电池组健康状态估测的方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明是有关于一种电池组健康状态估测的方法与系统，且特别是有关于一种不 须架设数据库的电池组健康状态估测的方法与系统。
【背景技术】
[0002] 随着环保及节能的意识抬头，特殊动力车辆的相关技术蓬勃发展。特殊动力车辆 以气体燃料或电能来辅助甚至取代液体燃料，以做为车辆的动力来源，目前的特殊动力车 辆分为油电混合、油气混合或纯电力驱动方式。
[0003] 其中油电混合车具有降低车辆油耗的优点，其与一般汽油驱动车辆相异的是油电 混合车多了电动马达及可充电电池，而引擎发动时的一部分动力用以驱动轮胎，另一部分 动力则由发电机充电到可充电电池内，而可充电电池再提供电力至电动马达以运作车辆。
[0004] 因此，如何有效控制可充电电池及提高可充电电池的效能便为目前市面上油电 混合车及电动车的研发重点，而其中又以电池管理系统（Battery Management System, BMS)为主力发展技术。电池管理系统的功能为估测可充电电池的残余电荷状态（State Of Charge，S0C)及健康状态（State OF Heath，S0H)，可让使用者预测充电时间、车辆里程数及 电池寿命等数据。
[0005] 然而目前已知对于电池管理系统的研究，所采用的方式大致可分为开路电压法、 库伦电量积分法及负载电压法等，但上述方法均须花费大量时间建构可充电电池的测量数 据库，才可推估可充电电池的电荷状态及健康状态。此外，其中的开路电压法更须于可充电 电池停止充放电的情况下才可以进行测量，对于使用者极为不便。
【发明内容】
[0006] 因此，本发明的目的是在提供一种电池组健康状态估测的方法与系统，可大幅降 低已知电池管理技术须建构庞大数据库所花费的时间。此外，本发明利用测量回路电压的 方式，而非已知采用开路电压法或内阻法，借此可于电池组放电过程中进行健康状态估测， 无需限制于充电过程中进行估测，且无需使用特殊仪器来预先测量电池组的温度或内部阻 抗。
[0007] 依据本发明一实施方式是在提供一种电池组健康状态估测方法，其步骤包含：一 测量步骤，其以一预设取样条件的相异多个放电电量重复测量电池组的多个电池芯的多个 回路电压。一离散化步骤，其根据一标准差（standard Deviation)公式统计分布计算各电 池芯的回路电压，用以获得各电池芯的一电压标准差。一微分步骤，其根据放电电量及电压 标准差获得一离散曲线，并采一微分公式计算离散曲线的一标准差波谷值。一推估步骤，其 根据一健康状态（SOH)计算公式计算电池组的一额定放电电量及对应标准差波谷值的放 电电量，用以获得电池组的一健康状态。
[0008] 依据前述的电池组健康状态估测方法，其中测量步骤中预设取样条件为每 一百毫安时（mAH)测量电池组的各电池芯的回路电压一次，且电池组的各放电电量 是可采电流积分法（Coulomb counting method)取得。离散化步骤中标准差公式为
【主权项】
1. 一种电池组健康状态估测方法，其特征在于，其步骤包含： 一测量步骤，以一预设取样条件的相异多个放电电量重复测量一电池组的多个电池芯 的多个回路电压； 一离散化步骤，其根据一标准差公式统计分布计算各该电池芯的所述回路电压，用以 获得各该电池芯的一电压标准差； 一微分步骤，其根据所述放电电量及所述电压标准差获得一离散曲线，并采一微分公 式计算该离散曲线的一标准差波谷值；以及 一推估步骤，其根据一健康状态计算公式计算该电池组的一额定放电电量及对应该标 准差波谷值的该放电电量，用以获得该电池组的一健康状态。
2. 根据权利要求1的电池组健康状态估测方法，其特征在于，该测量步骤中该预设取 样条件为每一百毫安时测量该电池组的所述电池芯的所述回路电压一次。
3. 根据权利要求2的电池组健康状态估测方法，其特征在于，该测量步骤中该电池组 的所述放电电量是采电流积分法取得。
4. 根据权利要求3的电池组健康状态估测方法，其特征在于，该离散化步骤中该标准 差公式为
而Xi为所述回路电压的随机变量,U i为对应各该电池芯的 所述回路电压的平均值，Zi为电池芯的回路电压数值的标准分数，η为对应各该电池芯的该 回路电压的总数。
5. 根据权利要求4的电池组健康状态估测方法，其特征在于，该微分步骤中该微分公 式为do (AH)/dAH,而σ (AH)为所述电压标准差对所述放电电量函数,AH为所述放电电量。
6. 根据权利要求5的电池组健康状态估测方法，其特征在于，该推估步骤中该健康状 态计算公式为k(AHvalley) / (AHOTiginal) X 100%，其中k为一比例常数，AHvalley为对应该标准 差波谷值的该放电电量，AHmiginal为该电池组的该额定放电电量。
7. -种电池组健康状态估测系统，其特征在于，包含： 一电池组，其具有多个电池芯； 一电压检测电路，电性连接该电池组，该电压检测电路以一预设取样条件的相异多个 放电电量重复测量所述电池芯的多个回路电压； 一电流检测电路，电性连接该电池组，该电流检测电路测量该电池组的一放电电流，用 以计算所述放电电量；以及 一运算模块，电性连接该电池组，该运算模块包含：一离散化单元，其根据一标准差公 式统计分布计算各该电池芯的所述回路电压，用以获得各该电池芯的一电压标准差；一微 分单元，其根据所述放电电量及所述电压标准差获得一离散曲线，并采一微分公式计算该 离散曲线的一标准差波谷值；以及一健康状态计算单元，其根据一健康状态计算公式计算 该电池组的一额定放电电量及对应该标准差波谷值的该放电电量，用以获得该电池组的一 健康状态。
8. 根据权利要求7的电池组健康状态估测系统，其特征在于，该预设取样条件为每 一百毫安时测量该电池组的所述电池芯的所述回路电压一次。
9. 根据权利要求8的电池组健康状态估测系统，其特征在于，该电池组的所述放电电 量是采电流积分法取得。
10. 根据权利要求9的电池组健康状态估测系统，其特征在于，该标准差公式为
而Xi为所述回路电压的随机变量，U i为对应各该电池芯的所述回路 电压的平均值,Zi为电池芯的回路电压数值的标准分数，η为对应各该电池芯的该回路电压 的总数。
11. 根据权利要求10的电池组健康状态估测系统，其特征在于，该微分公式为 do (AH) / dAH,而σ (AH)为所述电压标准差对所述放电电量函数，AH为所述放电电量。
12. 根据权利要求11的电池组健康状态估测系统，其特征在于，该健康状态计算公式 为k(AHvalley) / (AHtjriginal) X 100%，其中k为一放电系数，AHvalley为对应该标准差波谷值的 该放电电量，AHmiginal为该电池组的该额定放电电量。
13. 根据权利要求12的电池组健康状态估测系统，其特征在于，还包含： 一记忆模块，电性连接该运算模块； 一显示模块，电性连接该运算模块，用以显示该电池组的该健康状态；以及 一负载，电性连接该电压检测电路及该电流检测电路，用以使该负载、该电池组、该电 压检测电路及该电流检测电路串联形成一回路。
【专利摘要】本发明提供一种电池组健康状态估测的方法与系统。电池组健康状态估测的方法利用电芯离散量化演算法算出电池组的健康状态。其中以电池组的回路电压计算得知电压标准差，并利用电压标准差相对应的放电电量来比对电池组的额定放电电量，借此估测电池组健康状态。
【IPC分类】G01R31-36
【公开号】CN104678303
【申请号】CN201310618784
【发明人】黄柏*, 翁国梁, 林登禾
【申请人】财团法人车辆研究测试中心
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年11月29日