电池状态检测方法、设备及存储介质与流程

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池状态检测方法、设备及存储介质。

背景技术：

电池作为一种存储电能的装置，在很多领域都有着重要的应用。由于电池在长期使用过程中会出现老化，例如电池阻抗和电池容量都会发生老化，所述电池容量不可逆减小与电池阻抗不可逆地增加都属于老化。所述电池的老化可以通过电池健康状态(stateofhealth，soh)来监控，并了解当前的电池性能。

因此，有必要提出一种检测电池状态的技术方案，以解决现有技术中的一个或多个缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种电池状态检测方法、设备及存储介质，可以准确计算电池的状态。

本申请一实施方式提供一种电池状态检测方法，所述方法包括：

获取在预设温度下使用预设电流的电池初始容量fcc0；

计算所述电池在放电截止电压时的第一荷电值；

计算所述电池可用容量fcc，其中，所述可用容量为通过所述电池的最大容量、所述第一荷电值及所述电池在满充时的第二荷电值计算得到；

根据所述可用容量与所述初始容量的比值得到所述电池的衰减率fading，其中，fading＝fcc/fcc0；及

根据所述衰减率确定所述电池状态。

根据本申请的一些实施方式，所述第一荷电值的计算方法包括：

查询步骤，于所述第一荷电值为x，在x大于零且小于一时，查询开路电压表得到当前开路电压值，及查询阻抗表得到当前阻抗值；

计算步骤，计算查询步骤的所述第一荷电值下的第一电压，其中，所述第一电压为通过所述开路电压值减去所述预设电流与所述当前阻抗值的乘积；

判断步骤，判断所述第一电压是否小于或等于所述放电截止电压；

当所述第一电压小于或等于所述放电截止电压时，更新查询步骤的所述第一荷电值；

当所述第一电压大于所述放电截止电压时，且所述第一荷电值为(x-δx)，并返回所述查询步骤，其中，所述δx为调整值，所述δx大于零且小于一。

根据本申请的一些实施方式，所述最大容量为所述电池在静置第一时长后开始充电或者放电，并在充电或者放电第二时长后，再静置第三时长的过程中计算得到的所述最大容量。

根据本申请的一些实施方式，根据以下公式计算获得所述最大容量：qmax＝δq/(soc2-soc1)，

其中，qmax表示所述最大容量，δq表示所述电池在充电或者放电第二时长内的电量变化值，soc1表示所述电池在静置第一时长后的荷电状态值，soc2表示所述电池在静置第三时长后的荷电状态值。

根据本申请的一些实施方式，所述δq通过下述方法计算得到：

按照预设时间长度划分所述第二时长；

每隔所述预设时间长度采集所述电池在充电或者放电过程中的电流；

计算所述电池在预设时间长度内的放电容量，其中，所述放电容量为所述电流与所述预设时间长度的乘积；

累加所述放电容量得到所述δq。

根据本申请的一些实施方式，通过以下公式计算获得所述可用容量：fcc＝qmax×(asoc_full-asoc_end)/100％，

其中，fcc表示所述可用容量，qmax表示所述最大容量，asoc_full表示所述第二荷电值，asoc_end表示所述第一荷电值。

根据本申请的一些实施方式，所述asoc_full的获取方法为：

静置充满的所述电池并采集所述电池的当前电压；

根据所述当前电压查询所述开路电压表得到所述asoc_full。

根据本申请的一些实施方式，根据所述衰减率来确定所述电池状态包括：

取所述衰减率为所述电池状态；或

根据以下公式计算所述电池状态：soh＝(fading-eol)/(100％-eol)，

其中，soh表示所述电池状态，fading表示所述衰减率，eol为预设衰减率。

本申请一实施方式提供一种设备，所述设备包括：

电池；

处理器；以及

存储器，所述存储器中存储有多个程序模块，所述多个程序模块由所述处理器加载并执行如上所述的电池状态检测方法来检测所述电池的健康状态。

本申请一实施方式提供一种存储介质，其上存储有至少一条计算机指令，所述指令由处理器加载执行如上所述的电池状态检测方法。

与现有技术相比，上述电池状态检测方法、设备及存储介质，根据计算的所述电池在放电至放电截止电压时的第一荷电值得到所述电池在预设温度和预设电流下的可用容量，再根据所述可用容量与所述电池的初始容量的比值得到电池状态。从而可以在无需电池满充满放的情况下，准确计算电池的实际可用容量，再通过所述可用容量与电池的初始容量计算得到电池的状态避免了由于实际放电温度、电流与实验室测试过程中计算电池容量时的温度、电流不一致而出现电池容量偏差的情况，并解决了该容量偏差导致的计算的电池状态不够精确的问题。

附图说明

图1是根据本申请一实施方式的设备的结构示意图。

图2是根据本申请一实施方式的电池状态检测方法的流程图。

图3是根据本申请一实施方式的电池状态检测方法中步骤s2的详细流程图。

图4是根据本申请一实施方式的电池状态检测系统的模块图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下述为对本申请中出现的一些专业名词作的解释说明，以帮助理解本申请。

soh为电池健康状态(stateofhealth)，指的是电池老化后的满充电容量与其出厂时的初始容量的比值。

ocv为开路电压(opencircuitvoltage)，指的是电池在开路状态下的端电压。即电池在没有连接外电路或者外负载时的电压。

soc为电池的荷电状态(stateofcharge)，其被用来反映电池的剩余容量状况，其数值上定义为电池剩余容量占电池容量的比值。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

进一步需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

参阅图1所示，电池状态检测系统10运行于设备1中。所述设备1包括，但不仅限于，存储器11、至少一个处理器12及电池13，上述元件之间可以通过总线连接，也可以直接连接。

需要说明的是，图1仅为举例说明设备1。在其他实施例中，设备1也可以包括更多或者更少的元件，或者具有不同的元件配置。所述设备1可以为电动摩托、电动单车、电动汽车、手机、平板电脑、个数数字助理、个人电脑，或者任何其他适合的可充电式设备。

在一个实施例中，所述电池13为可充电电池，用于给所述设备1提供电能。所述电池13包括至少一个电池单元(batterycell)，其可以采用可循环再充电的方式，并且，所述电池13的类型不受具体限制，所述类型可以包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、及镍锌电池等。所述电池13通过电源管理系统与所述处理器12逻辑相连，从而通过所述电源管理系统实现充电、放电、以及功耗管理等功能。

尽管未示出，所述设备1还可以包括无线保真(wirelessfidelity，wifi)单元、蓝牙单元、扬声器等其他组件，在此不再一一赘述。

请参阅图2，图2为根据本申请一实现方式的电池状态检测方法的流程图。根据不同的需求，所述流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。所述电池状态检测方法可以包括以下步骤。

步骤s1、获取在预设温度下使用预设电流进行充电或者放电时的电池初始容量fcc0。

在一实施方式中，电池在不同温度、不同电流倍率下放电时的初始容量具有较大差异。为了标定电池容量，通常需规定详细的充电或放电条件，并标注为预设温度和预设电流下的初始容量。

例如，将所述电池在常温25℃和预设电流下进行充电，直到电池充满，再在所述常温25℃和预设电流下进行放电，直到电池电量放空的过程中得到的电池容量为所述初始容量fcc0。所述预设电流可以为0.2c。需要说明的是，c为充放电倍率，所述充放电倍率是指在规定时间内充电至额定容量或者放出其额定容量时所需要的电流值，它在数值上等于电池额定容量的倍数。例如，当额定容量为10ah电池以2a放电时，其放电倍率为0.2c；以20a放电，则放电倍率为2c。

步骤s2、计算所述电池在放电至放电截止电压时的第一荷电值asoc_end。

在一实施方式中，可以从电池放电过程中初始的荷电值开始，每间隔一预设荷电值，计算一次电池的第一电压。再根据所述第一电压与放电截止电压进行比较，来确认所述电池是否已放电至所述放电截止电压。从而获得电池在放电至所述放电截止电压时对应的第一荷电值。具体地，所述第一荷电值的计算方法在下文图3中进行详细说明。

步骤s3、计算在所述预设温度和预设电流下的所述电池13的可用容量fcc，其中，所述可用容量为通过所述电池13的最大容量、所述第一荷电值及所述电池13在满充时的第二荷电值计算得到。

在一实施方式中，通过以下公式计算获得所述电池13的可用容量：fcc＝qmax×(asoc_full-asoc_end)/100％，其中，fcc表示所述可用容量，qmax表示所述最大容量，asoc_full表示所述第二荷电值，asoc_end表示所述第一荷电值。

在一实施方式中，所述第二荷电值asoc_full的获取方法为：在所述电池13充满并进入静置状态后，采集所述电池13的当前电压；根据所述当前电压查询所述开路电压表得到所述第二荷电值asoc_full。(在此实施方式中，第一荷电值为第一绝对荷电状态值，第二荷电值为第二绝对荷电状态值)

在一实施方式中，所述最大容量qmax为所述电池13在静置第一时长后开始充电或者放电，并在充电或者放电第二时长后，再静置第三时长的过程中计算得到的电池容量。

例如，以额定电压范围2.8v～4.2v的电池13为例来说明获取电池13最大容量qmax的过程：

将所述电池13置于25℃温箱中静置第一时长(如2小时)，以等待电池13的电芯温度稳定；

设置充电截止电压和截止电流，开始对所述电池13充电第二时长，直到所述电池13充满；可以理解的是，电池13充电过程可以包括涓流充电、恒流充电、恒压充电和充电终止四个阶段。所述充电截止电压为所述电池13在所述恒压充电过程中设置的电压。所述充电截止电流为所述电池13在恒流充电过程中设置的电流。

将充满后的电池13静置第三时长(如2小时)，以等待电芯温度稳定；

设置电池13放电截止电压和截止电流，再将充满后的电池以0.1c或更小倍率放电至所述放电截止电压时所提供的电量为所述最大容量qmax。

优选地，所述最大容量qmax为所述电池13在极小倍率电流下充电或放电过程中的最大容量。

具体地，可以根据以下公式计算获得所述最大容量：qmax＝δq/(soc2-soc1)，其中，qmax表示所述最大容量，δq表示所述电池13在充电或者放电第二时长内的电量变化值，soc1表示所述电池13在静置第一时长后的荷电状态值，soc2表示所述电池13在静置第三时长后的荷电状态值。

在一实施方式中，所述δq通过下述方法计算得到：

按照预设时间长度划分所述第二时长；每隔所述预设时间长度采集所述电池13在充电或者放电过程中的电流；得到所述电池13在预设时间长度内的放电容量，其中，所述放电容量为所述电流与所述预设时间长度的乘积；累加所述放电容量得到所述δq。

步骤s4、根据所述可用容量与所述初始容量的比值得到所述电池13的衰减率fading，其中，fading＝fcc/fcc0。

需要说明的是，所述电池13的衰减率指电池容量衰减率。

步骤s5、根据所述衰减率确定所述电池13的状态。

在一实施方式中，根据所述衰减率来确定所述电池13状态包括：取所述衰减率为所述电池13状态；或根据以下公式计算获得所述电池13状态：soh＝(fading-eol)/(100％-eol)，其中，soh表示所述电池13状态，fading表示所述衰减率，eol为预设衰减率。所述eol表示所述电池13容量衰减至所述预设衰减率时不建议继续使用所述电池13。

通过上述步骤s1-s5，可以在无需电池13满充满放的情况下，准确计算电池的实际可用容量，再通过所述可用容量与电池13的初始容量计算得到电池13的状态。避免了由于实际放电温度、电流与实验室测试过程中计算电池容量时的温度、电流不一致而出现电池容量偏差的情况，并解决了该容量偏差导致的计算的电池13状态不够精确的问题。

请参阅图3，图3为根据本申请一实现方式的电池状态检测方法中的步骤s2的详细流程图。根据不同的需求，所述流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。所述电池状态检测方法可以包括以下步骤。

步骤s21，在第一荷电值为x时查询开路电压表得到当前开路电压值，及查询阻抗表得到当前阻抗值。

例如，若所述步骤s21第一荷电值为x时，查询开路电压表得到当前开路电压值ocv(x)，及查询阻抗表得到当前阻抗值r(x)，其中，x∈[0,1]。(在此实施方式中，第一荷电值为第一绝对荷电状态值)

在一实施方式中，所述开路电压表为ocv-soc表，描述的是电池13的开路电压与荷电状态之间的对应关系。在得到电池13最大容量qmax后，可通过调节放电容量来调节荷电值，从而建立荷电值与开路电压之间的对应关系。具体过程如下：

(1)将所述电池13置于25℃温箱中静置第一时长(如2小时)，以等待电池的电芯温度稳定；

(2)设置充电截止电压和截止电流，开始对所述电池13充电第二时长，直到所述电池13充满；

(3)将充满后的电池13静置第三时长(如2小时)，以等待所述电池13的电芯温度稳定；

(4)设置电池13放电截止电压和截止电流，再将充满后的电池13以预设倍率放电第四预设时长；例如将充满后的电池13以0.1c放电12分钟，从而可以调节2％的荷电值。

(5)将放电第四预设时长后的电池静置第五预设时长(如1小时)后，获取所述电池13当前的开路电压；从而可以记录所述电池13在调节2％的荷电值时对应的开路电压。

循环步骤(4)和(5)预设次数(如50次)，并且在每次调节所述电池2％的荷电值后记录对应的开路电压，从而建立所述开路电压表。

所述阻抗表为阻抗、荷电值和温度三者之间的关系表。

由于电池13在不同温度和不同荷电值下的阻抗的差异较大。因此，通常需要预先测得阻抗、荷电值和温度三者之间的关系表，以此来保证获得较高精度的阻抗。需要说明的是，在低温且荷电值较低的状态下，所述阻抗由于电压过低无法测量得到，需要手动拟合估算(在此实施方式中，荷电值为绝对荷电状态值)。

在一实施方式中，以额定电压范围2.8v～4.2v的电池13为例，所述电池阻抗表的建立方法为：

(1)将所述电池13置于25℃温箱中静置第一时长(如2小时)，以等待电池13的电芯温度稳定；

(2)设置充电截止电压和截止电流，开始对所述电池13充电第二时长，直到所述电池13充满；

(3)将充满后的电池13静置第三时长(如2小时)，以等待电芯温度稳定；

(4)再将充满后的电池13以预设倍率电流放电第四时长至预设电压；例如将充满后的电池13以0.5c放电至2.5v；

(5)根据放电容量计算对应的荷电值。其中，所述放电容量为所述电池13放电电流与时间的乘积，即放电容量q＝预设倍率电流×第四时长；所述荷电值为100％减去所述放电容量与最大容量的比值。

(6)根据所述荷电值查询开路电压表得到对应的开路电压；

(7)根据所述开路电压与预设电压可以得到所述电池在当前温度和当前荷电值下对应的阻抗，所述阻抗为开路电压与预设电压的差值除以预设倍率电流。

步骤s22，计算所述电池13在所述第一荷电值下的第一电压(在此实施方式中，荷电值为绝对荷电状态值，第一电压为实际放电电压)。

在一实施方式中，所述第一电压为通过所述开路电压值减去所述预设电流与所述当前阻抗值的乘积。即u(x)＝ocv(x)-i×r(x)，其中，i为所述预设电流。

步骤s23，判断所述第一电压是否小于或等于所述放电截止电压。当所述第一电压小于或等于所述放电截止电压时，流程进入步骤s24；当所述第一电压大于所述放电截止电压时，流程进入步骤s25。

步骤s24，更新所述第一荷电值。例如，更新所述第一荷电值为x。

步骤s25，更新所述第一荷电值为(x-δx)，再返回步骤s21。从而可以继续根据当前第一荷电值，查找所述电池在放电至放电截止电压时的第一荷电值asoc_end。其中，所述δx为调整值，所述δx大于零且小于一。例如所述δx为1％。

通过上述步骤s21-s25，可以从电池13放电过程中初始的荷电值开始，每隔预设荷电值，计算一次电池的第一电压。再根据所述第一电压与放电截止电压进行比较，来确认所述电池13是否已放电至所述放电截止电压。从而可以获得电池13在放电至所述放电截止电压时对应的第一荷电值(在此实施方式中，荷电值为绝对荷电状态值，第一电压为实际放电电压)。

请参阅图4，在一实施方式中，在本实施方式中，所述电池状态检测系统10可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块存储在所述存储器11中，并由至少一个处理器(本实施例为一个处理器12)执行，以完成本申请。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，所述指令段用于描述所述电池状态检测系统10在所述设备1中的执行过程。例如，所述电池状态检测系统10可以被分割成图4中的获取模块101、第一计算模块102、第二计算模块103、处理模块104、以及确定模块105。

获取模块101用于获取在预设温度下使用预设电流进行充电或者放电时的电池13的初始容量fcc0；

第一计算模块102用于计算所述电池13在放电至放电截止电压时的第一荷电值；

第二计算模块103用于计算在所述预设温度和预设电流下的所述电池可用容量fcc，其中，所述可用容量为通过所述电池13的最大容量、所述第一荷电值及所述电池13在满充时的第二荷电值计算得到(在此实施方式中，荷电值为绝对荷电状态值)；

处理模块104用于根据所述可用容量与所述初始容量的比值得到所述电池13的衰减率fading，其中，fading＝fcc/fcc0；

确定模块105用于根据所述衰减率确定所述电池状态。

从而可以可以实现无需电池满充满放的情况下，准确计算电池13的实际可用容量，再通过所述可用容量与电池13的初始容量计算得到电池的状态。具体内容可以参见上述电池状态检测方法的实施例，在此不再详述。

本实施例中，所述存储器11可以是设备1的内部存储器，即内置于所述设备1的存储器。在其他实施例中，所述存储器11也可以是设备1的外部存储器，即外接于所述设备1的存储器。

在一些实施例中，所述存储器11用于存储程序代码和各种数据，例如，存储安装在所述设备1中的电池状态检测系统10的程序代码，并在设备1的运行过程中实现高速、自动地完成程序或数据的存取。例如，在本实施例中，所述电池状态检测系统10用于根据计算的所述电池13在放电至放电截止电压时的第一荷电值得到所述电池在预设温度和预设电流下的可用容量，再根据所述可用容量与所述电池13的初始容量的比值得到电池状态。

所述存储器11可以包括随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(smartmediacard，smc)、安全数字(securedigital，sd)卡、闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

在一实施方式中，所述处理器12可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者所述处理器12也可以是其它任何常规的处理器等。

所述电池状态检测系统10中的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

可以理解的是，以上所描述的模块划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在相同处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在相同单元中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

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，均应将本申请上述的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。