進(jìn)行記錄，直至充電完成，電池充滿電為止，此時(shí)可獲得一些列的AQm」，AQm_2, AQm_?……AQm n，以及AHm」，AHm 2，AHm 3，……，AHm n。設(shè)各單體電池第k次和第1次記錄的AQ^ 」均為峰值,兩個(gè)AQ之間的容量差為ΔΑΗ^AHm—k - AHmj o
[0020]由于峰值對(duì)應(yīng)的SOC值是基本不變的，因此，峰值與S0C值可以形成一個(gè)查詢表。根據(jù)查詢表可以獲得AQm k、AQm l所對(duì)應(yīng)的S0C值S0Cm k和S0Cm根據(jù)所獲得的各個(gè)可以計(jì)算單體電池m當(dāng)前的容量Q_ m=AAHm/ (S0Cm k-S0Cm l)o因此單體電池m的健康狀態(tài):SOHm- Qnow—m/Q new—m - (AHm—k - AHmj ) / [ (SOCm k-SOCm x) Q new—m]。
[0021]通過(guò)本專利電池管理系統(tǒng)可以很快速簡(jiǎn)單地獲取單體電池的S0H，隨時(shí)對(duì)單體電池的S0H進(jìn)行監(jiān)控，以便發(fā)出告警、提醒人員對(duì)相應(yīng)的單體進(jìn)行維護(hù)或者更換等操作。
[0022]本實(shí)施例只是本發(fā)明的較優(yōu)實(shí)施方式，未進(jìn)行詳細(xì)描述的部分均采用公知的成熟技術(shù)。需要說(shuō)明的是，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電池健康狀態(tài)的測(cè)算方法，其特征在于，包括以下步驟:(1)當(dāng)電池進(jìn)行充電時(shí)，對(duì)電池進(jìn)行多次記錄，測(cè)量每一階段的充入容量變化AQmn和累計(jì)充入的容量AHm n，其中，m為某一單體電池，η為該單體電池當(dāng)前記錄的次數(shù)；(2 )查找記錄數(shù)據(jù)中的兩個(gè)AQm η峰值，并計(jì)算兩個(gè)AQm η峰值所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)容量之間的容量差A(yù)AHm ；(3)查詢SOC表，獲得兩個(gè)AQmn峰值對(duì)應(yīng)的SOC，根據(jù)上述獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前各個(gè)單體電池的容量Qn? ；(4)查詢各個(gè)單體電池的原始容量Qnew ffl;計(jì)算電池的健康狀態(tài)SOH m Qnow ni^ Q new—m ?
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池健康狀態(tài)的測(cè)算方法，其特征在于，所述對(duì)電池進(jìn)行多次記錄的方法為:監(jiān)測(cè)充電時(shí)的單體電池電壓，記錄電壓變化量，當(dāng)每次電壓變化量等于預(yù)設(shè)的閾值Δν時(shí)進(jìn)行一 次記錄。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電池健康狀態(tài)的測(cè)算方法，其特征在于，所述S0C表為AQm n值與S0C值的對(duì)應(yīng)表。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電池健康狀態(tài)的測(cè)算方法，其特征在于，所述QMWm的計(jì)算方法為:Qn?—m=AAHm /(S0Cm k- S0Cm l)；其中，S0Cm k、S0Cm l為單體電池m兩個(gè)AQm n峰值所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)SOC值。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK103728563SQ201310692278
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】劉飛, 文鋒, 阮旭松, 龔敏明, 張金靈 申請(qǐng)人:惠州市億能電子有限公司