基于单点电压均衡策略的电芯SOH估计方法、装置和介质

技术领域

本发明涉及电芯SOH估计技术领域，尤其是涉及基于单点电压均衡策略的电芯SOH估计方法、装置和介质。

背景技术

电池的健康度(SOH，State of Health)，是指电池的当前容量与电池标称容量的比值。SOH以百分比的形式表现了当前电池存储电能的能力，随着电池的使用，电池在不断老化，SOH会逐渐降低，电池存储电能的能力逐渐下降。GB/T中规定，当动力电池的SOH低于80％时，就应该更换电池。

现有的电池SOH估计方法需要通过先验获得电芯不同工况不同老化程度的电芯表征特性作为参考基准，从而进行匹配，得到电池SOH估计结果。上述方法存在计算复杂、适用范围受限制、估计结果准确率低等缺陷。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于单点电压均衡策略的电芯SOH估计方法、装置和介质，不需要先验获得电芯不同工况不同老化程度的电芯表征特性，仅依据电池组当前的状态，便可获得所有电芯的健康状态。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于充电电压均衡策略的电芯SOH估计方法，用于电池组内各串联电芯的SOH估计，所述方法包括以下步骤：

在充电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时充满；

在放电过程中，确定所有串联电芯共同的放空时刻以及标准放电末端电压，将各个电芯在该放空时刻下的放电末端电压与所述标准放电末端电压所对应的放电数据对比，计算各电芯的未放空电芯容量，从而得到各电芯的实际容量，进而评估各个电芯的SOH。

进一步地，所述未放空电芯容量的计算过程包括：

根据所述标准放电末端电压所对应的放电电压数据，获取与各个电芯的放电末端电压相对应的电压点所在的放电时刻，作为放电差异初始时刻；

将标准放电末端电压所在的放电时刻，作为放电差异末端时刻；

根据放电差异初始时刻和放电差异末端时刻之间对应的放电电流数据，计算各电芯的未放空电芯容量。

进一步地，所述实际容量的计算过程包括：

根据所述标准放电末端电压所对应的放电电压数据，确定标准放电量；

将所述标准放电量与各电芯的未放空电芯容量相加，得到各电芯的实际容量。

本发明还提供一种基于放电电压均衡策略的电芯SOH估计方法，用于电池组内各串联电芯的SOH估计，所述方法包括以下步骤：

在放电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时放空；

在充电过程中，确定所有串联电芯共同的充满时刻以及标准充电末端电压，将各个电芯在该充满时刻下的充电末端电压与所述标准充电末端电压所对应的充电数据对比，计算各电芯的未充满电芯容量，从而得到各电芯的实际容量，进而评估各个电芯的SOH。

进一步地，所述未充满电芯容量的计算过程包括：

根据所述标准充电末端电压所对应的充电数据，获取与各个电芯的充电末端电压相对应的电压点所在的充电时刻，作为充电差异初始时刻；

将标准充电末端电压所在的充电时刻，作为充电差异末端时刻；

根据充电差异初始时刻和充电差异末端时刻之间对应的充电电流数据，计算各电芯的未充满电芯容量。

进一步地，所述实际容量的计算过程包括：

根据所述标准充电末端电压所对应的充电数据，确定标准充电量；

将所述标准充电量与各电芯的未充满电芯容量相加，得到各电芯的实际容量。

本发明还提供一种基于单点电压均衡策略的电芯SOH估计装置，用于电池组内各串联电芯的SOH估计，所述装置包括：基于充电电压均衡策略的电芯SOH估计模块或基于放电电压均衡策略的电芯SOH估计模块；

所述基于充电电压均衡策略的电芯SOH估计模块，被配置为：在充电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时充满；

在放电过程中，确定所有串联电芯共同的放空时刻以及标准放电末端电压，将各个电芯在该放空时刻下的放电末端电压与所述标准放电末端电压所对应的放电数据对比，计算各电芯的未放空电芯容量，从而得到各电芯的实际容量，进而评估各个电芯的SOH；

所述放电电压均衡策略的电芯SOH估计模块，被配置为：在放电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时放空；

在充电过程中，确定所有串联电芯共同的充满时刻以及标准充电末端电压，将各个电芯在该充满时刻下的充电末端电压与所述标准充电末端电压所对应的充电数据对比，计算各电芯的未充满电芯容量，从而得到各电芯的实际容量，进而评估各个电芯的SOH。

进一步地，所述基于充电电压均衡策略的电芯SOH估计模块包括：

充电电压均衡子模块，被配置为：在充电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时充满；

未放空电芯容量计算子模块，被配置为：根据所述标准放电末端电压所对应的放电电压数据，获取与各个电芯的放电末端电压相对应的电压点所在的放电时刻，作为放电差异初始时刻；将标准放电末端电压所在的放电时刻，作为放电差异末端时刻；根据放电差异初始时刻和放电差异末端时刻之间对应的放电电流数据，计算各电芯的未放空电芯容量；

第一电芯实际容量计算子模块，被配置为：根据所述标准放电末端电压所对应的放电电压数据，确定标准放电量；将所述标准放电量与各电芯的未放空电芯容量相加，得到各电芯的实际容量；

第一电芯SOH评估子模块，被配置为：根据各电芯的实际容量进行电芯SOH评估。

进一步地，所述基于放电电压均衡策略的电芯SOH估计模块包括：

放电电压均衡子模块，被配置为：在放电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时放空；

未充满电芯容量计算子模块，被配置为：根据所述标准充电末端电压所对应的充电数据，获取与各个电芯的充电末端电压相对应的电压点所在的充电时刻，作为充电差异初始时刻；将标准充电末端电压所在的充电时刻，作为充电差异末端时刻；根据充电差异初始时刻和充电差异末端时刻之间对应的充电电流数据，计算各电芯的未充满电芯容量；

第二电芯实际容量计算子模块，被配置为：根据所述标准充电末端电压所对应的充电数据，确定标准充电量；将所述标准充电量与各电芯的未充满电芯容量相加，得到各电芯的实际容量；

第二电芯SOH评估子模块，被配置为：根据各电芯的实际容量进行电芯SOH评估。

本发明还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上储存有计算程序，所述计算程序被处理器执行如上所述的方法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明方案不需要预先获取电芯在不同老化工况下的数据作为SOH估计的参考基准；仅依据电池组当前的状态，便可获得所有电芯的健康状态。

(2)本发明具备适用范围广的优点，不限电芯型号，不限电芯类型，可加快新产品迭代速度。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种基于充电电压均衡策略的电芯SOH估计方法的充电均衡过程示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种基于充电电压均衡策略的电芯SOH估计方法的电芯容量计算示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种基于单点电压均衡策略的电芯SOH估计方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

如图3所示，本实施例提供一种基于充电电压均衡策略的电芯SOH估计方法，用于电池组内各串联电芯的SOH估计，方法包括以下步骤：

S1：在充电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时充满/放空；

S2：在放电/充电过程中，确定所有串联电芯共同的放空时刻以及标准放电末端电压，将各个电芯在该放空时刻下的放电/充电末端电压与标准放电末端电压所对应的放电数据对比，计算各电芯的未放空/充满电芯容量，从而得到各电芯的实际容量，进而评估各个电芯的SOH。

未放空电芯容量的计算过程包括：

根据所述标准放电末端电压所对应的放电电压数据，获取与各个电芯的放电末端电压相对应的电压点所在的放电时刻，作为放电差异初始时刻；

将标准放电末端电压所在的放电时刻，作为放电差异末端时刻；

根据放电差异初始时刻和放电差异末端时刻之间对应的放电电流数据，计算各电芯的未放空电芯容量。

电池组中的电芯可以为相互并联或相互串联，本方案针对处于同一串联支路上的电芯共同进行电芯实际容量的估计。

实际容量的计算过程包括：

根据所述标准放电末端电压所对应的放电电压数据，确定标准放电量；

将所述标准放电量与各电芯的未放空电芯容量相加，得到各电芯的实际容量。

本实施例提供该方案的一种具体实施过程如下：

如图1所示，在充电过程中，根据串联电芯间的充电电压一致性，基于充电末端的电芯电压，计算均衡电量，通过均衡的方式，实现串联电芯同时充满；该均衡过程实现电芯充电数据由图1左图向图1右图的变换。

需要说明的是，本实施例中为了直观地体现充电数据的变换和后续的计算过程，将充电数据和放电数据均通过拟合曲线的形式加以描述和显示；实际计算过程中，可以直接根据充电数据和放电数据进行计算处理。

放电过程中，在均衡良好的前提下(如上图1右图所示，所有电芯同时充满)，则可以依据电芯放空时刻的状态，基于放电电压的一致性，估计其它未放空电芯的容量，如图2所示。

本实施过程中，以Cell#1电芯对应的放电曲线作为标准放电曲线，并计算出标准放电量，即Rack放电量，放电曲线包括电压-时间曲线和电流-时间曲线；

从标准放电曲线获取与Cell#2电芯的放电末端电压相对应的电压点，将对应的时刻作为放电差异初始时刻，将标准放电末端电压所在的放电时刻，作为放电差异末端时刻；根据对应的电流-时间曲线，计算Cell#2电芯的未放空电芯容量ΔAh。

Cell#2电芯的实际容量即为Rack放电量+未放空电芯容量ΔAh。

实施例2

本实施例提供一种基于放电电压均衡策略的电芯SOH估计方法，用于电池组内各串联电芯的SOH估计，方法包括以下步骤：

在放电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时放空；

在充电过程中，确定所有串联电芯共同的充满时刻以及标准充电末端电压，将各个电芯在该充满时刻下的充电末端电压与所述标准充电末端电压所对应的充电数据对比，计算各电芯的未充满电芯容量，从而得到各电芯的实际容量，进而评估各个电芯的SOH。

未充满电芯容量的计算过程包括：

根据所述标准充电末端电压所对应的充电数据，获取与各个电芯的充电末端电压相对应的电压点所在的充电时刻，作为充电差异初始时刻；

将标准充电末端电压所在的充电时刻，作为充电差异末端时刻；

根据充电差异初始时刻和充电差异末端时刻之间对应的充电电流数据，计算各电芯的未充满电芯容量。

实际容量的计算过程包括：

根据所述标准充电末端电压所对应的充电数据，确定标准充电量；

将所述标准充电量与各电芯的未充满电芯容量相加，得到各电芯的实际容量。

上述基于放电电压均衡策略的电芯SOH估计方法与实施例1中的基于充电电压均衡策略的电芯SOH估计方法的实施过程大体相同，不同点在于，将放电过程和充电过程进行了互换。

实施例3

以上是关于方法实施例的介绍，以下通过装置实施例，对本发明方案进行进一步说明。

本实施例提供一种基于单点电压均衡策略的电芯SOH估计装置，用于电池组内各串联电芯的SOH估计，装置包括：基于充电电压均衡策略的电芯SOH估计模块或基于放电电压均衡策略的电芯SOH估计模块；

基于充电电压均衡策略的电芯SOH估计模块，被配置为：在充电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时充满；

在放电过程中，确定所有串联电芯共同的放空时刻以及标准放电末端电压，将各个电芯在该放空时刻下的放电末端电压与标准放电末端电压所对应的放电数据对比，计算各电芯的未放空电芯容量，从而得到各电芯的实际容量，进而评估各个电芯的SOH；

放电电压均衡策略的电芯SOH估计模块，被配置为：在放电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时放空；

在充电过程中，确定所有串联电芯共同的充满时刻以及标准充电末端电压，将各个电芯在该充满时刻下的充电末端电压与标准充电末端电压所对应的充电数据对比，计算各电芯的未充满电芯容量，从而得到各电芯的实际容量，进而评估各个电芯的SOH。

优选的，基于充电电压均衡策略的电芯SOH估计模块包括：

充电电压均衡子模块，被配置为：在充电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时充满；

未放空电芯容量计算子模块，被配置为：从标准放电末端电压所对应的放电数据中，获取与各个电芯的放电末端电压相对应的电压点所在的放电时刻，作为放电差异初始时刻；将标准放电末端电压所在的放电时刻，作为放电差异末端时刻；根据放电差异初始时刻和放电差异末端时刻之间对应的放电电流数据，计算各电芯的未放空电芯容量；

第一电芯实际容量计算子模块，被配置为：根据标准放电末端电压所对应的放电数据，确定标准放电量；将标准放电量与各电芯的未放空电芯容量相加，得到各电芯的实际容量；

第一电芯SOH评估子模块，被配置为：根据各电芯的实际容量进行电芯SOH评估。

优选的，基于放电电压均衡策略的电芯SOH估计模块包括：

放电电压均衡子模块，被配置为：在放电过程中，对串联电芯进行均衡，实现各个串联电芯同时放空；

未充满电芯容量计算子模块，被配置为：从标准充电末端电压所对应的充电数据中，获取与各个电芯的充电末端电压相对应的电压点所在的充电时刻，作为充电差异初始时刻；将标准充电末端电压所在的充电时刻，作为充电差异末端时刻；根据充电差异初始时刻和充电差异末端时刻之间对应的充电电流数据，计算各电芯的未充满电芯容量；

第二电芯实际容量计算子模块，被配置为：根据标准充电末端电压所对应的充电数据，确定标准充电量；将标准充电量与各电芯的未充满电芯容量相加，得到各电芯的实际容量；

第二电芯SOH评估子模块，被配置为：根据各电芯的实际容量进行电芯SOH评估。

需要说明的是，本申请的装置具体内容和有益效果可参见上述方法实施例，在此不再赘述。

实施例4

本实施例提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上储存有计算程序，所述计算程序被处理器执行如实施例1和实施例2所述的方法。

在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。