基于容量衰减的SOH估算方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明涉及互联网领域，具体地说，涉及一种基于容量衰减的soh估算方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

新能源车辆动力电池在其使用中，都会慢慢老化。电池系统的老化，主要体现在两个方面：电池容量的衰减和电池内阻的增加。所以对纯电动车辆来说，户十分关注车辆的续驶里程，而车辆的续驶里程与电池容量的衰减息息相关。因此，实时精确估计动力电池容量的衰减情况，即基于容量衰减的电池健康状态(stateofhealth，soh)变得尤为关键和重要，因为其将直接影响用户体验。

电池健康状态soh表示电池使用一段时间后的电池当前的容量与出厂容量的百分比。soh介于0-100％之间；soh为100％表示电池处于寿命起点,soh为0时表示电池到达寿命终点,soh在0-100％之间变化时，其值越大，表示电池可用时间越长，可用循环次数越多。

合理准确地估计电池的soh，有助于掌握电池老化的情况，以便掌握电池维护和更换的时机；在设计控制策略时考虑影响soh的因素以及soh的变化，可以达到延长电池寿命的目的；更为重要的是，合理准确地估计soh，可以知道电池老化过程中参数的变化，从而为精确估计电池各寿命阶段的soc奠定基础。

现有主流soh的估计方法，主要采用累积吞吐量的方法，即基于电池系统已经工作的充/放电的安时数(ah)，与前期实验得出的总的允许的充/放电的安时数进行比较，然后得出电池当前的soh情况，称之为安时计量法。这种方法主要缺点是，其为开环估计，无校正环节，很难保证精度，且对前期实验数据的要求很高。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供了基于容量衰减的soh估算方法、系统、设备及存储介质，在soh估算方法中增加soh的闭环校正步骤，以提高soh的估算精度。

本发明的实施例提供了1.一种基于容量衰减的soh估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

s100：启动发动机点火信号，开始第k+1次驾驶；

s200：获取△soh时间衰减、△soh循环衰减和存储的soh存，所述△soh时间衰减为基于电池时间寿命的健康状态的衰减，所述△soh循环衰减为基于电池充放电循环寿命的健康状态的衰减，存储的soh存为第k次驾驶时系统的存储模块存储的soh；

s300：判断能否获得第k次驾驶关闭发动机点火信号后的开路电压ocvk，如果不能获得ocvk，则继续步骤s400，如果能获得ocvk，则继续步骤s500；

s400：计算sohk+1，sohk+1＝soh存-(△soh时间衰减+△soh循环衰减)，然后继续步骤s700；

s500：判断能否获得第k-1次驾驶关闭发动机点火信号后的ocvk-1；

如果不能获得ocvk-1，则继续步骤s400；

如果能获得ocvk-1，则继续步骤s600；

s600：根据所述ocvk和所述ocvk-1计算获得soh计，所述soh计为第k次驾驶后修正的soh，且

sohk+1＝soh计-(△soh时间衰减+△soh循环衰减)；

s700：将所述sohk+1存储为新的soh存。

优选地，所述s200步骤包括以下步骤：

s210：获取第k+1次驾驶时电池的累计等效静置时间、第k+1次驾驶启动发动机点火信号与第k次驾驶关闭发动机点火信号之间的电池静置时间、第k+1次驾驶时电池总的累计充放电安时数、第k次驾驶过程中电池的累计充放电安时数；

s220：根据第k+1次驾驶时电池的累计等效静置时间、第k+1次驾驶启动发动机点火信号与第k次驾驶关闭发动机点火信号之间的电池静置时间以及电池静置时间与soh映射表获取所述△soh时间衰减；

s230：根据第k+1次驾驶时电池总的累计充放电安时数、第k次驾驶过程中电池的累计充放电安时数以及电池循环次数与soh映射表获取所述△soh循环衰减。

优选地，所述s300判断能否获得第k次驾驶关闭发动机点火信号后的ocvk包括：

判断第k+1次驾驶启动发动机点火信号与第k次驾驶关闭发动机点火信号之间的电池静置时间是否大于第一阈值；

如是，则认为能够获得ocvk。

优选地，所述s600步骤中的所述根据所述ocvk和所述ocvk-1计算获得soh计步骤包括：

s610：通过ocv-soc映射表获得所述ocvk和所述ocvk-1分别所对应的荷电状态sock和sock-1；

s620：通过所述sock和所述sock-1获得c估计，所述c估计为估计的第k次驾驶过程中的电池容量；

s630：通过公式(1)计算获得soh计：

其中，c额定为soh为100％时电池的额定容量。

优选地，所述步骤s620中，根据如下公式(2)获得c估计：

其中，t为所述第k次驾驶过程中的电池工作时间，i为电池工作电流。

优选地，在步骤s700前还包括如下步骤：

判断sohk+1是否小于soh存以及(soh存-sohk+1)/soh存是否小于第二阈值；

如果sohk+1小于soh存且(soh存-sohk+1)/soh存小于第二阈值，则执行步骤s700将sohk+1存储为新的soh存。

优选地，所述第二阈值小于等于2％。

本发明的实施例还提供了一种基于容量衰减的soh估算系统，其特征在于，包括控制模块、存储模块、判断模块和计算模块，其中：

所述控制模块接收到开始第k+1次驾驶的启动发动机点火信号后；

所述控制模块从所述存储模块获取△soh时间衰减、△soh循环衰减和存储的soh存，所述△soh时间衰减为基于电池时间寿命的健康状态的衰减，所述△soh循环衰减为基于电池充放电循环寿命的健康状态的衰减，存储的soh存为第k次驾驶时系统的存储模块存储的soh；

所述判断模块判断能否获得第k次驾驶关闭发动机点火信号后的开路电压ocvk；

如果不能获得ocvk，则

所述计算模块计算sohk+1，sohk+1＝soh存-(△soh时间衰减+△soh循环衰减)，所述存储模块将所述sohk+1存储为新的soh存；

如果能获得ocvk，则

所述判断模块判断能否获得第k-1次驾驶关闭发动机点火信号后的ocvk-1；

如果能获得ocvk而不能获得ocvk-1，则

所述计算模块计算sohk+1，sohk+1＝soh存-(△soh时间衰减+△soh循环衰减)；所述存储模块将sohk+1存储为新的soh存；

如果能获得ocvk且能获得ocvk-1，则

所述计算模块根据所述ocvk和所述ocvk-1计算获得soh计，所述soh计为第k次驾驶后修正的soh，且

sohk+1＝soh计-(△soh时间衰减+△soh循环衰减)；

所述存储模块将sohk+1存储为新的soh存。

本发明的实施例还提供了一种基于容量衰减的soh估算设备，包括：

处理器；

存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行所述基于容量衰减的soh估算方法的步骤。

本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被执行时实现所述基于容量衰减的soh估算方法的步骤。

本发明的基于容量衰减的soh估算方法在原来单一的基于循环吞吐量估计的基础上，增加soh的闭环修正环节，即在soh计算时加入了基于实际容量估算的初值修正，因此，具有如下优点：

a.可以适当降低△soh时间衰减和△soh循环衰减部分计算精度的要求，从而降低前期对这两部分实验数据量的要求；

b.soh的计算可以保证单调向下变化，且单次向下变化幅度不超过2％，提高与真实的电池缓慢老化情形的吻合度；

本发明中的方法提高了动力电池soh的估算精度，从而可极大的提高用户体验，同时，精准soh的估算方法也是保证电池使用安全的前提。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。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为本发明一实施例的基于容量衰减的soh估算方法的流程图；

图2为本发明一实施例的基于容量衰减的soh估算系统的结构示意图；

图3为本发明一实施例的基于容量衰减的soh估算设备的结构示意图；

图4为本发明一实施例的计算机可读存储介质的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

图1为本发明一实施例的基于容量衰减的soh估算方法的流程图，该方法具体包括以下步骤：

s100：启动发动机点火信号，开始第k+1次(k为大于1的整数)驾驶；启动发动机点火信号(k15)、汽车行驶使用电池、关闭发动机点火信号可以看成一个驾驶循环，此处第k+1次驾驶可以看成是此次驾驶；

s200：获取△soh时间衰减、△soh循环衰减和存储的soh存，所述△soh时间衰减为基于电池时间寿命的健康状态的衰减，所述△soh循环衰减为基于电池充放电循环寿命的健康状态的衰减；存储的soh存为第k次驾驶时系统的存储模块存储的soh；相应地，第k次驾驶可以看成是上一次驾驶。

具体地，s200步骤又可以包括：

s210：获取第k+1次驾驶时电池的累计等效静置时间、第k+1次驾驶启动发动机点火信号与第k次驾驶关闭发动机点火信号之间的电池静置时间、第k+1次驾驶时电池总的累计充放电安时数、第k次驾驶过程中电池的累计充放电安时数；

s220：根据第k+1次驾驶时电池的累计等效静置时间、第k+1次驾驶启动发动机点火信号第k次驾驶关闭发动机点火信号之间的电池静置时间以及电池静置时间与soh映射表获取所述△soh时间衰减；通常在实践中，一种电池通过实验获得电池静置时间与soh的曲线，通过实验曲线获得电池静置时间与soh映射表。

s230：根据第k+1次驾驶时电池总的累计充放电安时数、第k次驾驶过程中电池的累计充放电安时数以及电池循环次数与soh映射表获取所述△soh循环衰减。

通常，每次驾驶过程中，系统会计算的电池充放电安时数，并且将计算的每次驾驶过程中的充放电安时数累加，得到电池总的累计充放电安时数。电池充放电安时数的计算可以是安时积分运算方法：

其中，t为驾驶过程中的电池工作时间，i为电池工作电流。

通过系统记录的电池的充放电的安时数，结合电池的额定容量c额定，可以获得对应的电池循环次数n。同样地，一种电池动的电池循环次数与soh曲线一般通过前期实验获得，通过实验曲线获得电池循环次数与soh映射表。

s300：判断能否获得第k次驾驶关闭发动机点火信号后的开路电压ocvk，如果不能获得ocvk，则继续步骤s400，如果能获得ocvk，则继续步骤s500。此处，ocvk的获得需要判断第k+1次驾驶启动发动机点火信号与第k次驾驶关闭发动机点火信号之间的电池静置时间。

上述步骤中判断能否获得开路电压ocv，主要是判断驾驶结束关闭发动机点火信号后的电池静置时间，本发明一实施例中，只要电池静置时间长于1小时，则认为能够获得ocv，此实施例中的第一阈值即为1小时。

s400：计算sohk+1，sohk+1＝soh存-(△soh时间衰减+△soh循环衰减)，然后继续步骤s700；

s500：判断能否获得第k-1次驾驶关闭发动机点火信号后的ocvk-1；同样地，其判断方法与上述步骤s300中的相同，所不同的是，ocvk-1的获得需要判断第k次驾驶启动发动机点火信号与第k-1次驾驶关闭发动机点火信号之间的电池静置时间。

如果不能获得ocvk-1，则继续s400步骤；

如果能获得ocvk-1，则继续步骤s600；

s600：根据所述ocvk和所述ocvk-1计算获得soh计，所述soh计为第k次驾驶后修正的soh，且

sohk+1＝soh计-(△soh时间衰减+△soh循环衰减)；

能够同时获得ocvk和ocvk-1，可以看成满足修正soh的条件。

如上述，电池健康状态soh可以表示为电池使用一段时间后的电池的容量与出厂时额定容量的百分比，即公式(1)：

其中，c额定为soh为100％时电池的额定容量。

当可以获得ocvk和ocvk-1，即可以根据第k次驾驶前后ocv的变化，计算出电池容量c的变化。

步骤s600中soh计的获得，相应地可以包括以下步骤：

s610：通过ocv-soc映射表获得所述ocvk和所述ocvk-1分别所对应的电池剩余电量sock和sock-1；soc(stateofcharge)为电池剩余电量；

s620：通过所述sock和所述sock-1获得c估计，所述c估计为估计的第k次驾驶过程中的电池容量；

具体地，c估计满足如下公式：

δq为第k次驾驶过程中电池电量的变化量，δq可以是充电过程，也可以是放电过程中引起的电量变化，即第k次驾驶过程中电池充放电安时数，此处的t为第k次驾驶过程中的电池工作时间。

△soc为第k次驾驶前后soc的变化量，即△soc＝sock-sock-1；

因此，可以根据如下公式(2)获得c估计：

最后再s630步骤，根据公式(1)计算获得soh计：

上式中，f(ocv)表示为基于ocv-soc映射表由开路电压ocv获取的相应的soc。

以上述实施例为例，本发明实时的soh估算方法中，即本次(第k+1次)驾驶时sohk+1的估算，对于能够获得上一次(第k次)驾驶对soh影响的情形，则对soh的进行修正，采用修正后的soh估算sohk+1；对于不能获得soh修正的，则采用系统最新存储的soh估算sohk+1。

本发明的方法最后步骤s700为将sohk+1存储为新的soh存。

同时，在存储新的soh时，考虑到电池的soh为单调缓变量，所以在步骤s700前还可以包括如下步骤：

判断sohk+1是否小于soh存以及(soh存-sohk+1)/soh存是否小于第二阈值；

如果sohk+1小于soh存且(soh存-sohk+1)/soh存小于第二阈值，则执行将sohk+1存储为新的soh存。第二阈值可根据时间电池状况设定，第二阈值可小于等于2％。

此步骤中保证了仅允许soh向下调整，且单次调整幅度不大于2％，来确保soh计算结果的稳定性。

图2为本发明一实施例的基于容量衰减的soh估算系统的结构示意图，该系统包括控制模块m100、存储模块m200、判断模块m300和计算模块m400，其中：

所述控制模块m100接收到开始第k+1次驾驶的启动发动机点火信号后；

所述控制模块m100从所述存储模块m200获取△soh时间衰减、△soh循环衰减和存储的soh存，所述△soh时间衰减为基于电池时间寿命的健康状态的衰减，所述△soh循环衰减为基于电池充放电循环寿命的健康状态的衰减；存储的soh存为第k次驾驶时系统的存储模块存储的soh；所述存储模块一般为非易失性存储模块；

所述判断模块m300判断能否获得第k次驾驶关闭发动机点火信号后开路电压ocvk；

如果不能获得ocvk，则

所述计算模块m400计算sohk+1；

sohk+1＝soh存-(△soh时间衰减+△soh循环衰减)，所述存储模块将sohk+1存储为新的soh存；

如果能获得ocvk，则

所述判断模块m300判断能否获得第k-1次驾驶关闭发动机点火信号后ocvk-1；

如果能获得ocvk而不能获得ocvk-1，则

所述计算模块m400计算sohk+1；

sohk+1＝soh存-(△soh时间衰减+△soh循环衰减)，所述存储模块将sohk+1存储为新的soh存；

如果能获得ocvk且能获得ocvk-1，则

所述计算模块m400根据所述ocvk和所述ocvk-1计算获得soh计，所述soh计为第k次驾驶后修正的soh，且

sohk+1＝soh计-(△soh时间衰减+△soh循环衰减)；

所述存储模块m200将sohk+1存储为新的soh存。

下面参照图3来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备600。图3显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图3所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同平台组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。

其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元610执行，使得处理单元610执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，处理单元610可以执行如图1中所示的步骤。

存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(rom)6203。

存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，程序被执行实现分拣基于容量衰减的soh估算方法的步骤。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。

参考图4所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品800，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

综上所述，本发明提供了一种基于容量衰减的soh估算方法、系统、设备及存储介质，该方法包括启动发动机点火信号，开始第k+1次驾驶；接着获取△soh时间衰减、△soh循环衰减和存储的soh存；然后判断能否获得第k次驾驶关闭发动机点火信号后的开路电压ocvk和第k-1次驾驶关闭发动机点火信号后的开路电压ocvk-1，如果不能，则以存储的soh存计算sohk+1；如果能够，则以修正后的soh计算sohk+1；最后将所述sohk+1存储为新的soh存。

本发明的soh估算方法主要采用首先基于电池实际容量估计值的衰减变化，辅之电池的时间寿命衰减和循环寿命衰减，综合得到实时的基于容量定义的电池的soh，估算方法中增加soh的闭环修正步骤，提高了soh的估算精度。如果soh估算准确，则电池的实际容量就可以估算准确。一个准确的电池容量是精确计算电池剩余电量soc的根本前提，所以准确的soh能保证一个准确的电池容量，准确的电池容量才能保证准确的soc。准确的soc直接决定了用户的用车体验，同时准确的soc也是车辆剩余里程估计准确的前提。与此同时，如果老化后的电池容量及soc估计不准，则极容易发生过放、过充的危险，soh的准确估计也是电池系统在使用后期安全运行的前提。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。