电池健康状态的预估方法、装置及系统与流程

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种电池健康状态的预估方法、装置及系统。

背景技术：

随着信息技术、新能源技术的不断发展，日常生活对电池的需求也日益突出，电池性能的研究也备受关注。锂电池因具有能量密度大、输出功率高、无污染、工作温度范围宽、自放电小等优点，在电动汽车领域得到了越来越广泛的应用。

电池的使用性能会随着电池使用程度的加深而变差，因此对电池寿命的研究越来越重要。其中，电池健康状态(state of health,SOH)，也称为电池的寿命状态，是表征电池健康状态的参数。通常而言，电池健康状态包括电池循环寿命和日历寿命之分。

目前电池的使用寿命长达数年之久，导致试验占用资源多，验证试验周期长，使得试验的电池健康状态数据存在诸多的不确定性。

技术实现要素：

本发明提供一种电池健康状态的预估方法、装置及系统，实现了更加准确、方便的预估电池的当前健康状态，并且实现了在电池管理系统中，实时预估具有更高准确性的电池当前健康状态。

第一方面，本发明实施例提供一种电池健康状态的预估方法，包括：

获取电池参数；

根据所述电池参数，计算所述电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减；

根据所述电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，预估所述电池的当前健康状态。

在一种可能的设计中，所述获取电池参数，包括：

根据已知的电池参数表得到所述电池参数，或者根据实验数据得到的拟合曲线获取所述电池参数。

在一种可能的设计中，所述电池参数包括：电池日历寿命衰减速率、电池存储时间、电池充入的电能、电池额定电能、充电前的电池健康状态、电池循环次数以及电池循环寿命衰减表。

在一种可能的设计中，所述根据电池参数，计算所述电池的日历寿命衰减，包括：

根据电池日历寿命衰减速率和电池存储时间，计算所述电池的日历寿命衰减。

在一种可能的设计中，所述根据电池参数，计算所述电池的循环寿命衰减，包括：

根据电池充入的电能、电池额定电能、充电前的电池健康状态、电池循环次数以及电池循环寿命衰减表，计算所述电池的循环寿命衰减。

在一种可能的设计中，根据所述电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，预估所述电池的当前健康状态，包括：

将电池的初始健康状态减去所述电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，得到所述电池的当前健康状态。

第二方面，本发明实施例提供一种电池健康状态预估的装置，包括：

获取模块，用于获取电池参数；

处理模块，用于根据所述电池参数，计算所述电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减；

预估模块，用于根据所述电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，预估所述电池的当前健康状态。

在一种可能的设计中，所述获取模块，具体用于：

根据已知的电池参数表得到所述电池参数，或者根据实验数据得到的拟合曲线获取所述电池参数。

在一种可能的设计中，所述电池参数包括：电池日历寿命衰减速率、电池存储时间、电池充入的电能、电池额定电能、充电前的电池健康状态、电池循环次数以及电池循环寿命衰减表。

在一种可能的设计中，所述处理模块，具体用于：根据电池日历寿命衰减速率和电池存储时间，计算所述电池的日历寿命衰减。

在一种可能的设计中，所述处理模块，还用于：根据电池充入的电能、电池额定电能、充电前的电池健康状态、电池循环次数以及电池循环寿命衰减表，计算所述电池的循环寿命衰减。

在一种可能的设计中，所述预估模块，具体用于：

将电池的初始健康状态减去所述电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，得到所述电池的当前健康状态。

第三方面，本发明实施例提供一种电池健康状态的预估系统，包括：存储器和处理器，存储器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第一方面中任一项所述的电池健康状态的预估方法。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述的电池健康状态的预估方法。

本发明提供一种电池健康状态的预估方法、装置及系统，该方法，包括：获取电池的参数；根据所述电池参数，计算所述电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减；根据所述电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，预估所述电池的当前健康状态。本发明实现了更加准确、方便的预估电池的当前健康状态，可以应用在电池管理系统中，能够对电池的健康状态进行准确、实时地预估。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一应用场景的示意图；

图2为本发明实施例一提供的电池健康状态的预估方法的流程图；

图3为本发明实施例一拟合参数曲线示意图；

图4为本发明实施例二提供的电池健康状态的预估装置的结构示意图；

图5为本发明实施例三提供的电池健康状态的预估系统的结构示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明一应用场景的示意图，包括：电池11和电池预估系统12，电池预估系统12获取电池11的电池参数，根据上述电池参数，计算电池12的日历寿命衰减和循环寿命衰减，进而预估该电池的当前健康状态。本实施例可以实现对电池的当前健康状态进行更加准确、方便地预估。当应用在电池管理系统中时，还可以实时预估电池的当前健康状态。

需要说明的是，本实施例中的电池指的是锂电池。在一种可选的实施例中，本实施例可以采用锂电池分别在搁置和充放电性能测试中获取电池参数，其中，锂电池包括：锂离子电池，聚合物锂电池，三元锂电池，磷酸铁锂电池，锰酸铁锂电池，镍钴锂电池等等。本实施例中的方法，尤其适用于比能量高的三元锂电池、循环寿命长、安全性能好的磷酸铁锂电池。在一种可选的实施例中，本发明采用的锂电池还可以是单体电池，或者串并联电池。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

图2为本发明实施例一提供的电池健康状态的预估方法的流程图，如图2所示，本实施例中的方法可以包括：

S101、获取电池参数。

本实施例中，电池预估系统获取电池参数，用以计算电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减。电池参数可以包括：电池日历寿命衰减速率、电池存储时间、电池充入的电能、电池额定电能、充电前的电池健康状态、电池循环次数以及电池循环寿命衰减表。

电池的日历寿命是指从生产之日起到到期日期为日历寿命，其可以以年为计量单位，其中包括电池搁置过程测试环节。

电池循环寿命是指在一定的充/放电制度(比如放电电流，放电环境温度，放电截止电压等)下，电池容量衰减到某一规定值(通常而言是额定容量的80％)之前，电池能经受的充电/放电循环次数。

电池健康状态(state of health,SOH)，在标准条件下电池从满充状态以一定的倍率放电到截止电压所放出的容量与其所对应的标称容量的比值，该比值反应了电池的寿命状况。

具体地，电池额定电能可从电池出厂说明中预先获得或者从实验测试中获得。电池日历寿命衰减速率可根据已知的电池参数表(例如电池日历寿命表)得到。在一种可选的实施例中，参考下表1，当电池在25℃存储温度下，存储电荷状态SOC＝0.8125时，获得电池日历寿命衰减速率≤3％/每月；或者根据电池存储温度、存储时电池的电荷状态(SOC，State of Charge)和存储时间的关系，拟合出参数曲线，进而基于该参数曲线，根据该电池实时的存储温度和存储SOC可得到电池日历寿命衰减速率。例如，电池日历寿命衰减速率的拟合参数关系式为Q(t)＝0.009328*t^1.3535。

表1

电池循环次数可根据已知的电池参数表(例如电池循环寿命衰减表)得到。在一种可选的实施例中，根据特定的充电温度、充电电流、充进去的SOC的变化量，可以查表得出电池在这个条件下的循环次数。例如参见表1，当电池在25℃存储温度下，存储电荷状态SOC＝0.8334时，得到电池容量保持率为80％时对应的循环次数为500次。

或者根据电池循环次数和电池的使用温度、电池的放电深度(DOD，depth of discharge)之间的关系，拟合出它们之间的关系，根据特定的充电条件得到循环次数。

在一种可选的实施例中，根据不同循环次数的充放电性能测试，记录不同循环次数的充电过程的电压、电容与时间的关系曲线，计算获得电池充电过程中电压增加区间(例如，电压由3.95V变化为4.15V)对应的电容变化ΔC，进而根据电池循环次数及对应的容量变化ΔC拟合得到线性关系曲线，如图3所示，根据曲线线性关系式：y＝-0.1x+667.55，得到电池容量保持率为80％时对应的循环寿命为1000次。

在一种可选的实施例中，由于电池充电过程中电流平稳，所以利用电池充电数据计算电池循环寿命衰减可以保证采集的数据的高精度。

需要说明的是，本实施例不限定电池在充电性能试验中获取电池循环次数，本领域的技术人员可以根据实际情况也可在电池放电性能试验中获取电池循环次数以获得更好的效果。

S102、根据电池参数，计算电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减。

具体地，电池日历寿命衰减(SOH_calendar_loss)根据电池日历衰减速率(SOH_calendar_loss_rate)、电池存储时间(Storage_time)获得，具体公式如下：

电池日历寿命衰减(SOH_calendar_loss)＝电池日历衰减速率(SOH_calendar_loss_rate)*电池存储时间(Storage_time)。

在一种可选的实施例中，电池日历寿命衰减可以根据电池日历寿命表利用研究已知的电池日历寿命、存储温度、存储时电池的电荷状态以及存储时间计算得到。不同存储温度、不同电荷状态情况下，计算电池日历寿命衰减速率不同。例如，实验测试在10℃存储温度下、电池电荷状态SOC＝80％，电池搁置4周的日历衰减速率为0.0102；又如，实验测试在25℃存储温度下、电池电荷状态SOC＝50％，电池搁置10周的日历衰减速率为0.0083；再例如，实验测试在45℃存储温度下、电池电荷状态SOC＝30％，电池搁置4周的日历衰减速率为0.019。

电池循环寿命衰减根据特定的充电温度、充电电流、充进去的SOC的变化量，如表2所示，在温度25℃以1C倍率进行循环充电实验得出电池在这个条件下的循环次数，如表2中当ΔC为665.89mAh时，电池循环次数为10。

表2

具体的，电池在某一次充电过程中造成的循环寿命衰减(SOH_cycle_loss)可以从电池充入电量占整个同等条件下电池循环到寿命终止时可以充入的总电量的比例获取，具体公式如下：

即电池循环衰减＝E(n)/Erate/SOH(n-1)/N(n)

其中，E(n)：第n次充电时充入能量，由电压、电流、时间相乘计算得到，单位为Wh；

Erate：额定能量，由额定容量*额定电压得到，其中额定容量随温度变化而变化，单位为Wh；

SOH(n-1)：第n-1次充电后电池组的SOH，单位为％，初始值为100％；

N(n)：第n次充电时，根据温度得到电池容量到额定容量的80％时的循环次数。

S103、根据电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，预估电池的当前健康状态。

在一种可选的实施例中，根据获得的电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，预估电池的当前健康状态，具体计算公式如下：

电池的SOH就等于初始SOH(SOH_init)减去日历寿命衰减(SOH_calendar_loss)和循环寿命衰减(SOH_cycle_loss)。

即SOH＝SOH_init-SOH_calendar_loss-SOH_cycle_loss

例如，电池初始健康状态SOH＝100％，计算得到当前的电池日历寿命衰减为20％，当前的电池循环寿命衰减为30％，预估该电池当前的健康状态为50％。

需要说明的是，本实施例不限定电池参数类型，本领域的技术人员可以根据实际情况增加或者减少电池参数类型。同时，本实施例也不限定获取电池参数的方式和内容，本领域的技术人员可以根据实际情况增加或者减少获取电池类型的方式和内容。

本实施例，通过获取电池参数；根据电池参数，计算电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减；根据电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，预估电池的当前健康状态。从而实现了更加准确、方便的预估电池的当前健康状态，可以应用在电池管理系统中，能够对电池的健康状态进行准确、实时地预估。

图4为本发明实施例二提供的电池健康状态的预估装置的结构示意图；如图4所示，本实施例的电池健康状态预估装置可以包括：

获取模块21，用于获取电池参数；

处理模块22，用于根据电池参数，计算电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减；

预估模块23，用于根据电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，预估电池的当前健康状态。

在一种可能的设计中，获取模块21，具体用于：

根据已知的电池参数表得到电池参数，或者根据实验数据得到的拟合曲线获取电池参数。

在一种可能的设计中，电池参数包括：电池日历寿命衰减速率、电池存储时间、电池充入的电能、电池额定电能、充电前的电池健康状态、电池循环次数、电池循环寿命衰减表。

在一种可能的设计中，处理模块22，具体用于：根据电池日历寿命衰减速率和电池存储时间，计算电池的日历寿命衰减。

在一种可能的设计中，处理模块22，还用于：根据电池充入的电能、电池额定电能、充电前的电池健康状态、电池循环次数以及电池循环寿命衰减表，计算电池的循环寿命衰减。

在一种可能的设计中，预估模块23，具体用于：

将电池的初始健康状态减去电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，得到电池的当前健康状态。

本实施例，通过获取电池参数；根据电池参数，计算电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减；根据电池的日历寿命衰减和循环寿命衰减，预估电池的当前健康状态。从而实现了更加准确、方便的预估电池的当前健康状态，可以应用在电池管理系统中，能够对电池的健康状态进行准确、实时地预估。

本实施例的电池健康状态预估装置，可以执行图2所示方法中的技术方案，其具体实现过程和技术原理参见图2所示方法中的相关描述，此处不再赘述。

图5为本发明实施例三提供的电池健康状态的预估系统的结构示意图，如图5所示，本实施例的电池健康状态的预估系统30可以包括：处理器31和存储器32。

存储器32，用于存储计算机程序(如实现上述电池健康状态预估方法的应用程序、功能模块等)、计算机指令等；

上述的计算机程序、计算机指令等可以分区存储在一个或多个存储器32中。并且上述的计算机程序、计算机指令、数据等可以被处理器31调用。

处理器31，用于执行存储器32存储的计算机程序，以实现上述实施例涉及的方法中的各个步骤。

具体可以参见前面方法实施例中的相关描述。

处理器31和存储器32可以是独立结构，也可以是集成在一起的集成结构。当处理器31和存储器32是独立结构时，存储器32、处理器31可以通过总线33耦合连接。

本实施例的电池健康状态的预估系统可以执行图2所示方法中的技术方案，其具体实现过程和技术原理参见图2所示方法中的相关描述，此处不再赘述。

此外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当用户设备的至少一个处理器执行该计算机执行指令时，用户设备执行上述各种可能的方法。

其中，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。

本申请还提供一种程序产品，程序产品包括计算机程序，计算机程序存储在可读存储介质中，服务器的至少一个处理器可以从可读存储介质读取计算机程序，至少一个处理器执行计算机程序使得服务器实施上述本发明实施例的电池健康状态预估方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。