电池健康状态的检测方法和装置的制造方法_3

文档序号:8941869阅读:来源:国知局
不同的第二健康值。
[0062] 上述电池的标称内阻Rni-般受到电池的荷电状态SOC和电池温度T的影响,标称 内阻R ni与电池温度T和荷电状态SOC的关系可以用关系式R "= f " (T,S0C)描述,电池厂商 往往会给出标称内阻Rni与电池温度T和荷电状态SOC的对应关系表,表4示出的是电池为 常温下的部分标称内阻R ni与荷电状态SOC的相对应的数据。
[0063] 表 4
[0064]
LiN 丄uoiosbyy a yJ^ u ·* y/io jm
[0065] 电池在寿命末端时的报废内阻L也与电池温度T及荷电状态SOC相关,报废内阻 Rel与电池温度T和荷电状态SOC的关系可以用关系式R el = f Rel (T,S0C)描述,表5示出的 是电池为常温下的部分报废内阻L与荷电状态SOC相对应的数据。
[0066] 表 5
[0067]
[0068] 需要说明的是,电池实际内阻Rp包括内部电阻和极化内阻。电池内部电阻与电池 当前温度、荷电状态及健康状态相关,电池的极化内阻与电池当前的充放电电流和电池温 度相关。如果在实际计算过程中对实际内阻R p的精度要求不是特别高,那么可以根据在充 电过程中测得的电压变化和充电电流i来确定实际内阻Rp,即
,Utl为电池的正 极电压,Ut。为电池的负极电压,i为充电电流。
[0069] 电池的充放电参数S的取值由电池当前的充放电状态决定,电池处于充电状态时 S为0,电池处于放电状态时S为1。
[0070] 下面以F1= fR(20°C,Rel,Rp,匕,0)为例进行说明,在常温20摄氏度的情况下,对 电池进行充电时电池处于不同的荷电状态下的第二健康值,第二健康值可以用表6中的公 式来计算,将实际内阻等参数代入第二健康值的公式中即可计算得出第二健康值的数值。
[0071] 需要说明的是,本申请中用到关系式是用于描述各个参数之间存在关联,而不用 于限定各个参数之间存在明确的函数关系。
[0072] 表 6
[0073]
[0074] 电池的第二健康值^的取值范围为0到1,其具体取值与电池的当前温度T、报废 内阻L、标称内阻R ni、实际内阻Rp和充放电状态S相关。
[0075] 可选地,获取第三健康值可以包括:获取电池的累计充放电容量和电池出厂时的 标称总充放电容量;从第四数据表中读取累计充放电容量和标称总充放电容量对应的第三 健康值。
[0076] 具体地,获取电池的累计充放电容量可以包括:获取电池第一次至第t次使用时 的充放电容量,其中,t为自然数;按照公式Ah sn= A*Ahn分别计算电池第一次至第t次的 充放电容量对应的当量充放电容量,其中,Ahn为第η次使用时的充放电容量,λ为转换参 数,Ah sn为第η次使用时的当量充放电容量,η为取值范围为1至t的自然数;基于当量充 放电容量Ahsn获取累计充放电容量Ah s,
[0077] 电池在使用过程中会出现满充深放、浅充浅放、浅充深放等较复杂的状态,且不同 的情况对电池的健康有着不同程度的影响,因此,需要将在复杂工况下电池的充放电的Ah 数(即充放电容量)转化为当量的电池 Ah数(即当量充放电容量)。
[0078] 具体地,电池的每一次使用时实际的充放电容量可以用Ahn表示,然后通过公式 Ahsn= λ *Ah "来计算每一次使用的当量充放电容量Ah sn,电池管理系统的处理器会将电池 在整个使用生命周期内的当量充放电安时数(即累计充放电容量Mh s存放在具备存储记 忆功能的芯片中。
[0079] 转换参数λ是与电池温度T、充放电电流i的大小及电池当前荷电状态SOC相关 的参数,可以用关系式λ = (T,SOC,i)表示。若电池在低温环境、SOC较低或大电流放 电这样的环境下充放电,会缩短使用寿命,此时的转换参数λ > I ;若电池在小电流放电、 浅充浅放等较好的使用状态下,就能使电池寿命得到延长,此时转换参数λ < 1。
[0080] 电池的第三健康值FAh与电池的累计充放电容量Ah s和标称总充放电容量Ah b相 关,第三健康值与上述两个参数的关系可以用关系式FAh= fAh(Ahb,Ahs)来描述。
[0081] 根据累计充放电容量Ahs和标称总充放电容量Ah,人第四数据表中读取的第三健 康值F Ah为0到1之间的数值,0代表电池寿命良好,未经过多次的大功率充放电,1代表电 池使用年限较长或者经过多次大功率充放电,接近寿命末端。
[0082] 第四数据表可以是容量健康状态表,该容量健康状态表可以为电池出厂时生成的 数据表,也可以是通过对电池进行标定测试来获取的。该容量健康状态表中记录有标称总 充放电容量、累计充放电容量以及第三健康值的对应关系。表7是一种可选的容量健康状 态表的表现形式,如表7所示,随着累计充放电容量的增加,第三健康值逐渐越大,即电池 逐渐接近寿命末端。
[0083] 通过上述实施例,考虑到在估算不同类型的电池时,实际容量、电池内阻变化和循 环充放电总Ah容量(即累计充放电容量)在电池健康状态估算中影响力不尽相同,根据不 同类型的电池确定各个健康值的权重,可以准确地确定电池的实际内阻、实际容量以及累 计充放电容量对电池健康的影响,提高估算准确度。
[0084] 表 7
[0085]
[0086] 如图2所示的实施例,获取至少两个健康值中各个健康值的权重可以包括:
[0087] 步骤S202,获取电池的标准使用年限和荷电状态。
[0088] 其中,荷电状态为电池的当前容量与电池出厂时的标称容量的比值。
[0089] 步骤S204,从第一数据表中读取与荷电状态对应的第一健康值的第一权重和第二 健康值的第二权重。
[0090] 需要说明的是,在第一数据表中,若第一荷电状态大于第二荷电状态,则第二荷电 状态对应的第一权重大于第一荷电状态对应的第一权重;若第一荷电状态大于第二荷电状 态,第一荷电状态对应的第二权重大于第二荷电状态对应的第二权重,荷电状态包括第一 荷电状态和第二荷电状态。
[0091] 电池处于不同荷电状态(即S0C)条件下,ki、k2以及k3的数值不同,一般情况下, k3保持不变,k JP 1^中任意一个增加的量等于另外一个减少的量。随着SOC的增大,k i的数 值从0. 15逐渐减小到0. 12,匕的数值从0. 05逐渐增加至0. 08。第一数据表可以为荷电权 重对应表,该荷电权重对应表中记录有不同的荷电状态、第一权重和第二权重的对应关系, 在进行电池的健康状态值的估算时,可以根据电池的不同的荷电状态从荷电权重对应表中 读取对应的第一权重和第二权重。需要说明的是,该荷电权重对应表可以通过对电池进行 标定测试得到的。
[0092] 表8是一种可选地荷电权重对应表的表现形式,如表8所不,电池处于不同的荷电 状态对应的第一权重和第二权重的取值时不同,如,当0 < SOC彡10%时,1^取0. 15,1^2取 0· 05 ;当 10%< SOC 彡 90%时,4取0· 12, 1^2取0· 08。
[0093] 表 8
[0094]
[0095] 上述V k2的数值以及对应的SOC范围数值只是根据某一类型的电池进行实际测 验时所确定的数值,其它类型的电池的类似的数值可以根据相同的方法确定,因此,其也应 确定为本专利的保护范围。
[0096] 步骤S206,从第二数据表中读取电池的标准使用年限对应的第三健康值的第三权 重。
[0097] 第二数据表可以是对电池进行标定测试后得到的记录标准使用年限与权重的对 应关系的年限权重对应表。通过该年限权重对应表可以读取到与电池的标准使用年限对应 的第三权重。表9不出了一种可选的年限权重对应表的表现形式,如表9所不,电池的标准 使用年限越长其对应的第三权重的取值就越大,如标准使用年限为5年的电池的第三权重 为0. 8,标准使用年限为4年的电池的第三权重为0. 7,标准使用年限为3年的电池的第三 权重为0.6。
[0098] 表 9
[0099]
[0100] 步骤S208,在获取到两个健康值的情况下,将未获取到的健康值对应的权重设置 给两个健康值。
[0101] 在第一健康值异常的情况下,将第一健康值的第一权重平均设置给第二健康值和 第三健康值;在第二健康值异常的情况下,将第二健康值的第二权重平均设置给第一健康 值和第三健康值;在第三健康值异常的情况下,将第三健康值的第三权重平均设置给第一 健康值和第二健康值。
[0102] 上述第一健康值异常包括实际容量异常导致的无法获取第一健康值和获取到的 第一健康值超出了对应的数值范围两种情况,第二健康值异常包括实际内阻异常导致的无 法获取第二健康值和获取到的第二健康值超出了对应的数值范围两种情况,第三健康值异 常包括累计充放电容量导致的无法获取第三健康值和获取到的第三健康值超出了对应的 数值范围两种情况。
[0103] 具体地,在对电池充电时,若电流传感器出现故障(如供电故障、短路等),则不能 检测电池的充电电流,进而不能对充电电流进行积分操作,即参数C p不满足计算条件,使得 对第一健康值F。的计算失效,此时就只能通过获取到的第二健康值和第三健康值来计算电 池的健康状态值。
[0104] 在参数Cp不满足计算条件时,就只能获取到第二健康值和第三健康值,此时将k i 调整为〇,将h原先设定的数值对应增加给k 2和k 3。如将Ic1原先设定的数值平均增加给 kjP k 3,以满足k2+k3= 1 ;也可以根据k 2和k 3的权重将k 1原先设定的数值增加给k 2和 k3,如4为0. 15, k 2为0. 05, k 3为0. 8,参数C p不满足计算条件时,

[0105] 若电池电压或者电池电流采
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