一种动力电池健康状态实时计算方法、装置及存储介质与流程

    专利2025-04-20  27


    本发明涉及动力电池管理控制领域,具体涉及一种动力电池健康状态实时计算方法、装置及存储介质。


    背景技术:

    1、随着新能源汽车领域的蓬勃发展,动力电池作为汽车动力电机的电力来源,其状态估计的准确性对用户体验、整车的性能表现和控制以及电池的使用安全起着至关重要的作用。

    2、影响动力电池健康状态(state of health,简称soh)的因素主要有两种:容量老化和内阻老化,在电池老化过程中伴随着容量的下降和内阻的上升。电池老化后,和新电池对比,对应相同阶段的充电,充入电池的电量是有差异的。因为随着电池不断进行充放电,锂在正负极来回脱出和嵌入的过程中会有副反应的存在,副反应会不断消耗锂,导致能够在正负极之间穿梭的锂离子数量减少,表现出电池的可用容量逐渐降低。相同的温度和充电流程,充入电池的容量会减少,通过不同状态的容量对比反应电池的老化程度。不管是电池容量的下降还是内阻的上升,都可以从循环寿命和日历寿命两方面来估计电池的老化程度。电池在它的生命周期中经历了两种状态,一种是充放电即循环,一种是静置即日历。测试电池在不同温度下的循环获取容量下降或者内阻上升与累计ah之间的关系(不同温度之间按照系数转化)。测试电池在不同温度或不同soc(state of charge,电池荷电状态)下静置后容量下降和内阻上升与日历时间之间的关系(不同温度和soc之间按照系数转化)。循环导致的容量下降或者内阻上升加上日历导致的容量下降和内阻上升的为电池的soh。目前动力电池soh的计算主要是电芯测试获取循环(充放电)容量以及日历时间和soh之间的map关系,控制系统记录车辆在生命周期内累计的充放电容量以及日历时间,最终的soh可通过循环老化和日历老化加权得到。

    3、但是,电动汽车在实际使用过程中的情况较为复杂,不同电池之间具有一定的差异性,单纯的使用电池测试获得的老化数据与循环和日历之间的关系作为电动汽车电池健康状态估计的来源有一定的偏差。偏差随着时间累计会越来越大,同时soh的估算偏差会影响soc的计算精度,影响用户在实际用车过程中的体验。因此,需要一种更加准确的电池soh计算方法。


    技术实现思路

    1、本发明公开了一种动力电池健康状态实时计算方法、装置及存储介质,通过采集电池充电过程中每个充电阶段上电芯的平均温度和阶段充电量,再在一定条件下计算电池的健康状态。

    2、本发明通过实施例公开了一种动力电池健康状态实时计算方法,包括如下步骤:

    3、首先,获取电池在当前充电过程中处于预设的多个充电阶段时的实时数据,其中,充电阶段的实时数据包括电池处于所在充电阶段时的实际平均温度和实际充电量。然后,对于每个充电阶段,基于充电阶段的实时数据及充电阶段对应的基准数据,判断充电阶段是否为需要的目标充电阶段,其中,充电阶段对应的基准数据包括基准平均温度和基准充电量。最后,基于电池在每个目标充电阶段的充电量衰减率,确定所述电池的健康状态。

    4、进一步地,基于充电阶段的实时数据及充电阶段对应的基准数据,判断充电阶段是否为目标充电阶段时,包括以下步骤:首先基于实际平均温度与基准平均温度,判断充电阶段是否为候选充电阶段;如果该充电阶段是候选充电阶段,则基于实时充电量与基准充电量,判断候选充电阶段是否为目标充电阶段。

    5、进一步地,基于实际平均温度与基准平均温度,判断充电阶段是否为候选充电阶段,包括以下步骤:如果实际平均温度与基准平均温度的温差小于或等于预设温差,则判断该充电阶段为候选充电阶段。基于平均温度来选择目标充电阶段,是由于电池在不同的温度进行充电时,电池充入的电量是不同的,且实际使用中,电池所处的充电环境温度会导致电池的温度不同,因此需要在电池在相近的充电温度下,进行健康状态的计算,以保证计算的有效性和准确性。

    6、进一步地,基于实时充电量与基准充电量,判断候选充电阶段是否为目标充电阶段,包括以下步骤:首先基于实时充电量与基准充电量,确定充电量衰减率;如果充电量衰减率小于预设充电量衰减率,则判断该候选充电阶段为目标充电阶段。优选地,预设充电量衰减率为1。

    7、进一步地,在基于实时充电量与基准充电量,确定充电量衰减率时,包括以下步骤:基于实时充电量与基准充电量的比值,确定充电量衰减率。

    8、进一步地,基于电池在每个目标充电阶段的充电量衰减率,确定电池的健康状态,包括以下步骤:基于每个目标充电阶段的充电量衰减率的平均值,确定所述电池的健康状态。对多个符合要求的目标充电阶段的充电量衰减率求平均值,得到的数据具有更高的普遍性,可有效提高电池健康状态数据的准确性。

    9、进一步地,基于电池在每个目标充电阶段的充电量衰减率,确定电池的健康状态,包括:如果所述目标充电阶段的数量与电池在当前充电过程中所历经的充电阶段的总数量的比值大于或等于预设比值阈值,再基于电池在每个目标充电阶段的充电量衰减率,确定电池的健康状态。动力电池健康状态在衰减后,其每个阶段的充电量会衰减,因此需要目标充电阶段的数量占比满足电过程中所历经的充电阶段总数的一定比例,得到的数据才具有更高的准确性。

    10、进一步地,获取电池在当前充电过程中的多个充电阶段的实时数据,包括:判断当前充电是否满足预设条件;当判断当前充电满足预设条件时,再获取电池在当前充电过程中的多个充电阶段的实时数据。设置此条件限制的目的是在于,电池在使用过程中,有时并没有必要计算电池的健康状态,频繁的计算只会浪费算力,因此,只有当前充电过程满足一定的条件限制后,才可触发该计算方法。

    11、进一步地,预设条件至少包括:电池的上一次充电与当前充电之间的充电时间间隔大于或等于预设充电间隔时间阈值,和/或电池所在车辆的行驶里程大于或等于预设行驶里程阈值。由于相邻的两次充电可能存在一定的波动,从而导致计算的偏差,因此规定动力电池经过一段时间的使用后,满足条件才会触发计算。

    12、进一步地,通过电池的电压确定多个所述充电阶段。包括获取电池最低荷电量时的下限电压和电池满荷电量时的上限电压;在电池的下限电压和上限电压之间,根据电池电压的高低不同,将充电过程划分为多个充电阶段。这里值得说明的是,虽然电池的充电阶段的划分依据是充电过程中电池处于不同的电压状态划分的,但是不同的电池具有不同的下限电压和上限电压,因此不同的电池的充电阶段的划分是不同的。

    13、优选地,基准平均温度为电池在第一次充电时相同充电阶段的平均温度,基准充电量为电池在第一次充电时相同充电阶段的充电量。当然,这里的基准平均温度和基准充电量只是一个数值,具体以哪一次的平均温度和充电量为基准,是可以由使用者选择的,可以是使用该电池时,电池管理系统最早有记录的那一次充电时的数据。

    14、优选地,上述的充电量由安时积分法获得。

    15、为了实现上述目的,本发明还提供了一种动力电池健康状态实时计算装置,其包括数据获取模块、判断模块和计算模块;其中,数据获取模块用于获取电池在当前充电过程中处于预设的多个充电阶段的实时数据;判断模块用于基于充电阶段的实时数据及充电阶段对应的基准数据,判断充电阶段是否为目标充电阶段;计算模块用于基于电池在每个目标充电阶段的充电量衰减率,确定电池的健康状态。

    16、为了实现上述目的,本发明还提供了存储介质,其存储有若干计算机指令,用于执行计算上述的动力电池健康状态实时计算方法。

    17、有益效果:本发明公开的一种动力电池健康状态实时计算方法、装置及存储介质,通过在电池充电过程中,获取电池的在历经的充电阶段中的实际平均温度和实际充电量,再将实际平均温度和实际充电量与相同充电阶段的基准平均温度和基准充电量对比,来获取符合计算电池健康状态要求的目标充电阶段,再根据目标充电阶段的实际充电量与相同充电阶段的基准充电量,来计算目标充电阶段的充电量衰减率,最后由此确定电池的健康状态。这种以电池先前某一次充电时的充电量为基准,对老化后的电池,在经历相对温差较小且处于相同的充电阶段时,通过充入电量的对比获取容量的衰减程度,进而计算动力电池健康状态的方法,不需要增加额外的硬件,在线进行计算,提升了电池soh评估的准确度。

    18、需要说明的是,在本文中采用的“第一”、“第二”等类似的语汇,仅仅是为了描述技术方案中的各组成要素,并不构成对技术方案的限定,也不能理解为对相应要素重要性的指示或暗示;带有“第一”、“第二”等类似语汇的要素,表示在对应技术方案中,该要素至少包含一个。


    技术特征:

    1.一种动力电池健康状态实时计算方法,其特征在于,包括如下步骤:

    2.如权利要求1所述的动力电池健康状态实时计算方法,其特征在于,所述基于所述充电阶段的实时数据及所述充电阶段对应的基准数据,判断所述充电阶段是否为目标充电阶段,包括:

    3.如权利要求2所述的动力电池健康状态实时计算方法,其特征在于,所述基于所述实际平均温度与所述基准平均温度,判断所述充电阶段是否为候选充电阶段,包括:

    4.如权利要求3所述的动力电池健康状态实时计算方法,其特征在于,所述基于所述实时充电量与所述基准充电量,判断所述候选充电阶段是否为目标充电阶段,包括:

    5.如权利要求4所述的动力电池健康状态实时计算方法,其特征在于,所述基于所述实时充电量与所述基准充电量,确定充电量衰减率,包括:

    6.如权利要求1所述的动力电池健康状态实时计算方法,其特征在于,所述基于所述电池在每个所述目标充电阶段的充电量衰减率,确定所述电池的健康状态,包括:

    7.如权利要求1所述的动力电池健康状态实时估计方法,其特征在于,所述基于所述电池在每个所述目标充电阶段的充电量衰减率,确定所述电池的健康状态,包括:

    8.如权利要求1所述的动力电池健康状态实时估计方法,其特征在于,所述获取电池在当前充电过程中的多个充电阶段的实时数据,包括:

    9.如权利要求8所述的动力电池健康状态实时估计方法,其特征在于,所述预设条件至少包括:

    10.如权利要求1所述的动力电池健康状态实时估计方法,其特征在于,基于所述电池的电压确定多个所述充电阶段。

    11.如权利要求10所述的动力电池健康状态实时计算方法,其特征在于,所述基于所述电池的电压确定多个所述充电阶段,包括:

    12.如权利要求1所述的动力电池健康状态实时计算方法,其特征在于:所述基准平均温度为所述电池在第一次充电时相同充电阶段的平均温度,所述基准充电量为所述电池在第一次充电时相同充电阶段的充电量。

    13.如权利要求1所述的动力电池健康状态实时计算方法,其特征在于:所述充电量由安时积分法获得。

    14.一种动力电池健康状态实时计算装置,其特征在于:包括数据获取模块、判断模块和计算模块;

    15.一种存储介质,其特征在于:存储有若干计算机指令,用于执行计算权利要求1-13中任一项所述的动力电池健康状态实时计算方法。


    技术总结
    本发明涉及动力电池管理控制领域,具体涉及一种动力电池健康状态实时计算方法、装置及存储介质。本发明方法通过在电池充电过程中,获取电池的在历经的充电阶段中的实际平均温度和实际充电量,再将实际平均温度和实际充电量与相同充电阶段的基准平均温度和基准充电量对比,来获取目标充电阶段,再根据目标充电阶段的实际充电量与基准充电量,来计算目标充电阶段的充电量衰减率,最后由此确定电池的健康状态。这种以电池先前某一次充电时的充电量为基准,在电池后续经历相对温差较小且处于相同的充电阶段时,通过对比充电量的不同,进而计算动力电池健康状态的方法,不需要增加额外的硬件,在线进行计算,提升了电池SOH评估的准确度。

    技术研发人员:李晓芳,李振强,李来宝
    受保护的技术使用者:联合汽车电子有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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