电池健康状态评估方法及装置、终端设备、存储介质

技术领域

本发明涉及电池技术领域，更具体地，其涉及一种电池健康状态评估方法及装置、终端设备、存储介质。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、寿命长等优点，如今已经成为电子产品的主要储能组件。随着循环次数的增加，锂离子电池内部理化过程也随之变化，使锂离子电池容量和性能不断衰减，影响系统的运行效率，严重时甚至发生失效，造成安全事故。因此对电池健康状态(State of health,SOH)进行监视十分必要。

在现有技术中，需要在电池完全放空的情况下测量电池到完全充满状态下充入的实际电荷量，计算实际电荷量与初始电荷量的比值，以作为电池健康状态。

但是，对电池进行完全放空以及完全充满会导致电池的寿命减短，且电池很难完全放空与完全充满，现有技术计算电池健康状态的方法存在很大的局限性。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何评估电池健康状态，以能够更加方便、准确地得到电池健康状态。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电池健康状态评估方法，所述电池健康状态评估方法包括：获取待评估电池在充电阶段内的状态数据，所述状态数据包括在多个采集时刻的充电电流的电流值；获取所述充电阶段的充电持续时长；根据所述充电持续时长以及待评估电池在所述充电阶段内的状态数据计算所述待评估电池在所述充电阶段充入的预估电荷量；利用所述预估电荷量确定所述待评估电池的电池健康状态。

可选地，所述充电阶段为恒压充电阶段，所述获取所述充电阶段的充电持续时长包括：根据在所述多个采集时刻的所述充电电流的电流值进行曲线拟合，以得到电流曲线，所述电流曲线用于表示恒压充电阶段中各个时刻的充电电流在时间上的变化关系；在所述电流曲线中确定目标电流值对应的时刻，以作为充电结束时刻；确定充电开始时刻，所述充电开始时刻为所述待评估电池的电池电压值达到目标电压值的最早时刻，或，所述电池电压值不再发生变化的最早时刻；根据所述充电开始时刻和所述充电结束时刻确定所述充电持续时长。

可选地，所述根据所述充电持续时长以及待评估电池在所述充电阶段内的状态数据计算所述待评估电池在所述充电阶段充入的预估电荷量包括：利用所述充电持续时长对所述电流曲线进行积分，以得到所述预估电荷量。

可选地，所述待评估电池的状态数据还包括温度，所述利用所述预估电荷量确定所述待评估电池的电池健康状态包括：确定所述待评估电池在所述充电阶段的平均温度；根据所述平均温度与温度补偿系数的映射关系确定所述平均温度对应的温度补偿系数；利用所述温度补偿系数对所述预估电荷量进行补偿，以得到调节电荷量；根据所述调节电荷量与所述待评估电池的电池健康状态之间的映射关系确定所述调节电荷量对应的所述待评估电池的电池健康状态。

可选地，所述利用所述预估电荷量确定所述待评估电池的电池健康状态包括：根据所述预估电荷量与所述待评估电池的电池健康状态之间的映射关系确定所述预估电荷量对应的所述待评估电池的电池健康状态。

可选地，确定所述预估电荷量所处的预设电荷量范围，所述预估电荷量所处第一预设电荷量和第二预设电荷量之间，所述预估电荷量大于所述第一预设电荷量且小于所述第二预设电荷量；计算得到所述预估电荷量和所述第二预设电荷量的第一差值，并将所述第一差值与调节比例的积作为调节电池健康状态，所述调节比例为第二差值与第三差值的比值，所述第二差值为所述第一预设电荷量对应的健康状态和所述第二预设电荷量对应的健康状态的差值，所述第三差值为所述第一预设电荷量和所述第二预设电荷量的差值；计算所述调节电池健康状态与所述第二预设电荷量对应的健康状态的和，以作为所述待评估电池的电池健康状态。

可选地，所述待评估电池为锂离子电池。

本发明还公开一种电池健康状态评估装置，所述电池健康状态评估装置包括：第一获取模块，用于获取待评估电池在充电阶段内的状态数据，所述状态数据包括在多个采集时刻的充电电流的电流值；第二获取模块，用于获取所述充电阶段的充电持续时长；预估模块，用于根据所述充电持续时长以及待评估电池在所述充电阶段内的状态数据计算所述待评估电池在所述充电阶段充入的预估电荷量；计算模块，用于利用所述预估电荷量确定所述待评估电池的电池健康状态。

本发明还公开一种终端设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述任一种所述电池健康状态评估方法的步骤。

本发明还公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质，所述计算机程序被处理器运行时执行上述任一种所述电池健康状态评估方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明提出一种电池健康状态评估方法，通过获取待评估电池在充电阶段内多个采集时刻的充电电流的电流值，确定充电阶段的充电持续时长，并根据充电持续时长以及待评估电池在充电阶段内的状态数据计算待评估电池在充电阶段充入的预估电荷量，利用预估电荷量确定待评估电池的电池健康状态。本发明实施例利用电池充电阶段具有恒压阶段的特性，将充电阶段内的状态数据作为评估电池健康状态的参数。本发明技术方案将充电阶段内充入的预估电荷量作为评估参数，可以无需测量完全放空至完全充满时所充入的电荷量，仅用部分时间段的电荷量即可确定准确的电池健康状态，大大提升了计算电池健康状态的实用性与便捷性。

进一步地，状态数据中还包括充电阶段内的温度，考虑到温度对预估电荷量的影响，利用平均温度对应的温度补偿系数对预估电荷量进行调整，以得到调节电荷量。利用调节电荷量进行电池健康状态的计算，可以避免温度带来的误差，使得到的电池健康状态更为准确。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电池健康状态评估方法的整体流程图；

图2是锂离子电池充电过程的阶段示意图；

图3是本发明实施例提供的一种电池健康状态评估装置的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有技术中，需要在电池完全放空的情况下测量电池到完全充满状态下充入的实际电荷量，计算实际电荷量与初始电荷量的比值，以作为电池健康状态。但是，对电池进行完全放空以及完全充满会导致电池的寿命减短，且电池很难完全放空与完全充满，现有技术计算电池健康状态的方法存在很大的局限性。

本发明中，通过获取待评估电池在充电阶段内多个采集时刻的充电电流的电流值，确定充电阶段的充电持续时长，并根据充电持续时长以及待评估电池在充电阶段内的状态数据计算待评估电池在充电阶段充入的预估电荷量，利用预估电荷量确定待评估电池的电池健康状态。本发明实施例利用电池充电阶段具有恒压阶段的特性，将充电阶段内的状态数据作为评估电池健康状态的参数。本发明技术方案将充电阶段内充入的预估电荷量作为评估参数，可以无需测量完全放空至完全充满时所充入的电荷量，仅用部分充电时间段的电荷量即可确定准确的电池健康状态，大大提升了计算电池健康状态的实用性与便捷性。

进一步地，状态数据中还包括充电阶段内的温度，考虑到温度对预估电荷量的影响，利用平均温度对应的温度补偿系数对预估电荷量进行调整，以得到调节电荷量。利用调节电荷量进行电池健康状态的计算，可以避免温度带来的误差，使得到的电池健康状态更为准确。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

图1是本发明实施例提供的一种电池健康状态评估方法的整体流程图。

在具体实施中，下述步骤101至步骤104所记载的电池健康状态评估方法可以用于终端设备中。上述步骤具体可以由终端设备来执行，也可以由终端设备中具有数据处理功能的芯片所执行，也可以由终端设备中包含有数据处理功能的模组来执行。

具体地，如图1所示，电池健康状态评估方法可以包括以下步骤：

在步骤101中，获取待评估电池在充电阶段内的状态数据；

在步骤102中，获取所述充电阶段的充电持续时长；

在步骤103中，根据所述充电持续时长以及待评估电池在所述充电阶段内的状态数据计算所述待评估电池在所述充电阶段充入的预估电荷量；

在步骤104中，利用所述预估电荷量确定所述待评估电池的电池健康状态。

在具体实施方式中，本发明实施例所称的待评估电池为锂离子电池，也可以称为锂电池。待评估电池也可以是其他具有恒压充电阶段的电池，本申请对此不作限制。

在步骤101的具体实施方式中，终端设备获取待评估电池在充电阶段内的状态数据，状态数据包括在多个采集时刻的充电电流的电流值。具体地，可以在待评估电池开始充电时对待评估电池的状态数据进行采集，直至充电结束，以获取到待评估电池的状态数据。状态数据的采集时刻间隔可以是预设间隔。例如，可以每秒采集一次待评估电池的状态数据。

在步骤102的具体实施方式中，利用获取的状态数据确定充电阶段的充电持续时长。如图2所示，图2示出了待评估电池在不同时间上充电电流与电池电压的变化关系。其中，横坐标表示时间，曲线1表示充电电流在不同时间上的变化关系，曲线2表示电池电压在不同时间上的变化关系。

充电阶段包括预充电阶段、恒流充电阶段与恒压充电阶段，在预充电阶段中，充电电流的电流值不变，电池电压的电压值缓慢上升；在恒流充电阶段中，充电电流的电流值恒定，而电池电压的电压值持续上升；在恒压充电阶段中，电池电压的电压值恒定，而充电电流持续下降。

在本实施例中，充电持续时长是指恒压充电阶段的充电持续时长。

在具体实施方式中，当充电阶段为恒压充电阶段时，获取到的状态数据为待评估电池在恒压充电阶段的状态数据。可以利用多个采集时刻的充电电流的电流值进行曲线拟合，以得到恒压充电阶段内完整的电流曲线，采集到的电流值数据集为P

在一个具体的实施例中，可以采用最小二乘法对采样电流值P

I(t)＝a

其中，I(t)为拟合得到的拟合函数，a

拟合函数I(t)与采样集P

拟合得到的电流曲线I(t)中的各项系数a

根据上式可以得到：

/>

将上式转换为矩阵形式可以得到：

X×A＝Y(5)

其中，

根据上述公式即可求得矩阵A，以确定公式1中的待确定系数。

请参考图2，在得到确定的恒压充电阶段的电流曲线I(t)后，可以根据电流曲线I(t)确定目标电流值对应的时刻，以作为充电结束时刻，即时刻C为充电结束时刻。目标电流值表示充电结束时的充电电流的电流值，目标电流值可以是恒压充电阶段中充电电流的最小值，也即I(t)的一阶偏导约等于0时对应的时刻为充电结束时刻。作为恒压充电终止条件，取值范围可以根据锂电池自耗电实际情况作具体调整。

请参考图2，在具体实施方式中，确定待评估电池的充电开始时刻，充电开始时刻为恒压充电阶段的开始时刻，即时刻B为充电开始时刻。具体地，充电开始时刻为待评估电池的电池电压值达到目标电压值的最早时刻，或，电池电压值不再发生变化的最早时刻。目标电压值为待评估电池的最大电池电压的电压值，可以从待评估电池的出厂参数中得到。

进一步地，根据充电开始时刻和充电结束时刻可以确定充电持续时长。由于锂离子电池的特性，恒压充电阶段的工况处于一致稳定状态，利用恒压充电阶段进行电池健康状态的计算，可以降低对测量环境的要求，并且不需要获取整个充电过程中的所有数据，大大提升了计算电池健康状态的效率。

需要说明的是，可以使用最小二乘法进行电流曲线的拟合，也可以采用其他方法进行电流曲线的拟合，关于曲线拟合的方法可以根据实际情况选择，本申请对此不作限制。

在步骤103的具体实施方式中，利用充电持续时长对电流曲线I(t)进行积分，以得到待评估电池在恒压充电阶段充入的预估电荷量。预估电荷量可以根据以下公式进行计算：

其中，Q

在步骤104的具体实施方式中，获取预估电荷量与待评估电池的电池健康状态之间的映射关系，根据预估电荷量确定预估电荷量对应的待评估电池的电池健康状态。预估电荷量与待评估电池的电池健康状态之间的映射关系可以由待评估电池的出厂参数中获取，也可根据同批次锂电池进行测量获取，本申请对此不作限制。

在一个非限制的实施例中，可以先根据预估电荷量与待评估电池的电池健康状态之间的映射关系确定预估电荷量所处的预设电荷量范围，预估电荷量所处第一预设电荷量和第二预设电荷量之间，第一预设电荷量小于预估电荷量，第二预设电荷量大于预估电荷量。

进一步地，计算得到预估电荷量和第二预设电荷量的第一差值，并计算得到第一差值与调节比例的积，以作为调节电池健康状态，调节比例为第二差值占第三差值的比值，第二差值为第一预设电荷量对应的健康状态和第二预设电荷量对应的健康状态的差值，第三差值为第一预设电荷量和第二预设电荷量的差值。计算调节电池健康状态与第二预设电荷量对应的健康状态的和，以作为待评估电池的电池健康状态。

在一个具体的实施例中，恒压充电阶段充入的预估电荷量与待评估电池的电池健康状态的映射关系如表1所示：

表1

若预估电荷量为174mAh，确定174mAh所处的范围为170.08mAh至176.8mAh，并确定170.08mAh对应的SOH为96％，176.8mAh对应的SOH为94％。计算得到174mAh与176.8mAh的第一差值，并将第一差值与调节比例的积作为调节电池健康状态，调节比例为

进一步地，计算调节电池健康状态与176.8mAh对应的SOH的和，以作为待评估电池的电池健康状态。

具体可以采用以下公式计算预估电荷量为174mAh时对应的SOH：

其中，SOH

在一个非限制性的实施例中，步骤101中获取到的电池状态数据还包括各个采集时刻的温度。由于锂离子电池的性能容易收到温度的影响，因此可以利用温度补偿系数对预估电荷量进行补偿，使得到的电池健康状态更加准确。具体地，可以利用电池状态数据确定待评估电池在充电阶段的平均温度，根据平均温度与温度补偿系数的映射关系确定平均温度对应的温度补偿系数。平均温度与温度补偿系数的映射关系可以根据待评估电池的出厂参数得到。

进一步地，利用温度补偿系数对预估电荷量进行补偿，以得到调节电荷量。调节电荷量可以利用以下公式计算：

其中，k为温度补偿系数，Q

在一个具体的实施例中，平均温度与温度补偿系数的映射关系如表2所示：

表2

若待评估电池在充电阶段的平均温度为30℃，处于25℃至40℃之间，可以采用以下公式计算待评估电池的平均温度为30℃时对应的温度补偿系数：

其中，k

需要说明的是，在出厂参数中设置的温度补偿系数不同时，对预估电荷量进行补偿的方式也不同，对预估电荷量进行补偿的方式可以根据实际情况进行选择，本申请对此不作限制。

在具体实施方式中，可以在得到调节电荷量后根据调节电荷量与待评估电池的电池健康状态之间的映射关系确定调节电荷量对应的待评估电池的电池健康状态。

在一个具体的实施例中，调节电荷量与待评估电池的电池健康状态的映射关系如表3所示：

表3

若调节电荷量为174mAh，可以采用以下公式计算调节电荷量为174mAh时对应的SOH：

其中，SOH

在本发明实施例中，通过获取得到的恒压充电阶段内在不同采集时刻的充电电流的电流值进行曲线拟合，可以得到能够反映恒压充电阶段中各个时刻的充电电流在时间上的变化关系的电流曲线，利用电流曲线可以计算得到估计电荷量。无需对待评估电池由完全放空到完全充满所需的电荷量进行测量，只需要采集恒压充电阶段的部分状态数据即可确定准确的电池健康状态，大大提升了计算电池健康状态的实用性与便捷性。

在一种具体应用场景中，本发明实施例所称的终端设备可以是移动终端，例如手机、平板电脑等。此时，可以由移动终端执行电池健康状态评估方法。

在另一种具体应用场景中，本发明实施例所称的终端设备可以是新能源汽车。此时，可以由车载服务器执行电池健康状态评估方法。

如图3所示，本发明实施例还公开了一种电池健康状态评估装置。电池健康状态评估装置30包括：

第一获取模块301，用于获取待评估电池在充电阶段内的状态数据，所述状态数据包括在多个采集时刻的充电电流的电流值；

第二获取模块302，用于获取所述充电阶段的充电持续时长；

预估模块303，用于根据所述充电持续时长以及待评估电池在所述充电阶段内的状态数据计算所述待评估电池在所述充电阶段充入的预估电荷量；

计算模块304，用于利用所述预估电荷量确定所述待评估电池的电池健康状态。

在具体实施中，上述电池健康状态评估装置可以对应于终端设备中具有数据处理功能的芯片，例如SOC(System-On-a-Chip，片上系统)、数字信号处理芯片等；或者对应于终端设备中包括具有数据处理功能的芯片；或者对应于具有数据处理功能的模组，或者对应于终端设备。

关于所述电池健康状态评估装置30的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照图1中的相关描述，这里不再赘述。

关于上述实施例中描述的各个装置、产品包含的各个模块/单元，其可以是软件模块/单元，也可以是硬件模块/单元，或者也可以部分是软件模块/单元，部分是硬件模块/单元。例如，对于应用于或集成于芯片的各个装置、产品，其包含的各个模块/单元可以都采用电路等硬件的方式实现，或者，至少部分模块/单元可以采用软件程序的方式实现，该软件程序运行于芯片内部集成的处理器，剩余的(如果有)部分模块/单元可以采用电路等硬件方式实现；对于应用于或集成于芯片模组的各个装置、产品，其包含的各个模块/单元可以都采用电路等硬件的方式实现，不同的模块/单元可以位于芯片模组的同一组件(例如芯片、电路模块等)或者不同组件中，或者，至少部分模块/单元可以采用软件程序的方式实现，该软件程序运行于芯片模组内部集成的处理器，剩余的(如果有)部分模块/单元可以采用电路等硬件方式实现；对于应用于或集成于终端的各个装置、产品，其包含的各个模块/单元可以都采用电路等硬件的方式实现，不同的模块/单元可以位于终端内同一组件(例如，芯片、电路模块等)或者不同组件中，或者，至少部分模块/单元可以采用软件程序的方式实现，该软件程序运行于终端内部集成的处理器，剩余的(如果有)部分模块/单元可以采用电路等硬件方式实现。

本发明实施例还公开了一种存储介质，所述计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序运行时可以执行图1中所示方法的步骤。所述存储介质可以包括ROM、RAM、磁盘或光盘等。所述存储介质还可以包括非挥发性存储器(non-volatile)或者非瞬态(non-transitory)存储器等。

本发明实施例还公开了一种终端设备，所述终端设备可以包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时可以执行图1中所示方法的步骤。

本申请实施例中出现的“多个”是指两个或两个以上。

本申请实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本申请实施例中对设备个数的特别限定，不能构成对本申请实施例的任何限制。

应理解，本申请实施例中，所述处理器可以为中央处理单元(central processingunit，简称CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，简称DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

还应理解，本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory，简称ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，简称PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，简称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyEPROM，简称EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random accessmemory，简称RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的随机存取存储器(random access memory，简称RAM)可用，例如静态随机存取存储器(staticRAM，简称SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronousDRAM，简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rate SDRAM，简称DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，简称SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambus RAM，简称DR RAM)。

上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的；例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。