估計(jì)電池健康壽命soh的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電池檢測(cè)領(lǐng)域，具體地，涉及一種估計(jì)電池健康壽命S0H的方法和裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前電動(dòng)汽車上配備的大容量動(dòng)力電池組都專門設(shè)計(jì)有電池管理系統(tǒng)（BMS)，以 對(duì)電池組以及單體的狀態(tài)（包括電壓、電流、溫度、容量等）進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估。
[0003] 電池健康壽命（StateofHealth，S0H)又稱蓄電池容量、健康度、性能狀態(tài)，即蓄 電池滿充容量相對(duì)額定容量的百分比，新出廠電池為100%，完全報(bào)廢為0%。充電時(shí)，當(dāng)電 池端電壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大電壓時(shí)，判定電池充滿電。通常情況下，電池報(bào)廢的定義為室 溫情況下（如25°c)可充入容量衰減為出廠容量的80%。例如剛出廠時(shí)，電池的可充入電 量為5安時(shí)（Ah)，這時(shí)S0H為100%，使用過(guò)一段時(shí)間之后電池的可充入電量降為4. 75安 時(shí)（Ah)，則這時(shí)的S0H為75%，當(dāng)電池的可充入電量為4安時(shí)（Ah)時(shí)，電池報(bào)廢，這時(shí)S0H 為0%。對(duì)S0H的估計(jì)是BMS系統(tǒng)很重要的一個(gè)步驟。S0H的具體計(jì)算公式可以為：
[0004]
[0005] 其中CAP_為當(dāng)前可充入電量，CAP為報(bào)廢時(shí)可充入電量，CAPinitlal為出廠時(shí)可 充入電量。
[0006] 目前S0H的實(shí)時(shí)估計(jì)主要通過(guò)電池的循環(huán)壽命和日歷壽命估計(jì)可充入電量，基于 數(shù)據(jù)預(yù)估N次電池循環(huán)之后，使用若干月之后的S0H，但這種方法估計(jì)得到的S0H不夠準(zhǔn)確， 只有參考意義。較為準(zhǔn)確的方法是在電池返廠后對(duì)電池進(jìn)行充電實(shí)驗(yàn)來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量電池S0H。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種估計(jì)電池健康壽命S0H的方法和裝置，該方法和裝置無(wú) 需返廠實(shí)驗(yàn)就能簡(jiǎn)便、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地估計(jì)電池S0H。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種估計(jì)電池健康壽命S0H的方法，該方法包括：測(cè) 量電池直流內(nèi)阻；以及根據(jù)所述電池直流內(nèi)阻，估計(jì)電池S0H。
[0009] 在第一方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述測(cè)量電池直流內(nèi)阻包括：在車輛靜置 時(shí)，對(duì)電池施加放電電流；監(jiān)測(cè)電池的電壓和電流；以及根據(jù)電池的電壓改變量以及對(duì)應(yīng) 的電流改變量，得到所述電池直流內(nèi)阻。
[0010] 在第一方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述測(cè)量電池直流內(nèi)阻包括：在車輛行駛 過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓和電流；以及根據(jù)電池的電壓改變量以及對(duì)應(yīng)的電流改變量， 得到所述電池直流內(nèi)阻。
[0011] 在第一方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述根據(jù)電池的電壓改變量以及對(duì)應(yīng)的電 流，得到所述電池直流內(nèi)阻為：在電池電流的穩(wěn)定時(shí)間超過(guò)第一預(yù)設(shè)時(shí)間之后，如果電流 瞬間改變，根據(jù)第二預(yù)設(shè)時(shí)間t2之內(nèi)的電池的電壓改變量以及對(duì)應(yīng)的電流，得到所述電池 直流內(nèi)阻。
[0012] 在第一方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間h大于或等于10s，所述 第二預(yù)設(shè)時(shí)間t2小于或等于5s。
[0013] 在第一方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述測(cè)量電池直流內(nèi)阻為：在電池荷電狀 態(tài)S0C處于預(yù)定范圍內(nèi)的情況下，測(cè)量電池直流內(nèi)阻。
[0014] 在第一方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述預(yù)定范圍為50%彡S0C彡100%。
[0015] 在第一方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述電池直流內(nèi)阻，估計(jì)電池S0H 包括：檢測(cè)電池溫度；根據(jù)所述電池溫度，確定與所述電池溫度相對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，其中， 所述映射關(guān)系代表電池直流內(nèi)阻與電池S0H的對(duì)應(yīng)關(guān)系，或者代表電池直流內(nèi)阻與電池可 用容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系；在所述映射關(guān)系代表電池直流內(nèi)阻與電池S0H的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，通過(guò)查 找所述映射關(guān)系，估計(jì)與所述電池直流內(nèi)阻相對(duì)應(yīng)的電池S0H;在所述映射關(guān)系代表電池 直流內(nèi)阻與電池可用容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，通過(guò)查找所述映射關(guān)系，估計(jì)與所述電池直流內(nèi) 阻相對(duì)應(yīng)的電池可用容量，并根據(jù)所述電池可用容量估計(jì)電池S0H。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種估計(jì)電池健康壽命S0H的裝置，該裝置包括：直 流內(nèi)阻測(cè)量模塊，用于測(cè)量電池直流內(nèi)阻；以及S0H估計(jì)模塊，用于根據(jù)所述電池直流內(nèi) 阻，估計(jì)電池S0H。
[0017] 在第二方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述直流內(nèi)阻測(cè)量模塊包括：放電電流施 加子模塊，用于在車輛靜置時(shí)，對(duì)電池施加放電電流；第一監(jiān)測(cè)子模塊，用于監(jiān)測(cè)電池的電 壓和電流；以及直流內(nèi)阻計(jì)算子模塊，用于根據(jù)電池的電壓改變量以及對(duì)應(yīng)的電流改變量， 得到所述電池直流內(nèi)阻。
[0018] 在第二方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述直流內(nèi)阻測(cè)量模塊包括：第二監(jiān)測(cè)子 模塊，用于在車輛行駛過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓和電流；以及直流內(nèi)阻計(jì)算子模塊，用 于根據(jù)電池的電壓改變量以及對(duì)應(yīng)的電流改變量，得到所述電池直流內(nèi)阻。
[0019] 在第二方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述直流內(nèi)阻計(jì)算子模塊用于在電池電流 的穩(wěn)定時(shí)間超過(guò)第一預(yù)設(shè)時(shí)間之后，如果電流瞬間改變，根據(jù)第二預(yù)設(shè)時(shí)間1 2之內(nèi)的電 池的電壓改變量以及對(duì)應(yīng)的電流改變量，得到所述電池直流內(nèi)阻。
[0020] 在第二方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間h大于或等于10s，所述 第二預(yù)設(shè)時(shí)間t2小于或等于5s。
[0021] 在第二方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述直流內(nèi)阻測(cè)量模塊用于在電池荷電狀 態(tài)S0C處于預(yù)定范圍內(nèi)的情況下，測(cè)量電池直流內(nèi)阻。
[0022] 在第二方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述預(yù)定范圍為50%彡S0C彡100%。
[0023] 在第二方面的一些可選的實(shí)施方式中，所述S0H估計(jì)模塊包括：溫度檢測(cè)子模塊， 用于檢測(cè)電池溫度；映射關(guān)系確定子模塊，用于根據(jù)所述電池溫度，確定與所述電池溫度相 對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，其中，所述映射關(guān)系代表電池直流內(nèi)阻與電池S0H的對(duì)應(yīng)關(guān)系，或者代表 電池直流內(nèi)阻與電池可用容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系；第一S0H估計(jì)子模塊，用于在所述映射關(guān)系代 表電池直流內(nèi)阻與電池S0H的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，通過(guò)查找所述映射關(guān)系，估計(jì)與所述電池直流 內(nèi)阻相對(duì)應(yīng)的電池S0H;第二S0H估計(jì)子模塊，用于在所述映射關(guān)系代表電池直流內(nèi)阻與電 池可用容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，通過(guò)查找所述映射關(guān)系，估計(jì)與所述電池直流內(nèi)阻相對(duì)應(yīng)的電 池可用容量，并根據(jù)所述電池可用容量估計(jì)電池S0H。
[0024] 本發(fā)明基于電池直流內(nèi)阻來(lái)估算電池S0H，使得可以方便地進(jìn)行S0H的實(shí)時(shí)估計(jì) (例如，在車輛行駛過(guò)程中），無(wú)需將電池在實(shí)驗(yàn)室情況做充電試驗(yàn)即可得到較為準(zhǔn)確的結(jié) 果。
[0025] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0027] 圖1是本發(fā)明提供的估計(jì)電池S0H的方法的流程圖；
[0028] 圖2是代表電池直流內(nèi)阻與電池荷電狀態(tài)S0C、電池溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線圖；
[0029] 圖3是代表電池直流內(nèi)阻與電池可用容量對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線圖；以及
[0030] 圖4是本發(fā)明提供的估計(jì)電池S0H的裝置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0032] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種估計(jì)電池健康壽命S0H的方法，該方法包括：
[0033] S1、測(cè)量電池直流內(nèi)阻；以及
[0034] S2、根據(jù)步驟S1測(cè)得的電池直流內(nèi)阻估計(jì)電池S0H。
[0035] 其中，電池直流內(nèi)阻是衡量電池性能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，可以通過(guò)多種方式測(cè) 量，例如直流放電法、交流注入法等等。在一些可選的實(shí)施方式中，在車輛（例如，電動(dòng)車， 混合動(dòng)力汽車等）靜置時(shí)，可以通過(guò)以下方式來(lái)測(cè)量電池直流內(nèi)阻：對(duì)電池施加放電電流。 在電池放電過(guò)程中，監(jiān)測(cè)電池的電壓和電流。之后，可以根據(jù)電池的電壓改變量以及對(duì)應(yīng)的 電流改變量，得到電池直流內(nèi)阻，例如，電池直流內(nèi)阻R=AU/ΔI，其中，ΔU為監(jiān)測(cè)到的電 池的電壓改變量，以及AI為監(jiān)測(cè)到的電池的電流改變量。通過(guò)該實(shí)施方式，可以在車輛靜 置時(shí)，測(cè)量出車輛的電池直流內(nèi)阻。
[0036] 在另一些可選的實(shí)施方式中，在車輛行駛過(guò)程中，可以通過(guò)以下方式來(lái)測(cè)量電池 直流內(nèi)阻：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓和電流；以及根據(jù)電池的電壓改變量以及對(duì)應(yīng)的電流改變 量，得到所述電池直流內(nèi)阻。這樣，在車輛行駛過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)跟蹤電池電壓及電流的變 化，通過(guò)電壓的改變及對(duì)應(yīng)的電流改變得到電池直流內(nèi)阻。
[0037] 無(wú)論是在車輛靜置時(shí)、還是在車輛行駛過(guò)程中，都可以在如下條件下測(cè)量電池直 流內(nèi)阻：在電池電流的穩(wěn)定時(shí)間超過(guò)第一預(yù)設(shè)時(shí)間h之后，如果電流瞬間改變（例如，在非 常短的時(shí)間內(nèi)電流急劇變化），根據(jù)第二預(yù)設(shè)時(shí)間、之內(nèi)的電池的電壓改變量以及對(duì)應(yīng)的 電流改變量，得到電池直流內(nèi)阻。也就是說(shuō)，在電池電流穩(wěn)定一段時(shí)間后，如果電流瞬間變 化，則表明此時(shí)電池直流內(nèi)阻發(fā)生了變化，此時(shí)，通過(guò)第二預(yù)設(shè)時(shí)間t2之內(nèi)的電池的電壓改 變量以及對(duì)應(yīng)的電流改變量得到電池直流內(nèi)阻，能夠及時(shí)、且準(zhǔn)確地了解電池直流內(nèi)阻的 變化情況，從而及時(shí)、準(zhǔn)確地估計(jì)出當(dāng)前的電池S0H。其中，第一預(yù)設(shè)時(shí)間h和第二預(yù)設(shè)時(shí) 間t2可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，優(yōu)選地，第一預(yù)設(shè)時(shí)間ti大于或等于10s，第二預(yù)設(shè)時(shí)間 t/J、于或等于5s。
[0038] 圖2示出了電池代表電池直流內(nèi)阻與電池荷電狀態(tài)S0C、電池溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲 線。如圖2所示，電池直流內(nèi)阻與電池S0C和電池溫度有關(guān)。當(dāng)電池溫度一定時(shí)，電池S0C 越大，電池直流內(nèi)阻越小。并且，在電池溫度一定的情況下，當(dāng)電池S0C處于較高范圍內(nèi)時(shí)， 電池直流內(nèi)阻的變化會(huì)比較平滑，而當(dāng)電池S0C處于較低范圍內(nèi)時(shí)，電池直流內(nèi)阻會(huì)急劇 變化。因此，優(yōu)選地，在步驟S1中，在電池荷電狀態(tài)S0C處于一預(yù)定范圍內(nèi)的情況下，測(cè)量 電池直流內(nèi)阻。其中，如圖2所示，該預(yù)定范圍可以為50%彡S0C彡100%，因?yàn)樵陔姵豐0C 滿足上述條件的情況下，電池直流內(nèi)阻變化得相對(duì)平緩，此時(shí)測(cè)得的電池直流內(nèi)阻值較為 準(zhǔn)確。
[0039] 在測(cè)量出電池直