一种电池健康状态SOH的计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电池检测技术领域，提供一种电池健康状态SOH的计算方法及装置。本发明专利技术根据电池的电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ确定与该电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ相对应的健康状态SOHcycle、SOHcap、SOHU及SOHr，从而基于SOH计算模型计算得到电池的健康状态SOH，相比于现有方法只考虑单一的电池使用循环次数指标，而较少考虑其他表征参数，本发明专利技术通过综合了多个电池参数作为电池SOH的主要衡量指标，最终计算得到的电池健康状态SOH准确性更高。

【技术实现步骤摘要】
一种电池健康状态SOH的计算方法及装置
本专利技术涉及电池检测
，特别涉及一种电池健康状态SOH的计算方法及装置。
技术介绍
三元锂电池具有能量密度大、体积小、放电电压高、且可实现小电流放电、环保等优点，在纯电动中广为使用。与此同时，三元锂电池组占整车制造成本非常高(有的甚至高达50％)，因此有必要对电池是否达到维修、更换的状态或者健康状态(StateOfHealth，SOH，0＜SOH＜1，SOH越大，表示电池越健康)进行准确估计监测，为预测和维护电池组提供决策依据，能够有效保护电池。通常锂电池SOH是作为的一个电池状态表征参数，以百分比形式描述电池现状相比于100％新电池的状况，主要依据计算电池的循环次数，但是在电池实际使用过程中，有时候电池循环次数还很少(比如50次，额定循环次数600次)，但是可能由于不当使用(电压过大、电流过大、电池短路、碰撞、跌落等)实际电池已经损坏，不能再继续使用，需要更换新电池。因此仅仅依靠电池循环次数来判断电池是否达到该更换的条件，有一定的局限性，存在误判的风险，因此需要从电池大健康的概念出发，只要是影响电池正常性能的情况都应属于电池SOH的范畴，不仅仅是只考虑电池的循环次数寿命。在纯电动电池管理系统(BatteriesManagementSystem，BMS)开发中，其动力电池的健康状态(电池是否达到该更换的条件)的定义很抽象，没有具体的量化指标，单片机C语言、simulink等编程困难。业界一般将电动锂电池循环次数(或电池循环寿命)作为电池SOH的主要衡量指标，其预测方法主要可分为：实验测量法和自适应模型法。实验测量法又包括直接测量和基于模型的测量法：如电化学阻抗谱测量法、概率模型法(如粒子滤波)、支持向量回归等，此类方法对试验设备要求高，测试环境苛刻、模型精度要求高。自适应模型法则包括：卡尔曼滤波器、模糊逻辑、人工神经网络等，此类方法模型复杂、计算量大、对BMS开发平台硬件要求高。纯电动锂电池SOH预测具有影响因素多、非线性、时变性、难以拟合、计算量大的特点，现有工程应用方法中，如扩展卡曼滤波偏理论性，数学模型复杂，计算量大；此外，库伦计数法简单易用、稳定，是目前广泛应用的估计方法，但该算法自适应差、累计误差较大，预测精度不高，电池循环次数难以准确计量。目前许多研究者在估计电动电池的SOH时只考虑单一的电池使用循环次数指标，同时理论复杂，编程实现困难，如在单片机平台上开发时容易位溢出；判断电池是否达到该更换的条件时，只考虑循环次数，较少考虑其他表征参数，不能得到一个综合的、可靠的结果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种电池健康状态SOH的计算方法及装置，通过基于电池的电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ计算得到所述电池的健康状态SOH。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种电池健康状态SOH的计算方法，所述方法包括：计算所述电池的电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ；根据所述计算的电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ，分别得到与该电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ相对应的健康状态SOHcycle、SOHcap、SOHU及SOHr；以及基于SOH计算模型，根据所述电池的健康状态SOHcycle、SOHcap、SOHU及SOHr，计算得到所述电池的健康状态SOH。进一步的，所述SOH计算模型被表达为：SOH＝c1*SOHcycle+c2*SOHcap+c3*SOHU+c4*SOHr其中，c1、c2、c3、c4——所述健康状态SOHcycle、SOHcap、SOHU及SOHr所分别对应的健康状态的权重。进一步的，所述电池的健康状态SOHcycle、SOHcap、SOHU通过参照UΔ-SOHU、CΔ-SOHcap和rΔ-SOHr二维数组表得到，所述UΔ-SOHU、CΔ-SOHcap和rΔ-SOHr二维数组表通过以下方法制定：计算所述电池的压降UΔ、容量降CΔ和内阻升rΔ；将所述计算得到的电池的压降UΔ、容量降CΔ和内阻升rΔ对应的各电池循环次数量化转化为对应的循环次数NU、Ncap、Nr；根据所述电池的压降UΔ、容量降CΔ和内阻升rΔ及对应的所述循环次数NU、Ncap、Nr对应的SOHU、SOHcap和SOHr，制定相应的UΔ-SOHU、CΔ-SOHcap和rΔ-SOHr二维数组表。进一步的，所述c1、c2、c3、c4根据以下方法确定：当所述SOHcycle小于所述SOHcap、SOHU及SOHr时，当所述SOHcap小于所述SOHcycle、SOHU及SOHr时，当所述SOHU小于所述SOHcycle、SOHcap及SOHr时，当所述SOHr小于所述SOHcycle、SOHcap及SOHU时，其中，其中，k1、k2、k3、k4——分别为SOHcycle、SOHcap、SOHU、SOHr的修正系数；c1unnormal、c2unnormal、c3unnormal、c4unnormal——分别为SOHcycle、SOHcap、SOHU、SOHr最小时的不正常权重值；C′cycle、C′cap、C′U、C′r——分别为SOHcycle、SOHcap、SOHU、SOHr的修正值；Ccycle、Ccap、CU、Cr——分别为所述SOHcycle、SOHcap、SOHU、SOHr分别对应的实际权重。进一步的，电池的电池循环次数Ncycle被表达为：所述电池的压降UΔ被表达为：所述电池的容量降CΔ被表达为：所述电池的内阻升rΔ被表达为：其中，Nsave——上一时刻存储的所述电池的循环次数；Capacitysave——上一时刻存储的所述电池的剩余容量Capacitycharge_dis——所述电池的充放电容量；it——所述电池在t时刻的电流；kt_temper——所述电池在t时刻的温度加权系数；kt_current——所述电池在t时刻的电流加权系数；CN——所述电池的额定电池容量；unew——所述电池在全新状态下满电时的最大放电电压；usoc_100——所述电池充满电后静置一段时间T1下的最大放电电压：Cnew——所述电池在全新状态下的电池容量；Csoc_100——所述电池的电压或剩余电量降至阈值时的容量；rt＞T1——所述电池静置一段时间T1后的内阻；rnew——所述电池全新状态下的内阻；Ub——所述电池两端电压；Ib——流经所述电池的电流。进一步的，所述方法还包括：对所述电池的循环次数Ncycle及剩余容量Capacity′save进行存储，所述Capacity′save被表达为：；以及对所述电池的压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ进行存储，当所述电池不满足所述电池的压降UΔ、容量降CΔ和/或内阻升rΔ的计算条件时，所述计算的电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ和/或内阻升rΔ采用上次计算存储的值。相对于现有技术，本专利技术所述的电池健康状态SOH的计算方法具有以下优势：本专利技术根据电池的电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ确定与该电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ相对应的健康状态SOHcycle、SOHcap本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池健康状态SOH的计算方法，其特征在于，所述方法包括：计算所述电池的电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ；根据所述计算的电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ，分别得到与该电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ相对应的健康状态SOHcycle、SOHcap、SOHU及SOHr；以及基于SOH计算模型，根据所述电池的健康状态SOHcycle、SOHcap、SOHU及SOHr，计算得到所述电池的健康状态SOH。

【技术特征摘要】
1.一种电池健康状态SOH的计算方法，其特征在于，所述方法包括：计算所述电池的电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ；根据所述计算的电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ，分别得到与该电池循环次数Ncycle、压降UΔ、容量降CΔ及内阻升rΔ相对应的健康状态SOHcycle、SOHcap、SOHU及SOHr；以及基于SOH计算模型，根据所述电池的健康状态SOHcycle、SOHcap、SOHU及SOHr，计算得到所述电池的健康状态SOH。2.根据权利要求1所述的电池健康状态SOH的计算方法，其特征在于，所述SOH计算模型被表达为：SOH＝c1*SOHcycle+c2*SOHcap+c3*SOHU+c4*SOHr其中，c1、c2、c3、c4——所述健康状态SOHcycle、SOHcap、SOHU及SOHr所分别对应的健康状态的权重。3.根据权利要求2所述的电池健康状态SOH的计算方法，其特征在于，所述电池的健康状态SOHcycle、SOHcap、SOHU分别通过参照UΔ-SOHU、CΔ-SOHcap和rΔ-SOHr二维数组表得到，所述UΔ-SOHU、CΔ-SOHcap和rΔ-SOHr二维数组表通过以下方法制定：计算所述电池的压降UΔ、容量降CΔ和内阻升rΔ；将所述计算得到的电池的压降UΔ、容量降CΔ和内阻升rΔ对应的各电池循环次数量化转化为对应的循环次数NU、Ncap、Nr；根据所述电池的压降UΔ、容量降CΔ和内阻升rΔ及对应的所述循环次数NU、Ncap、Nr对应的SOHU、SOHcap和SOHr，制定相应的UΔ-SOHU、CΔ-SOHcap和rΔ-SOHr二维数组表。4.根据权利要求2所述的电池健康状态SOH的计算方法，其特征在于，所述c1、c2、c3、c4根据以下方法确定：当所述SOHcycle小于所述SOHcap、SOHU及SOHr时，当所述SOHcap小于所述SOHcycle、SOHU及SOHr时，当所述SOHU小于所述SOHcycle、SOHcap及SOHr时，当所述SOHr小于所述SOHcycle、SOHcap及SOHU时，其中，其中，k1、k2、k3、k4——分别为所述SOHcycle、SOHcap、SOHU、SOHr的修正系数；c1unnormal、c2unnormal、c3unnormal、c4unnormal——分别为所述SOHcycle、SOHcap、SOHU、SOHr最小时的不正常权重值；C′cycle、C′cap、C′U、C′r——分别为所述SOHcycle、SOHcap、SOHU、SOHr的修正值；Ccycle、Ccap、CU、Cr——分别为所述SOHcycle、SOHcap、SOHU、SOHr分别对应的实际权重。5.根据权利要求1或3所述的电池健康状态SOH的计算方法，其特征在于，所述电池的电池循环次数Ncycle被表达为：所述电池的压降UΔ被表达为：所述电池的容量降CΔ被表达为：所述电池的内阻升rΔ被表达为：其中，Nsave——上一时刻存储的所述电池的循环次数；Capacitysave——上一时刻存储的所述电池的剩余容量Capacitycharge_dis——所述电池的充放电容量；it——所述电池在t时刻的电流；kt_temper——所述电池在t时刻的温度加权系数；kt_current——所述电池在t时刻的电流加权系数；CN——所述电池的额定电池容量；unew——所述电池在全新状态下满电时的最大放电电压；usoc_100——所述电池充满电后静置一段时间T1下的最大放电电压；Cnew——所述电池在全新状态下的电池容量；Csoc_100——所述电池的电压或剩余电量降至阈值时的容量；rt＞T1——所述电池静置一段时间T1后的内阻；rnew——所述电池全新状态下的内阻；Ub——所述电池两端电压；Ib——流经所述电池的电流。6.根据权利要求5所述的电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：任永昌，高攀龙，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32