一种基于充电数据的锂电池SOH估计方法与流程

本发明涉及电池健康状态管理，具体是一种基于充电数据的锂电池soh估计方法。

背景技术：

1、在新能源汽车动力电池soh估计的实际工程应用中，常规的估计方法是：首先获取车辆电池在充电前的静置电压和充电后的静置电压，接着结合电池ocv-soc数据进行soc校准，最后计算电池充入容量与充电过程中soc变化量的比值，即可计算出电池的真实剩余容量和soh。但是这种方法在使用的过程中存在以下问题：

2、1、在利用ocv-soc数据进行soc实时校准时，电池需要静置足够长的时间，比如一至两个小时，以此才能获得电池在充电前的静置电压和充电后的静置电压。而在用户实际用车的过程中，通常是在电池缺电时充电，电池满电时使用，因而无法为电池留有足有的静置时间，这就会导致无法及时准确地获取到静置前后的电压数据。

3、2、实际使用中的ocv-soc数据是通过全新状态的电池在ocv测试实验中获取的，这就会导致ocv-soc数据始终保持不变。而在电池的全生命周期中，电池的ocv会随着电池的老化而发生变化，采用始终不变的数据，不符合实际情况，必然会给计算结果带来较大的误差。

4、由此可见，采用上述方法无法在短时间内计算锂电池的soh，并且计算的精度较低，导致使用者无法有效的获取锂电池的soh。

技术实现思路

1、为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于充电数据的锂电池soh估计方法。本发明能够快速且准确的计算锂电池的soh。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于充电数据的锂电池soh估计方法，该估计方法包括以下计算步骤：

4、s1、选取全新的电池作为基准电池，选取已使用设定次数的电池作为测试电池；

5、s2、采集测试电池在日常使用情况下的充电数据，该充电数据包括测试电池的充电时间、充电电流和端电压；

6、s3、采用与测试电池相同的充电方式对基准电池进行充电实验，并获取对应的充电数据，该充电数据包括基准电池的充电时间、充电电流、端电压和soc；

7、s4、从基准电池的端电压数据中选取设定的端电压范围作为端电压区间，且该端电压区间在各充电温度下均相同，并将该端电压区间等分成指定数量的端电压子区间；

8、s5、使用充电容量计算公式分别计算基准电池和测试电池在充电端电压子区间内的充电容量；

9、s6、将计算得到的基准电池和测试电池的充电容量导入soh估计公式中计算，以得到测试电池在对应充电温度下的soh。

10、作为本发明再进一步的方案：步骤s4的具体操作步骤如下：

11、s41、选取基准电池soc数据中设定的soc区间作为充电片段，且该充电片段在各充电温度下均取同一范围；

12、s42、选取位于基准电池充电片段对应的端电压范围内的端电压片段作为所述端电压区间；

13、s43、对步骤s42中获取的端电压区间按指定的等分份数进行等分，以获得所述端电压子区间。

14、作为本发明再进一步的方案：步骤s5的具体操作步骤如下：

15、s51、将基准电池在各充电温度下，各端电压子区间对应的充电时间和充电电流导入充电容量计算公式中计算，以获得基准电池在不同充电温度下，各端电压子区间内的充电容量，并将该充电容量记作基准充电容量；基准电池对应的基准充电容量计算公式如下：

16、

17、其中， a m,x表示基准电池在第 m种充电温度下，第 x个端电压子区间内的基准充电容量； t m,x,2表示基准电池在第 m种充电温度下，第 x个端电压子区间上限值对应的充电时间； t m,x,1表示基准电池在第 m种充电温度下，第 x个端电压子区间下限值对应的充电时间； i a,m,x表示基准电池在第 m种充电温度下，第 x个端电压子区间内的充电电流；

18、s52、对步骤s51中计算得到的基准充电容量取平均，进而得到基准电池在对应充电温度下，端电压区间内的平均基准充电容量，平均基准充电容量的计算公式如下：

19、其中， p a,m表示基准电池在第 m种充电温度下，端电压区间内的平均基准充电容量； n表示端电压区间等分为端电压子区间的份数；

20、s52、将测试电池在各充电温度下，各端电压子区间对应的充电时间和充电电流导入充电容量计算公式，以获得测试电池在不同温度下，各端电压子区间内的充电容量，并将该充电容量记作测试充电容量；测试电池对应的测试充电容量计算公式如下：

21、其中， b m,x表示测试电池在第 m种充电温度下，第 x个端电压子区间内的测试充电容量； t m,x,2表示测试电池在第 m种充电温度下，第 x个端电压子区间上限值对应的充电时间； t m,x,1表示测试电池在第 m种充电温度下，第 x个端电压子区间下限值对应的充电时间； i b,m,x表示测试电池在第 m种充电温度下，第 x个端电压子区间内的充电电流；

22、s54、对步骤s53中计算得到的测试充电容量取平均，进而得到测试电池在各充电温度下，端电压区间内的平均测试充电容量 ，平均测试充电容量的计算公式如下：

23、其中， p b,m表示测试电池在第 m种充电温度下，端电压区间内的平均测试充电容量； n表示端电压区间等分为端电压子区间的份数。

24、作为本发明再进一步的方案：步骤s6的具体操作步骤如下：

25、将计算得到的 p b,m和 p a,m代入soh估计公式中计算，进而得到测试电池在对应充电温度下的soh，所述soh估计公式如下：

26、

27、其中， soh m表示测试电池在第 m种充电温度下的电池健康程度。

28、作为本发明再进一步的方案：所述充电温度的范围在[0,50℃]。

29、作为本发明再进一步的方案：所述充电方式是指电池出厂时已经设计确定的充电方式，即电池日常使用的充电方式。

30、作为本发明再进一步的方案：在进行充电实验时，采用测试电池日常充电中使用的充电设备对基准电池充电；采用电流计实时检测并记录基准电池的充电时间和充电电流；通过soc检测装置实时检测并记录基准电池的soc从0-100%的过程；使用电压计实时检测并记录基准电池的端电压；根据基准电池的充电时间，将基准电池的充电电流、端电压和soc一一对应起来。

31、作为本发明再进一步的方案：所述基准电池和测试电池为同一生产商在同一生产批次中生产的同一型号和同一规格的电池。

32、作为本发明再进一步的方案：所述全新的电池是指soh为100%状态下的电池。

33、作为本发明再进一步的方案：所述测试电池的已使用设定次数为150次。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

35、1、本发明通过充电实验获取的实验数据，准确可靠，因此能够快速且准确的计算锂电池的soh。

36、2、本发明在选取基准电池的各项数据时，主要采用的是充电实验中获取的实时实验数据。一方面充电实验的工作量和成本较低，节约了实验的成本；另一方面，测试电池的充电数据是在实际使用的电池上测得的，其更符合实际，并且没有过多限制，非常容易获取，因此本发明具有很好的通用性和实用性。

37、3、本发明根据锂电池充电过程中电压变化特性，可以精确到电芯级别的soh计算。

38、4、本发明方法的计算逻辑简单，运算量小，方便移植于不同算力和存储能力的处理设备。

39、5、基准电池在进行充电实验时，采用的充电方式和测试电池日常使用的充电方式是一致的，这一点体现了数据获取便捷性；一是只需要利用基准电池进行简单的充电实验便可以获取充电数据，二是后续在本发明应用时直接采集日常使用时测试电池的充电数据进行计算即可。