一种电源系统健康状态计算方法及装置与流程

本发明属于电源健康状态，具体涉及一种电源系统健康状态计算方法及装置。

背景技术：

1、随着新能源车辆的广泛普及，部分车辆进入到寿命末期，电池的安全问题、二次利用及残值评估等问题也越来越受到整个行业的重视。但电池健康度的精准评估一直是行业内一个难题，因对每台车辆进行完整的深充需要耗费大量成本，所以急需一种基于运营数据的数据技术准确评估电池的健康状态soh(state of healthy，为实际容量和额定容量的比值)。

2、lfp(磷酸铁锂)电源系统在新能源车辆上应用广泛，但因其材料特性，存在电压平台期，在平台期无法精确估算soc，导致soh计算困难。基于电池模型的soh计算方法，因为缺少对现实工况和时间老化的动态考虑，导致无法精确计算车辆soh。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电源系统健康状态计算方法，用以解决现有技术计算健康状态不准确的问题；同时，本发明还提供了一种用于实现上述电源系统健康状态计算方法的电源系统健康状态计算装置。

2、为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：

3、本发明的一种电源系统健康状态计算方法，包括如下步骤：

4、1)获取电源系统的不同时刻对应的多条充放电数据，一条充放电数据包括充/放电时刻、显示荷电状态、充/放电电流、最高单体电压和最低单体电压，从中提取出满足要求的充电场景数据，所述充电场景数据包括多个充电分组，一个充电分组的数据为一次充满电的数据；

5、2)对于一个充电分组，进行如下计算：

6、依据各个时刻及其对应的充电电流，确定该次充电的充电容量cn；

7、若此次充电的充电电流大于等于设定充电电流阈值a1，提取该充电分组前的多条充放电数据，从中筛选出放电电流小于设定静态电流阈值a2且持续时间最长的一段充放电数据，依据该段充放电数据中最后一条数据的最高单体电压v静高/最低单体电压v静低、以及soc-ocv关系，确定与最后一条数据的最高单体电压v静高/最低单体电压v静低对应的最高静态电压真实荷电状态soc静高/最低静态电压真实荷电状态soc静低；依据如下公式计算得到此次充电的充电开始最高单体的真实荷电状态soc高始和充电开始最低单体的真实荷电状态soc低始：

8、soc高始＝soc静高+(soc1显-soc静显)，soc低始＝soc静真+(soc1显-soc静显)

9、式中，soc静显表示所述一段充放电数据中最后一条数据的显示荷电状态soc静显，soc1显表示该充电分组第一条数据的显示荷电状态；

10、3)按照如下公式计算最高单体的健康状态soh单：soh单＝cn/[(100％-soc高始)*c额]，c额表示最高单体的额定容量；

11、4)按照如下公式计算电源系统的健康状态soh系统：soh系统＝soh单*k一致性，k一致性表示一致性系数，k＝100％-soc高始-soc低始。

12、上述技术方案的有益效果为：本发明从大量的充放电数据中提取出充电分组，针对其中的充电分组以及充电分组前的多条数据，从中筛选出静态电压数据，利用静态电压数据以及soc-ocv关系，便可确定静态电压数据对应的真实荷电状态，在得到该真实荷电状态后，又对其进行修正与补偿，从而得到充电开始最高单体的真实荷电状态soc高始和充电开始最低单体的真实荷电状态soc低始；结合该次充电的充电容量cn，便可计算得到最高单体的健康状态soh单；最后，考虑到电池之间的一致性，计算得到电源系统的健康状态soh系统。

13、该方法整体考虑到多方面因素：首先，并不是直接使用充电开始时的显示荷电状态作为充电开始荷电状态进行后续计算，而是考虑到静态电压取值时刻和充电开始时刻之间可能存在的充放电行为，利用补偿后的静态电压数据所计算得到的荷电状态作为充电开始荷电状态，保证了后续健康状态计算的准确性；其次，在计算电池单体的健康状态时，计算的是最高单体的健康状态，这么处理是因为最高单体一般都充满电，相对来说数据获取较容易且方便后续计算；最后，考虑到多个单体之间的一致性，计算得到电源系统的健康状态，使得计算得到的健康状态更为准确。

14、进一步地，还包括步骤5)～6)；

15、5)利用如下公式修正soc-ocv关系：

16、soc＝a×eb×ocv

17、a＝a1×ea2×t

18、b＝b1×eb2×t

19、式中，soc表示与静态电压ocv对应的荷电状态，a1、a2、b1、b2均表示老化参数，t表示使用时间；

20、6)利用修正后的soc-ocv关系，重新执行步骤2)～4)，以得到修正后的电源系统的健康状态soh系统。

21、上述技术方案的有益效果为：考虑到电池老化作用对soc-ocv关系进行修正，利用修正的soc-ocv关系来计算得到电源系统的健康状态soh系统，保证了健康状态计算的准确性。

22、进一步地，使用时间t采用如下公式计算得到：

23、

24、式中，k1和k2均表示使用时间参数，soh表示电源系统的健康状态，为步骤4)得到的电源系统的健康状态。

25、上述技术方案的有益效果为：利用电源系统的健康状态来表征电源系统的使用时间，而不是当前时间减去出厂时间或销售时间作为使用时间，是考虑到时间不准确和电池更换都让这种方法计算的使用时间没有意义，因而本发明方法保证了使用时间计算的准确性。

26、进一步地，使用时间参数k1和k2采用如下方式确定：获取电源系统多组不同使用时间和不同健康状态数据，将某一使用时间对应出现次数最多的健康状态数据作为与该使用时间相对应的健康状态；利用不同使用时间和与之对应的健康状态数据，对公式进行拟合求解得到使用时间参数k1和k2。

27、上述技术方案的有益效果为：利用大数据来确定电源系统的健康状态和使用时间之间的关系，使得拟合得到的使用时间参数更为准确，更能准确反映电源系统的健康状态和使用时间之间的关系。

28、进一步地，k1＝0.6484，k2＝0.07414。

29、进一步地，步骤2)中，若此次充电的充电电流小于设定充电电流阈值a1时，依据该充电分组前最后一条数据的最高单体电压vz高/最低单体电压vz低、以及soc-ocv关系，将与该充电分组前最后一条数据的最高单体电压vz高/最低单体电压vz低对应的荷电状态作为此次充电的充电开始最高单体的真实荷电状态soc高始/充电开始最低单体的真实荷电状态soc低始。

30、进一步地，步骤1)中，所述要求包括以下要求中的至少一个：

31、要求1，此次充电的电流跳动次数与所有充电分组的电流跳动总次数的比值小于设定跳动比例阈值；跳动是指一条数据的充电电流与该条数据的上一条数据的充电电流的差值的绝对值大于设定电流偏差阈值；

32、要求2，最高单体与次高单体的位置大于1或者最低单体电压大于设定低压阈值；

33、要求3，一个充电分组的充电总时长大于设定时长阈值；

34、要求4，一个充电分组的最后一条数据的显示荷电状态与第一条数据的显示荷电状态的差值大于设定荷电状态差值阈值；

35、要求5，一个充电分组的最后一条数据的显示荷电状态大于设定结束荷电状态差值阈值。

36、上述技术方案的有益效果为：条件2可以实现对充电末端跳变情况的排除。

37、进一步地，步骤2)中确定该次充电的充电容量cn的手段为：①根据相邻两条数据，计算得到相邻两条数据所对应的相邻时刻之间的充电容量cx；②将所有的相邻时刻之间的充电容量相加，得到该次充电的充电容量cn；其中，步骤①所采用的手段为：若相邻两条数据所对应的间隔时间△t小于设定相邻时间低阈值，则该相邻两条数据所对应的相邻时刻之间的充电容量为充电电流乘以间隔时间△t；若相邻两条数据所对应的间隔时间大于设定相邻时间高阈值且相邻两条数据所对应的间隔荷电状态△soc小于设定荷电状态阈值，则该相邻两条数据所对应的相邻时刻之间的充电容量为充电电流乘以10秒，设定相邻时间低阈值小于设定相邻时间高阈值；否则，该相邻两条数据所对应的相邻时刻之间的充电容量为两条数据所对应的充电电流的平均值乘以间隔时间△t。

38、上述技术方案的有益效果为：考虑到多种不同实际情况来计算相邻时刻之间的充电容量cx，保证了计算的准确性。

39、进一步地，a1＝5.962e-18，a2＝-0.4201，b1＝13.19，b2＝0.009756。

40、本发明的一种电源系统健康状态计算装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如上述介绍的电源系统健康状态计算方法，并达到与该方法相同的有益效果。