一种整车状态下的电池健康状态估算方法及系统与流程

本发明涉及新能源汽车的锂离子电池技术领域，更具体地说，涉及一种整车状态下的电池健康状态估算方法及系统。

背景技术：

电动汽车具有低噪声、几乎零排放、综合利用能源等突出的优点，是当今解决能源、环保等问题的重要途径，无疑成为汽车工业未来的发展方向。随着锂离子电池在新能源汽车上的广泛应用，电池健康状态(State of Health，SOH)越来越多的受到工业界和学术界的关注。环境温度、充放电电流、充电机制及充放电截止电压均会对SOH造成影响，各个影响因素对电池性能衰退造成的定量影响以及它们之间的耦合关系是目前的一个研究难点，对于纯电动车来说，容量可视为锂离子电池健康状态的决定性因素。

因此，如何基于电池实际容量反应当前电池的健康状态，是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种整车状态下的电池健康状态估算方法及系统，以实现精确的反映电池当前健康状态，进一步增进锂离子电池的安全使用。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种整车状态下的电池健康状态估算方法，包括：

S1、获取电池包在当前充电过程中的充电容量信息；

S2、获取所述电池包初次充电过程中的实际容量信息，及与所述当前充电过程中电压范围对应的目标实际容量信息；

S3、根据所述充电容量信息、所述实际容量信息和所述目标实际容量信息确定所述电池包在当前充电过程中的估算容量信息；

S4、利用所述当前充电过程中的估算容量信息及前N次充电过程中的估算容量信息，计算所述电池包的最终实际容量信息；其中，N为正整数；

S5、根据所述最终实际容量信息和所述电池包的额定容量信息确定所述电池包当前的电池健康状态。

其中，执行S1之前，还包括：

检测车辆在充电之前的驻车时间是否大于预定时间阈值；

若是，则检测所述车辆在充电过程中的充电容量信息与额定容量信息的比值大于预定阈值；若大于所述预定阈值，则执行S1。

其中，执行S3之后执行S4之前，还包括：

判断当前充电过程中的估算容量信息与上一次充电过程中的估算容量信息的差值是否在正常波动范围，若是，则继续执行S4。

其中，执行S1之前，包括：

在初次使用时，将所述电池包放电至截止电压，并在静止所述预定时间阈值后，对所述电池包进行初次充电；

获取所述电池包在初次充电过程中的充电容量信息作为所述实际容量信息；

获取所述电池包在初次充电过程中的正常电压范围，并将所述正常电压范围分为M个子电压范围，获取每个子电压范围对应的分段实际容量信息，其中，M为正整数。

其中，所述S2包括：

获取所述实际容量信息；

若所述当前充电过程中电压范围与所述M个子电压范围中的m个子电压范围所对应，则将所述m个子电压范围对应的分段实际容量信息之和，作为所述目标实际容量信息；其中，m为不大于M的正整数；

若所述当前充电过程中的电压范围包括：与所述M个子电压范围中对应的n个子电压范围，和不与子电压范围对应的非对应电压范围，则将所述n个子电压范围对应的分段实际容量信息之和，作为第一目标实际容量信息；其中，n为小于M的正整数；

获取与所述非对应电压范围对应的关联子电压范围，根据线性插值算法和所述关联子电压范围，确定与所述非对应电压范围对应的第二目标实际容量信息，将所述第一目标实际容量信息和所述第二目标实际容量信息的和作为所述目标实际容量信息。

其中，所述S3包括：

利用估算容量计算规则：Cest＝Cp*[Cap′/Cap]，确定所述电池包在当前充电过程中的估算容量信息Cest；其中，Cap′为充电容量信息，Cap为目标实际容量信息，Cp为实际容量信息。

其中，所述S5包括：

根据电池健康状态计算规则：SOH＝Creal/Cstandard*100％，计算电池健康状态SOH；其中，Creal为最终实际容量信息，Cstandard为额定容量信息。

一种整车状态下的电池健康状态估算系统，包括：

第一获取模块，用于获取电池包在当前充电过程中的充电容量信息；

第二获取模块，用于获取所述电池包的实际容量信息，及与所述当前充电过程中电压范围对应的目标实际容量信息；

估算容量确定模块，用于根据所述充电容量信息、所述实际容量信息和所述目标实际容量信息确定所述电池包在当前充电过程中的估算容量信息；

最终实际容量确定模块，用于利用所述当前充电过程中的估算容量信息及前N次充电过程中的估算容量信息，计算所述电池包的最终实际容量信息；其中，N为正整数；

电池健康状态确定模块，用于根据所述最终实际容量信息和所述电池包的额定容量信息确定所述电池包当前的电池健康状态。

其中，还包括：

第一检测模块，用于检测车辆在充电之前的驻车时间是否大于预定时间阈值；若是，则触发第二检测模块；

所述第二检测模块，用于检测所述车辆在充电过程中的充电容量信息与额定容量信息的比值大于预定阈值；若大于所述预定阈值，则触发所述第一获取模块。

其中，还包括：

判断模块，用于在所述最终实际容量确定模块计算所述电池包的最终实际容量信息之前，判断当前充电过程中的估算容量信息与上一次充电过程中的估算容量信息的差值是否在正常波动范围，若是，则触发所述最终实际容量确定模块。

通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种整车状态下的电池健康状态估算方法及系统，所述方法包括：S1、获取电池包在当前充电过程中的充电容量信息；S2、获取所述电池包初次充电过程中的实际容量信息，及与所述当前充电过程中电压范围对应的目标实际容量信息；S3、根据所述充电容量信息、所述实际容量信息和所述目标实际容量信息确定所述电池包在当前充电过程中的估算容量信息；S4、利用所述当前充电过程中的估算容量信息及前N次充电过程中的估算容量信息，计算所述电池包的最终实际容量信息；其中，N为正整数；S5、根据所述最终实际容量信息和所述电池包的额定容量信息确定所述电池包当前的电池健康状态；可见，在本实施例中，通过电池实际容量可以精确的反映电池当前健康状态，进一步增进锂离子电池的安全使用。

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为本发明实施例公开的一种整车状态下的电池健康状态估算方法流程示意图；

图2为本发明实施例公开的电池初始状态交流充电过程中每0.1V单体电压对应充电容量示意图；

图3为本发明实施例公开的一种整车状态下的电池健康状态估算系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种整车状态下的电池健康状态估算方法及系统，以实现精确的反映电池当前健康状态，进一步增进锂离子电池的安全使用。

参见图1，本发明实施例提供的一种整车状态下的电池健康状态估算方法，包括：

S1、获取电池包在当前充电过程中的充电容量信息；

其中，执行S1之前，还包括：

检测车辆在充电之前的驻车时间是否大于预定时间阈值；

若是，则检测所述车辆在充电过程中的充电容量信息与额定容量信息的比值大于预定阈值；若大于所述预定阈值，则执行S1。

具体的，在本实施例中，只有整车上交流充电前驻车时间≥T，且保证充电过程ΔSOC＝充电容量/额定容量≥50％，才执行本方案。

其中，在执行S1之前，包括：

在初次使用时，将所述电池包放电至截止电压，并在静止所述预定时间阈值后，对所述电池包进行初次充电；

获取所述电池包在初次充电过程中的充电容量信息作为所述实际容量信息；

获取所述电池包在初次充电过程中的正常电压范围，并将所述正常电压范围分为M个子电压范围，获取每个子电压范围对应的分段实际容量信息，其中，M为正整数。

具体的，在本实施例中，初次使用的电池包会按照相关标准将电池包放电至截止电压并静置时间T后开始进行交流充电；假设最低单体电压从3.5V开始充电至结束时最低单体电压为4.2V，则本方案中的正常电压范围即为：3.5V-4.2V，则分成的M个子电压范围即为3.5V-3.6V、3.6V-3.7V……·4.1V-4.2V这7个子电压范围，计算3.5V-4.2V范围内每0.1V电压对应充电容量分别为C1-C7：

3.5V-3.6V，对应充电容量C1；

3.6V-3.7V，对应充电容量C2；

3.7V-3.8V，对应充电容量C3；

3.8V-3.9V，对应充电容量C4；

3.9V-4.0V，对应充电容量C5；

4.0V-4.1V，对应充电容量C6；

4.1V-4.2V，对应充电容量C7；

其中实际容量信息：Cp＝C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7。参见图2，为电池初始状态交流充电过程中每0.1V单体电压对应充电容量示意图。

S2、获取所述电池包初次充电过程中的实际容量信息，及与所述当前充电过程中电压范围对应的目标实际容量信息；

基于上述技术方案，所述S2包括：

获取所述实际容量信息；

若所述当前充电过程中电压范围与所述M个子电压范围中的m个子电压范围所对应，则将所述m个子电压范围对应的分段实际容量信息之和，作为所述目标实际容量信息；其中，m为不大于M的正整数；

若所述当前充电过程中的电压范围包括：与所述M个子电压范围中对应的n个子电压范围，和不与子电压范围对应的非对应电压范围，则将所述n个子电压范围对应的分段实际容量信息之和，作为第一目标实际容量信息；其中，n为小于M的正整数；

获取与所述非对应电压范围对应的关联子电压范围，根据线性插值算法和所述关联子电压范围，确定与所述非对应电压范围对应的第二目标实际容量信息，将所述第一目标实际容量信息和所述第二目标实际容量信息的和作为所述目标实际容量信息。

具体的，假设在当前充电过程中充电起始最低电压恰好为3.7V，电压范围为3.7V-4.2V，假设则范围内每0.1V电压对应充电容量如下：

3.7V-3.8V，对应充电容量C3’；

3.8V-3.9V，对应充电容量C4’；

3.9V-4.0V，对应充电容量C5’；

4.0V-4.1V，对应充电容量C6’；

4.1V-4.2V，对应充电容量C7’；

可以看出，在当前充电过程中电压范围与7个子电压范围中的5个子电压范围所对应，分别是3.7V-3.8V、3.8V-3.9V……4.1V-4.2V，则这5个子电压范围对应的分段实际容量信息之和即为所述目标实际容量信息，即目标实际容量为Cap＝C3+C4+C5+C6+C7，同理，当前充电过程中的充电容量信息Cap′＝C3’+C4’+C5’+C6’+C7’；

假设充电起始最低电压在3.7-3.8V之间，最高电压为4.2V，则与所述7个子电压范围中对应的子电压范围为：3.8V-3.9V……4.1V-4.2V这4个子电压范围，与所述7个子电压范围中非对应的子电压范围为3.7-3.8V之间的电压，所以首先求出对应的子电压的第一目标实际容量信息：Cap＝C4+C5+C6+C7；再根据线性插值计算出C3-4，则最后求出的目标实际容量为Cap＝C3-4+C4+C5+C6+C7；同理，当前充电过程中的充电容量信息Cap′＝C3-4’+C4’+C5’+C6’+C7’。

S3、根据所述充电容量信息、所述实际容量信息和所述目标实际容量信息确定所述电池包在当前充电过程中的估算容量信息；

其中，所述S3包括：

利用估算容量计算规则：Cest＝Cp*[Cap′/Cap]，确定所述电池包在当前充电过程中的估算容量信息Cest；其中，Cap′为充电容量信息，Cap为目标实际容量信息，Cp为实际容量信息。

具体的，根据上述所述，可以看出当前充电过程中充电起始最低电压恰好为3.7V，电压范围为3.7V-4.2V时，估算容量信息Cest＝Cp*[Cap′/(C3+C4+C5+C6+C7)；当前充电过程中充电起始最低电压在3.7-3.8V之间，最高电压为4.2V时，估算容量信息Cest＝Cp*[Cap′/(C3-4+C4+C5+C6+C7)。

S4、利用所述当前充电过程中的估算容量信息及前N次充电过程中的估算容量信息，计算所述电池包的最终实际容量信息；其中，N为正整数；

其中，执行S3之后执行S4之前，还包括：

判断当前充电过程中的估算容量信息与上一次充电过程中的估算容量信息的差值是否在正常波动范围，若是，则继续执行S4。

具体的，在本实施例中对估算容量进行移动平滑滤波，即当前充电过程中的估算容量Cest与上一次最终实际容量Creal的结果相差在ΔCp之间时，才会执行S4，对10维数组中的估算容量值进行移动平滑滤波更新，对筛选的估算容量取均值，视作电池包的最终实际容量信息Creal：

Creal＝(Cest1+Cest2+Cest3+Cest4+Cest5+Cest6+Cest7+Cest8+Cest9+Cest10)/10。

S5、根据所述最终实际容量信息和所述电池包的额定容量信息确定所述电池包当前的电池健康状态。

其中，所述S5包括：

根据电池健康状态计算规则：SOH＝Creal/Cstandard*100％，计算电池健康状态SOH；其中，Creal为最终实际容量信息，Cstandard为额定容量信息。

具体的，建立电池实际容量与健康状态关系，在线估算电池健康状态即为根据估算的电池实际容量Creal与电池额定容量Cstandard的比值作为SOH(电池健康状态)；SOH＝Creal/Cstandard*100％；

综上可以看出，本方案通过识别特定充电过程进行电池容量估算，最终建立电池实际容量与健康状态关系，通过电池实际容量精确的反映电池当前健康状态，进一步增进锂离子电池的安全使用。

下面对本发明实施例提供的电池健康状态估算系统进行介绍，下文描述的电池健康状态估算系统与上文描述的电池健康状态估算方法可以相互参照。

参见图3，本发明实施例提供的一种整车状态下的电池健康状态估算系统，包括：

第一获取模块100，用于获取电池包在当前充电过程中的充电容量信息；

第二获取模块200，用于获取所述电池包初次充电过程中的实际容量信息，及与所述当前充电过程中电压范围对应的目标实际容量信息；

估算容量确定模块300，用于根据所述充电容量信息、所述实际容量信息和所述目标实际容量信息确定所述电池包在当前充电过程中的估算容量信息；

最终实际容量确定模块400，用于利用所述当前充电过程中的估算容量信息及前N次充电过程中的估算容量信息，计算所述电池包的最终实际容量信息；其中，N为正整数；

电池健康状态确定模块500，用于根据所述最终实际容量信息和所述电池包的额定容量信息确定所述电池包当前的电池健康状态。

基于上述技术方案，本方案还包括：

第一检测模块，用于检测车辆在充电之前的驻车时间是否大于预定时间阈值；若是，则触发第二检测模块；

所述第二检测模块，用于检测所述车辆在充电过程中的充电容量信息与额定容量信息的比值大于预定阈值；若大于所述预定阈值，则触发所述第一获取模块。

基于上述技术方案，本方案还包括：

判断模块，用于在所述最终实际容量确定模块计算所述电池包的最终实际容量信息之前，判断当前充电过程中的估算容量信息与上一次充电过程中的估算容量信息的差值是否在正常波动范围，若是，则触发所述最终实际容量确定模块。

本发明实施例提供的一种整车状态下的电池健康状态估算方法及系统，所述方法包括：S1、获取电池包在当前充电过程中的充电容量信息；S2、获取所述电池包初次充电过程中的实际容量信息，及与所述当前充电过程中电压范围对应的目标实际容量信息；S3、根据所述充电容量信息、所述实际容量信息和所述目标实际容量信息确定所述电池包在当前充电过程中的估算容量信息；S4、利用所述当前充电过程中的估算容量信息及前N次充电过程中的估算容量信息，计算所述电池包的最终实际容量信息；其中，N为正整数；S5、根据所述最终实际容量信息和所述电池包的额定容量信息确定所述电池包当前的电池健康状态；可见，在本实施例中，通过电池实际容量可以精确的反映电池当前健康状态，进一步增进锂离子电池的安全使用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。