一種電池健康度的判定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電池健康度的判定方法，包括以下步驟：以在線實(shí)時(shí)的方式獲取充電末期電池組中單體電池的電壓；以在線實(shí)時(shí)的方式計(jì)算出電壓最高的第一組單體電池編號(hào)，并進(jìn)行存儲(chǔ)；當(dāng)放電末期期間某單體電池的電壓小于一電壓閾值時(shí)，以在線實(shí)時(shí)的方式計(jì)算當(dāng)前電壓最低的第二組單體電池編號(hào)；比較所存儲(chǔ)的第一組單體電池編號(hào)和第二組單體電池編號(hào)，將第一組單體電池編號(hào)和第二組單體電池編號(hào)中編號(hào)相同的單體電池確定為相對(duì)于其它單體電池而言容量最小的單體電池。通過本發(fā)明提供的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛運(yùn)行時(shí)在線對(duì)電池健康度的動(dòng)態(tài)判定，在電池健康度過低時(shí)能夠提前預(yù)警，從而避免了對(duì)電池的過度使用，實(shí)現(xiàn)了電池使用的安全可靠。
【專利說明】一種電池健康度的判定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，具體地說，涉及一種電池健康度的判定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為電動(dòng)汽車動(dòng)力源的鋰離子動(dòng)力電池也得到了越來越廣泛地應(yīng)用。鋰離子電池在進(jìn)行安裝前需要進(jìn)行容量和內(nèi)阻的配組，但是在使用的過程中，鋰離子電池隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，因電池極片及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，電池的一致性會(huì)變差，出現(xiàn)個(gè)別單體電池的容量衰減較快或內(nèi)阻增加較大等現(xiàn)象。
[0003]在車輛的使用要求不變的情況下，隨著時(shí)間的推移，因?yàn)閱误w電池的容量衰減過快或內(nèi)阻增加過大，單體電池將無法滿足整車的能量要求。此時(shí)，為了滿足車輛的使用要求，單體電池將出現(xiàn)過充或過放現(xiàn)象。而單體電池的過充或過放會(huì)進(jìn)一步地破壞單體電池的性能，出現(xiàn)惡性循環(huán)。
[0004]現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)只是對(duì)單體電池的電壓和溫度進(jìn)行檢測(cè)，以此作為電池保護(hù)的依據(jù)。但是這種方法無法滿足對(duì)單體電池的健康度進(jìn)行判定的要求，采用這種方法對(duì)電池的管理與使用仍是處于盲目的狀態(tài)。
[0005]根據(jù)以上問題，現(xiàn)在亟需一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電池健康度進(jìn)行動(dòng)態(tài)判定的方法，以此確保電池的使用安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種電池健康度的判定方法，其包括以下步驟:
[0007]S201、以在線實(shí)時(shí)的方式獲取充電末期電池組中單體電池的電壓；
[0008]S202、以在線實(shí)時(shí)的方式計(jì)算出電壓最高的第一組單體電池編號(hào)，并進(jìn)行存儲(chǔ)；
[0009]S203、當(dāng)放電末期期間某單體電池的電壓小于一電壓閾值時(shí)，以在線實(shí)時(shí)的方式計(jì)算當(dāng)前電壓最低的第二組單體電池編號(hào)；
[0010]S204、比較所存儲(chǔ)的所述第一組單體電池編號(hào)和所述第二組單體電池編號(hào)，將所述第一組單體電池編號(hào)和所述第二組單體電池編號(hào)中編號(hào)相同的單體電池確定為相對(duì)于其它單體電池而言容量最小的單體電池。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，上述電池健康度的判定方法還包括以下步驟:
[0012]S301、當(dāng)在用的電池組的剩余容量SOC在某范圍內(nèi)、放電電流大于一值且持續(xù)了一段時(shí)間時(shí)，以在線實(shí)時(shí)的方式記錄電池組中所有單體電池的當(dāng)前電壓值；
[0013]S302、根據(jù)記錄的當(dāng)前電壓值以在線實(shí)時(shí)的方式計(jì)算大電流放電期間單體電池中的最低電壓和平均電壓，并記錄最低電壓對(duì)應(yīng)的單體電池編號(hào)；
[0014]S303、基于最低電壓V。與平均電壓V1之間的偏差來確定內(nèi)阻最大的單體電池，并記錄相應(yīng)的編號(hào)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，上述電池健康度的判定方法還包括以下步驟:[0016]S205、將所述容量最小的單體電池的編號(hào)或內(nèi)阻最大的單體電池及對(duì)應(yīng)的故障代碼通過電池管理系統(tǒng)BMS經(jīng)由總線發(fā)送給整車控制器，以在線實(shí)時(shí)報(bào)告電池故障細(xì)節(jié)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電壓閾值為2.9伏。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電池剩余容量SOC在30% — 95%范圍內(nèi)時(shí)，記錄電池組中所有單體電池的當(dāng)前電壓值。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，放電電流大于100安培且持續(xù)了一段時(shí)間時(shí)，記錄電池組中所有單體電池的當(dāng)前電壓值。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述總線為CAN總線。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，基于最低電壓與平均電壓之間的相對(duì)偏差來確定內(nèi)阻最大的單體電池，其中，相對(duì)偏差RD =1 ()()%。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)一單體電池的最低電壓與平均電壓之間的相對(duì)偏差RD超過5%時(shí),確定所述單體電池為內(nèi)阻最大的單體電池。
[0023]本發(fā)明帶來了以下有益效果:采用本發(fā)明提供的方法，可以通過實(shí)時(shí)在線檢測(cè)電池的容量和/或內(nèi)阻狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)對(duì)電池健康度的動(dòng)態(tài)判定，在電池健康度過低時(shí)能夠提前預(yù)警，從而避免了車輛行駛中對(duì)電池的過度使用，實(shí)現(xiàn)了電池使用的安全可靠。
[0024]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單的介紹:
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的原理框圖；
[0027]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池健康度判定的流程圖；
[0028]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于電池內(nèi)阻進(jìn)行電池健康度判定的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下將結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明各實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0030]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的原理框圖。本實(shí)施例中，電池組為鋰電池。
[0031]如圖1所示，充電機(jī)101與電池組102連接，用于對(duì)電池組102進(jìn)行充電。電池102組還與電池管理系統(tǒng)(Battery Manage System，簡(jiǎn)稱為BMS) 104連接，BMS104能夠采集電池組102的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將采集到的參數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。同時(shí)，當(dāng)需要用到在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的參數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)，BMS104還能夠調(diào)用上述參數(shù)數(shù)據(jù)，并對(duì)該參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步地處理。BMS104根據(jù)對(duì)參數(shù)的判定，確定電池的健康度，同時(shí)將健康度欠佳的單體電池信息通過CAN總線以故障狀態(tài)的形式發(fā)送給整車控制器103，進(jìn)行報(bào)警提示。[0032]本發(fā)明根據(jù)電池在使用過程中的參數(shù)進(jìn)行分析，選取了電池容量作為判定電池健康度的依據(jù)，電池串聯(lián)成組后，整組電池容量的大小取決于電池組中容量最小的電池。記錄單體電池在電池組內(nèi)充放電末期電壓高低的程度，如果某單體電池在充電末期和放電末期同時(shí)出現(xiàn)，則判定該單體電池為電池組內(nèi)的容量短板電池。
[0033]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池健康度判定流程。
[0034]如圖2所示，首先在步驟S201中以在線實(shí)時(shí)的方式獲取充電末期電池組中單體電池的電壓。因?yàn)殡姵亟M中各個(gè)單體電池級(jí)片以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異性，步驟S201中所獲取的單體電池的電壓也會(huì)存在差異，其具體表現(xiàn)為各個(gè)單體電池的電壓數(shù)值不同。
[0035]隨后，在步驟S202中對(duì)獲取到的單體電池的電壓進(jìn)行計(jì)算，以在線實(shí)時(shí)的方式得到當(dāng)前電壓最高的一組單體電池，該組單體電池稱為第一組單體電池，記錄第一組單體電池的編號(hào)并將該編號(hào)存儲(chǔ)在BMS的存儲(chǔ)器中。一組單體電池的數(shù)量例如可以5個(gè)，但本發(fā)明并不限于此。
[0036]車輛運(yùn)行的過程中，電池組持續(xù)放電，當(dāng)放電末期期間某單體電池的電壓小于一電壓閾值時(shí)，在步驟S203中以在線實(shí)時(shí)的方式計(jì)算當(dāng)前電壓最低的一組單體電池，該組單體電池稱為第二組單體電池，記錄第二組單體電池的編號(hào)。在本實(shí)施例中，上述電壓閾值為
2.9伏，在其他實(shí)施例中，該電壓閾值可以根據(jù)電池組的狀況設(shè)定為其他合理值。
[0037]最后在步驟S204中，將上述第一組單體電池的編號(hào)與第二組單體電池的編號(hào)進(jìn)行比較，如果在兩組單體電池中存在編號(hào)相同的單體電池，則確定相對(duì)于其他單體電池而言，該同時(shí)出現(xiàn)在第一組單體電池和第二組單體電池中的單體電池的容量最小。此時(shí)判定該單體電池處于故障狀態(tài)，該單體電池的健康度不佳。
[0038]在本發(fā)明提供的另一實(shí)施例中，利用本方法還能夠在線實(shí)時(shí)地報(bào)告單體電池的故障細(xì)節(jié)。如圖2所示，其具體方式是在完成上述步驟S204比較得到容量最小的單體電池后，將該容量最小的單體電池編號(hào)及對(duì)應(yīng)的故障代碼通過BMS104經(jīng)由總線發(fā)送給整車控制器103，以在線實(shí)時(shí)地報(bào)告電池故障細(xì)節(jié)。在該實(shí)施例中，上述總線為CAN總線，在其他實(shí)施例中，上述總線可以采用其他總線形式，但無論采用何種總線形式，其均在本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
[0039]在基于電池容量對(duì)電池健康狀態(tài)進(jìn)行判定的同時(shí)，本發(fā)明還提供了 一種基于電池內(nèi)阻進(jìn)行電池健康度的判定的方法。此方法可以與基于電池容量來判斷電池健康狀態(tài)的方法結(jié)合使用，也可以單獨(dú)使用。
[0040]在電池上施加一定的電流，并使電池持續(xù)工作一定的時(shí)間，因?yàn)殡姵卮嬖趦?nèi)阻，所以電池在持續(xù)工作時(shí)間內(nèi)會(huì)存在壓降。因?yàn)殡姵亟M中各個(gè)單體電池的內(nèi)阻存在差異性，所以在電池組持續(xù)放電后，各個(gè)單體電池的壓降也會(huì)存在差異。通過對(duì)單體電池的壓降來判定對(duì)應(yīng)單體電池內(nèi)阻，當(dāng)單體電池的壓降偏差大于某一值時(shí)，則判定該單體電池的內(nèi)阻過大，健康度過低。
[0041]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于電池內(nèi)阻進(jìn)行電池健康度判定的流程。
[0042]如圖3所示，在步驟S301中，在用的電池組的剩余容量(State of Charge，簡(jiǎn)稱為S0C)在某范圍內(nèi)、放電電流大于一值且持續(xù)了一端時(shí)間后，以在線實(shí)時(shí)的方式記錄該電池組中所有單體電池的當(dāng)前電壓值。本實(shí)施例中，將電池組SOC控制在30%?95%內(nèi)進(jìn)行大電流放電隨后記錄所有單體電池的當(dāng)前電壓。在優(yōu)選實(shí)施例中該大電流放電過程的放電電流大于IOOA且持續(xù)時(shí)間大于5s，該持續(xù)時(shí)間優(yōu)選地為5?10s。需要說明的是，本實(shí)施例中選取的電池組SOC范圍、放電電流值和放電持續(xù)時(shí)間均是以磷酸鐵鋰電池為例而采用的值，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，根據(jù)使用的單體電池的不同，上述參數(shù)還可以設(shè)定為其他合理值。
[0043]根據(jù)所記錄的所有單體電池的當(dāng)前電壓以在線實(shí)時(shí)的方式計(jì)算得到進(jìn)行大電流放電后所有單體電池的最低電壓Vtl和平均電壓V1，并記錄最低電壓Vtl對(duì)應(yīng)的單體電池的編號(hào)，如圖3所示，此過程在步驟S302中完成。
[0044]隨后在步驟S303中，基于最低電壓V。與平均電壓V1之間的相對(duì)偏差來確定內(nèi)阻最大的單體電池，并記錄相應(yīng)的單體電池編號(hào)。本實(shí)施例中，上述相對(duì)偏差由以下公式計(jì)算得到:
[0045]= 100%
[0046]其中，RD表示最低電壓Vtl與平均電壓V1之間的相對(duì)偏差。
[0047]得到相對(duì)偏差RD后，通過RD的數(shù)值大小來確定單體電池的健康度。本實(shí)施例中，當(dāng)RD > 5%時(shí)，則判定該單體電池內(nèi)阻過大，單體電池的健康度不佳。需要說明的是，本實(shí)施例中選取的RD閾值是根據(jù)本實(shí)施例的情況而選取的，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，根據(jù)使用的單體電池的不同，RD閾值還可以設(shè)定為其他合理值。
[0048]在本發(fā)明提供的上述基于電池內(nèi)阻進(jìn)行電池健康度判定方法的另一實(shí)施例中，利用該方法還能夠在線報(bào)告故障細(xì)節(jié)。如圖3所示，其具體方式是在完成上述步驟S303計(jì)算得到最低電壓Vtl與平均電壓V1之間的相對(duì)偏差RD后，將該相對(duì)偏差RD最大的單體電池的編號(hào)及對(duì)應(yīng)的故障代碼通過BMS104經(jīng)由總線發(fā)送給整車控制器103，以在線報(bào)告電池故障細(xì)節(jié)。在該實(shí)施例中，上述總線為CAN總線，在其他實(shí)施例中，還可以采用其他總線形式，但無論采用何種總線形式，其均在本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
[0049]雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】?jī)?nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電池健康度的判定方法，其特征在于，包括以下步驟: 5201、以在線實(shí)時(shí)的方式獲取充電末期電池組中單體電池的電壓； 5202、以在線實(shí)時(shí)的方式計(jì)算出電壓最高的第一組單體電池編號(hào)，并進(jìn)行存儲(chǔ)； 5203、當(dāng)放電末期期間某單體電池的電壓小于一電壓閾值時(shí)，以在線實(shí)時(shí)的方式計(jì)算當(dāng)前電壓最低的第二組單體電池編號(hào)； 5204、比較所存儲(chǔ)的所述第一組單體電池編號(hào)和所述第二組單體電池編號(hào)，將所述第一組單體電池編號(hào)和所述第二組單體電池編號(hào)中編號(hào)相同的單體電池確定為相對(duì)于其它單體電池而言容量最小的單體電池。
2.如權(quán)利要求1所述的電池健康度的判定方法，其特征在于，還包括以下步驟: 5301、當(dāng)在用的電池組的剩余容量SOC在某范圍內(nèi)、放電電流大于一值且持續(xù)了一段時(shí)間時(shí)，以在線實(shí)時(shí)的方式記錄電池組中所有單體電池的當(dāng)前電壓值； 5302、根據(jù)記錄的當(dāng)前電壓值以在線實(shí)時(shí)的方式計(jì)算大電流放電期間單體電池中的最低電壓和平均電壓，并記錄最低電壓對(duì)應(yīng)的單體電池編號(hào)； 5303、基于最低電壓Vtl與平均電壓V1之間的偏差來確定內(nèi)阻最大的單體電池，并記錄相應(yīng)的編號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的電池健康度的判定方法，其特征在于，還包括以下步驟: 5205、將所述容量最小的單體電池的編號(hào)或內(nèi)阻最大的單體電池及對(duì)應(yīng)的故障代碼通過電池管理系統(tǒng)BMS經(jīng)由總線發(fā)送給整車控制器，以在線實(shí)時(shí)地報(bào)告電池故障細(xì)節(jié)。
4.如權(quán)利要求1所述的電池健康度的判定方法，其特征在于，所述電壓閾值為2.9V。
5.如權(quán)利要求1所述的電池健康度的判定方法，其特征在于，電池剩余容量SOC在30% - 95%范圍內(nèi)時(shí)，記錄電池組中所有單體電池的當(dāng)前電壓值。
6.如權(quán)利要求1所述的電池健康度的判定方法，其特征在于，放電電流大于100安培且持續(xù)了一段時(shí)間時(shí)，記錄電池組中所有單體電池的當(dāng)前電壓值。
7.如權(quán)利要求3所述的電池健康度的判定方法，其特征在于，所述總線為CAN總線。
8.如權(quán)利要求1所述的電池健康度的判定方法，其特征在于，基于最低電壓與平均電壓之間的相對(duì)偏差來確定內(nèi)阻最大的單體電池，其中，相對(duì)偏差KD = 1 fl()% D
9.如權(quán)利要求8所述的電池健康度的判定方法，其特征在于，當(dāng)一單體電池的最低電壓與平均電壓之間的相對(duì)偏差RD超過5%時(shí)，確定所述單體電池為內(nèi)阻最大的單體電池。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK103487760SQ201310449409
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】劉進(jìn)程, 文健峰, 雷代良, 彭再武, 黃河, 呂永賓 申請(qǐng)人:湖南南車時(shí)代電動(dòng)汽車股份有限公司