一种基于充电压降的SOH估算方法与流程

一种基于充电压降的soh估算方法
技术领域
1.本发明属于电池领域，更具体地，涉及一种基于充电压降的soh估算方法。


背景技术：

2.随着纯电动汽车及插电式混合动力汽车的迅速增长，提高整车的动力性能、保证续驶里程及安全性能成为电池管理系统发展的核心技术，其中电池健康状态soh(state of charge)是与以上关键性能密切相关的重要参数。实时获取电池系统的soh，可以提高整车控制性能；提前预测整车续驶里程；提高bms中与soh相关的算法精度，如soc估算、均衡策略制定等；同时还能根据当前soh提前告知用户及时更换电池，提高安全性能等。
3.目前对soh估算的方法主要包括定义法、等效电流模型法、电化学模型法和内阻法。定义法是对电池进行满充满放测试，但频繁的充放对电池也会造成一定的衰减；等效电流模型法可实现在线估算，但预测精度低；电化学模型法是将多种老化因素输入模型，综合多种因素对电池容量衰减进行估算，估算精度高，但目前只应用与实验室阶段，且受制于电池种类、型号、材料和设计等因素；内阻法是通过内阻与soh的关系进行估算，对模型参数精度要求较高，其中一个或多个参数变化会导致估算结果偏差较大，并且受整车使用条件、环境影响较大。
4.因此，期待发明一种soh估算方法，能够有效解决以上四种soh估算方法的缺点。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种soh估算方法，以解决以上四种soh估算方法的缺点。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种基于充电压降的soh估算方法，包括如下步骤：
7.步骤1：分别采集电池在不同soh阶段、不同充电温度t及相同充电倍率下充电结束后静置预设时间的压降
△
u；
8.步骤2：建立所述充电温度t、所述压降
△
u与所述soh之间的函数关系
△
u＝f(t,soh)；
9.步骤3：采集待测电池在充电结束后静置所述预设时间的实际压降
△
u1和充电结束时刻的充电温度t1；
10.步骤4：将所述实际压降
△
u1和所述充电温度t1代入所述函数关系中，得到所述待测电池当前的soh。
11.可选地，所述函数关系为：
12.△
u＝a b*soh，其中，a和b是与所述充电温度t有关的量。
13.可选地，在所述步骤2中，基于采集的所述充电温度t、所述压降
△
u与所述soh，通过数值拟合确定a和b与所述充电温度t之间的关系。
14.可选地，a＝a1 a2*t a3*t2，
15.b＝b1 b2*t b3*t2，
16.其中，a1、a2、a3、b1、b2和b3为拟合常数。
17.可选地，
△
u＝u1-u2，u1为充电截止电压，u2为充电结束后电池静置预设时间的电压。
18.可选地，所述不同soh阶段对应的soh值范围为60～100％。
19.可选地，所述充电温度t的范围为-10℃～45℃。
20.可选地，在所述充电温度t的范围内，以2℃～20℃的温差为步长，分别采集电池在不同soh阶段、不同充电温度t及相同充电倍率下充电结束后静置预设时间的压降
△
u。
21.可选地，所述充电倍率的范围为0.2～4c。
22.可选地，在所述步骤1之前还包括：
23.确定充电方法，所述充电方法为恒流充电。
24.本发明的有益效果在于：
25.在锂离子电池的实际应用中，锂离子电池在充电结束后，由于去极化作用使得电压下降，电池在不同寿命阶段，极化作用不同，电池衰减越严重，极化作用越大，进而电池充电后的压降也就越大；分别采集电池在不同soh阶段、不同充电温度t及相同充电倍率下充电结束后静置预设时间的压降
△
u并建立充电温度t、压降
△
u与soh之间的函数关系
△
u＝f(t,soh)，采集待测电池在充电结束后静置预设时间的实际压降
△
u1和充电结束时刻的充电温度t1，将实际压降
△
u1和充电温度t1代入函数关系中，得到待测电池当前的soh，因此，通过基于充电压降的soh估算方法得到soh估值预测精度较高。
26.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
27.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
28.图1示出了根据本发明的一个实施例的基于充电压降的soh估算方法的流程图。
29.图2示出了根据本发明的一个实施例的基于充电压降的soh估算方法的a与充电温度t的关系图。
30.图3示出了根据本发明的一个实施例的基于充电压降的soh估算方法的b与充电温度t的关系图。
具体实施方式
31.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
32.根据本发明的一种基于充电压降的soh估算方法，包括如下步骤：
33.步骤1：分别采集电池在不同soh阶段、不同充电温度t及相同充电倍率下充电结束后静置预设时间的压降
△
u；
34.步骤2：建立充电温度t、压降
△
u与soh之间的函数关系
△
u＝f(t,soh)；
35.步骤3：采集待测电池在充电结束后静置预设时间的实际压降
△
u1和充电结束时刻的充电温度t1；
36.步骤4：将实际压降
△
u1和充电温度t1代入函数关系中，得到待测电池当前的soh。
37.具体地，在锂离子电池的实际应用中，锂离子电池在充电结束后，由于去极化作用使得电压下降，电池在不同寿命阶段，极化作用不同，电池衰减越严重，极化作用越大，进而电池充电后的压降也就越大；分别采集电池在不同soh阶段、不同充电温度t及相同充电倍率下充电结束后静置预设时间的压降
△
u并建立充电温度t、压降
△
u与soh之间的函数关系
△
u＝f(t,soh)，采集待测电池在充电结束后静置预设时间的实际压降
△
u1和充电结束时刻的充电温度t1，将实际压降
△
u1和充电温度t1代入函数关系中，得到待测电池当前的soh，因此，通过基于充电压降的soh估算方法得到soh估值预测精度较高。
38.进一步地，电池在充电结束后静置预设时间范围为大于等于1min，实际应用中，静置预设时间优选范围为5～30min。
39.在一个示例中，函数关系为：
40.△
u＝a b*soh，其中，a和b是与充电温度t有关的量。
41.在一个示例中，在步骤2中，基于采集的充电温度t、压降
△
u与soh，通过数值拟合确定a和b与所述充电温度t之间的关系。
42.具体地，数值拟合包括线性拟合和非线性拟合，根据实际情况，可灵活采取数值拟合方式。
43.在一个示例中，a＝a1 a2*t a3*t2，
44.b＝b1 b2*t b3*t2，
45.其中，a1、a2、a3、b1、b2和b3为拟合常数。
46.在一个示例中，
△
u＝u1-u2，u1为充电截止电压，u2为充电结束后电池静置预设时间的电压。
47.在一个示例中，不同soh阶段对应的soh值范围为60～100％。
48.在一个示例中，充电温度t的范围为-10℃～45℃。
49.具体地，充电温度t的范围为-10℃～45℃，但在实际应用中，充电温度t优选为10℃～45℃，具体的充电温度也可根据实际情况灵活选择。
50.在一个示例中，在充电温度t的范围内，以2℃～20℃的温差为步长，分别采集电池在不同soh阶段、不同充电温度t及相同充电倍率下充电结束后静置预设时间的压降
△
u。
51.在一个示例中，充电倍率的范围为0.2～4c。
52.具体地，充电倍率的范围为0.2～4c，在实际应用中，充电倍率的优选范围为1～2c。
53.在一个示例中，在步骤1之前还包括：
54.确定充电方法，充电方法为恒流充电。
55.具体地，充电方法可以为恒流充电，也可以选择电池厂商规定的充电策略。
56.实施例
57.如图1所示，一种基于充电压降的soh估算方法，包括如下步骤：
58.步骤1：分别采集电池在不同soh阶段、不同充电温度t及相同充电倍率下充电结束后静置预设时间的压降
△
u；
59.步骤2：建立充电温度t、压降
△
u与soh之间的函数关系
△
u＝f(t,soh)；
60.步骤3：采集待测电池在充电结束后静置预设时间的实际压降
△
u1和充电结束时刻的充电温度t1；
61.步骤4：将实际压降
△
u1和充电温度t1带入函数关系中，得到待测电池当前的soh。
62.具体地，步骤1：在充电温度t的范围10～45℃内，分别采集电池在不同soh阶段、不同充电温度t及相同充电倍率为1c下充电结束后静置预设时间为10min的压降
△
u；其中，充电温度t可选择10℃、25℃、35℃和40℃。
63.步骤2：建立充电温度t、压降
△
u与soh之间的函数关系
△
u＝a b*soh；
64.基于采集的充电温度t、压降
△
u与soh，通过数值拟合确定a和b与所述充电温度t之间的关系，如图2和3所示，其中，
65.a＝0.37532 0.01399*t-3.54309*10-4
*t2，
66.b＝-9.15857*10-4-2.45098*10-4
*t 4.84771*10-6
*t2；
67.将a和b的函数关系式带入
△
u＝a b*soh中得到：
68.△
u＝(0.37532 0.01399*t-3.54309*10-4
*t2)
69.(-9.15857*10-4-2.45098*10-4
*t 4.84771*10-6
*t2)*soh；
70.步骤3：采集待测电池在充电结束后静置预设时间的实际压降
△
u1和充电结束时刻的充电温度t1；
71.步骤4：将实际压降
△
u1和充电温度t1带入函数关系中，得到待测电池当前的soh。
72.综上所述，在锂离子电池的实际应用中，锂离子电池在充电结束后，由于去极化作用使得电压下降，电池在不同寿命阶段，极化作用不同，电池衰减越严重，极化作用越大，进而电池充电后的压降也就越大；分别采集电池在不同soh阶段、不同充电温度t及相同充电倍率下充电结束后静置预设时间的压降
△
u并建立充电温度t、压降
△
u与soh之间的函数关系
△
u＝f(t,soh)，采集待测电池在充电结束后静置预设时间的实际压降
△
u1和充电结束时刻的充电温度t1，将实际压降
△
u1和充电温度t1代入函数关系中，得到待测电池当前的soh，因此，通过基于充电压降的soh估算方法得到soh估值预测精度较高。
73.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。