CN104977534A

CN104977534A - 电池健康状态的估算方法及其装置

Info

Publication number: CN104977534A
Application number: CN201410130918.8A
Authority: CN
Inventors: 施昌沅; 阮宪熙
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2015-10-14

Abstract

本发明提出了一种电池健康状态（SOH）的估算方法及其装置，该估算方法包括：量测电池的内阻R；根据电池的内阻R与压降ΔV的关系式:ΔV=R×I，获得电池的压降值ΔV，此时I为使用容量内预设的下限电流值I；由压降ΔV值计算此刻电容量下限的OCV值；根据电池的OCV与SOC的关系表获得SOC此刻的下限值SOC_—1；以及根据SOH与电池的充电状态SOC此刻的下限值SOC_—1的关系式:SOH=100%－SOC_—1，获得SOH值。本发明的电池健康状态的估算方法通过电池的内阻直接计算SOH值，方法简单、成本较低且测试时间短。

Description

电池健康状态的估算方法及其装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池健康状态的估算方法。

背景技术

目前，由于人们对环境保护及能源有效合理的利用的意识的增强，高效、节能、环保的电动汽车成为汽车行业的发展趋势。而做为电动汽车的能源的储能装置—电池成为了本行业研究的热点，当然，能够准确测量电池的健康状态（State of Health，SOH），对于电动汽车的整个控制策略的实施尤为重要。

为了表明电动汽车的电池的状态的指标，人们使用了SOH的概念。SOH是反应电池的整体性能以及在一定条件下释放电能的能力的参数，即在某一条件下电池可放电总电量占新出厂电池可用容量的比值。随着电池的使用，会有许多不可恢复的物理化学因素造成电池老化，以致电池的健康度下降。目前，多数电池的SOH是通过电池的老化状态而判断的，表征电池老化的主要参数包括电池容量的衰减、电池内阻的增加。

由于电池内阻是对电池的SOH最大影响的参数，现有技术中存在利用测量内阻来估算电池的SOH的方法。有研究者提出将内阻、温度、电池的充电状态（State of Charge，SOC）与电池的SOH的关系通过实验建立成表，再通过量测电池的内阻值查表估算出电池的SOH。但是，将各种因素与电池的SOH建表的过程就需要大量的实验数据来支持，意味着需要大量的设备、时间与人力来进行数据的收集，大大增加了成本。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种简单且成本较低的电池健康状态的估算方法及估算装置。

一种电池健康状态的估算方法，包括：量测电池的内阻R；根据电池的内阻R与压降ΔV的关系式: ΔV=R×I，获得电池的压降值ΔV，此时I为使用容量内预设的下限电流值I；由压降ΔV值计算此刻电容量下限的开路电压（Open Circuit Voltage，OCV）值；根据电池的OCV与SOC的关系表获得SOC此刻的下限值SOC_—1；以及根据SOH与电池的充电状态SOC此刻的下限值SOC_—1的关系式: SOH =100%－SOC_—1，获得SOH值。

一种电池健康状态（SOH）的估算装置，包括：存储器，其存储OCV与SOC的对应关系。电压采集单元和电流采集单元，其测量电池的电压和电流。控制器，当提出估算电池健康状态的请求时，该控制器通过电压采集单元和电流采集单元对该时刻电池的电压和电流进行测量，并将上述测量的电池的电压和电流值传送给处理器。同时，控制器将存储器的储存的信息传输给处理器。处理器，将采集到的电池的电压和电流数据进行分析，计算出电池的内阻；根据确定的电池的内阻计算出内阻造成的压降ΔV；根据确定的电池的压降ΔV计算出下限OCV值；从所述的存储器中读取OCV与SOC的对应关系，并根据下限OCV值计算得出SOC此刻的下限值SOC_—1；根据SOC_—1计算SOH值。

上述电池的健康状态的估算方法及其装置通过测量电池的内阻，并直接由内阻与电池的OCV的关系进而估测出此刻电池的SOH。本发明的电池健康状态的估算方法及其装置简单，省略了建立电池的各种因素与SOH的关系表的过程，测试时间短且成本较低。

附图说明

图1是放电时电池的电压与电流的关系曲线。

图2是本发明的电池健康状态（SOH）的估算方法的流程图。

图3是图2所示的电池SOH的估算方法的电池的OCV与SOC的关系表。

图4是本发明的电池SOH估算装置的结构框图。

主要元件符号说明

电池健康状态的估算装置	200
		存储器	210
电压采集单元	220
		电流采集单元	230
控制器	240
		处理器	250

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面结合附图及实施方式对本发明提供的一种电池健康状态（SOH）的估算方法及其装置作进一步详细说明。

请参阅图1，电池容量是电池能够保持最大电荷的重要因素。崭新的电池容量近似为制造商所标示的容量。然而，确定电池在充电之后具有的使用容量，从而使得电池可以执行其预定功能是至关重要的。电池使用容量的设定上，一般会设置下限电压204做为电池的充电状态（SOC）降至 0%的依据，其中第一曲线201为电池的开路电压（OCV）值与电流的关系曲线，第二曲线202为电池特定电流放电下的端电压与电流的关系曲线，第三曲线203为电池老化后特定电流放电下的端电压与电流的关系曲线。然而，电池放电过程电流过大或者电池内阻上升皆会造成电压提早抵触下限电压，使得可使用容量下降。在电流的设定方面，为了确保电池于使用容量内都能提供目标之功率，因此会设定下限电流，一旦在小于或等于该下限电流的放电情形下抵触到下限电压204则视为电池的SOC已达0%。本发明将通过OCV与SOC的关系，利用电池的内阻直接估算电池SOH。

请参阅图2，本发明一种电池SOH的估算方法，包括以下步骤：

S101：量测电池的内阻R。优选地，利用简单的电压采集单元和电流采集单元，测量出电池的电压值和电流值。然后，根据电压和电流的测量值来计算所述电池的内阻R值。可以理解，电池的内阻还可以利用交流阻抗法进行测量，但不限于此。

S102：利用上述获得的内阻R乘以使用容量内预设的下限电流值I得出内阻造成的压降ΔV。

S103：将上述获得的压降ΔV与下限电压V相加获得此刻电容量下限OCV值。

S104：请同时参阅图3，通过实验数据建立电池的OCV与SOC的关系表。

S105：将获得的下限OCV值代入上述OCV与SOC的关系表即可取得一下限SOC值即SOC_—1值。

S106：通过100%减去SOC_—1值可得此刻SOH值，即：

SOH =100%－SOC_—1。

如此便完成了电池SOH的估算。

请参阅图4，一种电池健康状态的估算装置200，包括存储器210，电压采集单元220，电流采集单元230，控制器240及处理器250。

存储器210，其存储OCV与SOC的关系表。

电压采集单元220和电流采集单元230，其测量被测电池的电压和电流。通常，电池的内阻是直流电阻、扩散电阻等阻抗的总和，并且很难实时检测。因此，适宜对单纯的直流电阻分量进行测量。优选地，在短时间内对被测的电池进行内阻的测量，但是考虑到硬件和其他信息的计算时间，测量时间设置为一秒。

当提出估算电池的健康状态的请求时，该控制器240通过电压采集单元220和电流采集单元230对该时刻电池的电压和电流进行测量，并将上述测量的电池的电压和电流值传送给处理器250。同时，控制器240将存储器210的储存的信息传输给处理器250。

处理器250用于将采集到的电池的电压和电流数据进行分析并计算出电池的内阻R；根据确定的电池的内阻R计算出由电池的内阻造成的压降ΔV；根据确定的电池的压降ΔV计算出下限OCV值；从所述的存储器中读取OCV与SOC的对应关系，并根据下限OCV值计算得出SOC此刻的下限值SOC_—1；根据SOC_—1计算SOH值。

请再次参阅图2和图4，现在将本发明的电池SOH的估算方法，应用于电池SOH的估算装置。当请求SOH的估算时，控制器240通过电压采集单元220和电流采集单元230测量电池的电压及电流。此后控制器240将所测得的电压值和电流值，传输至处理器250。处理器利用所测量的电压值和电流值计算电池的内阻R（S101）。

当完成了电池的内阻R后，处理器250计算电池的压降ΔV，进而计算出下限OCV值（S102，S103）。

同时，控制器240将存储器210的OCV与SOC的对应关系传输给处理器250。处理器250由下限OCV值计算出对应的下限SOC值。进而由处理器250由SOC此刻的下限值SOC_—1计算出SOH值，完成了基于SOH估算请求的电池SOH的估算（S105，S106）。

上述电池SOH的估算方法及其装置通过测量电池的内阻，并直接由内阻与电池的OCV的关系进而估测出此刻的电池的SOH。本发明的电池SOH的估算方法及其装置简单，省略了建立电池的各种因素与电池SOH的关系表的过程，测试时间短且成本较低。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims

1.一种电池健康状态的估算方法，该方法包括：

量测电池的内阻R；

根据电池的内阻R与压降ΔV的关系式: ΔV=R×I，获得电池的压降值ΔV，此时I为使用容量内预设的下限电流值I；

由压降ΔV值计算此刻电容量下限的OCV值；

根据电池的OCV与SOC的关系表获得SOC此刻的下限值SOC_—1；以及

根据SOH与电池的充电状态SOC此刻的下限值SOC_—1的关系式: SOH =100%－SOC_—1，获得SOH值。

2.如权利要求1所述的电池健康状态的估算方法，其特征在于：所述电池内阻值通过测量电池的电压值和电流值计算。

3.如权利要求1所述的电池健康状态的估算方法，其特征在于：所述此刻电容量下限OCV值由该压降ΔV与该电池的下限电压V相加得出。

4.如权利要求1所述的电池健康状态的估算方法，其特征在于：所述OCV与SOC的关系表如下：

5.一种电池健康状态的估算装置，包括：

存储器，其存储OCV与SOC的关系表；

电压采集单元和电流采集单元，其测量电池的电压和电流；

控制器，当提出估算电池健康状态的请求时，该控制器通过电压采集单元和电流采集单元对该时刻电池的电压和电流进行测量，并将上述测量的电池的电压和电流值传送给处理器；同时，控制器将存储器的储存的信息传输给处理器；

处理器，将采集到的电池的电压和电流数据进行分析，计算出电池的内阻；根据确定的电池的内阻计算出内阻造成的压降ΔV；根据确定的电池的压降ΔV计算出下限OCV值；从所述的存储器中读取OCV与SOC的对应关系，并根据下限OCV值计算得出SOC此刻的下限值SOC_—1；根据SOC_—1计算SOH值。

6.如权利要求5所述的电池健康状态的估算装置，其特征在于：所述存储器中储存的OCV与SOC的关系表如下：

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