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电池健康度确定方法、装置、设备以及存储介质

文献发布时间:2024-04-18 20:01:55


电池健康度确定方法、装置、设备以及存储介质

技术领域

本申请涉及电池充放电技术领域,尤其涉及一种电池健康度确定方法、装置、设备以及存储介质。

背景技术

近年来,随着诸如智能手机、笔记本电脑、电动汽车等电子设备的发展,设备内部的电池容量越来越大,充电速度越来越快。由于充电速度和电池的耐用程度、使用寿命往往呈负相关。如此,实时了解设备内部的电池健康度也是用户的重点关注点之一。

电池健康度作为电池使用过程中的重要状态参数,大部分的电池健康度是基于电池的最大可用容量(Qmax)来表征的,而且电池健康度会随着电池的使用不断降低。但是已有的电池健康度方案并不完善,导致电子设备难以获得并显示准确的电池健康度。

发明内容

本申请提出一种电池健康度确定方法、装置、设备以及存储介质,可以提高电池健康度的计算准确度,进而提升电子设备的使用性能。

为达到上述目的,本申请的技术方案是这样实现的:

第一方面,本申请实施例提供了一种电池健康度确定方法,该方法包括:

在待测电池的充电过程中,确定待测电池的状态参数;

在状态参数满足第一条件时,触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,并确定包含阶跃变化的第一电流信号和第一电压信号;

基于第一电流信号和第一电压信号确定待测电池在第一频率下的第一阻抗值;

基于第一阻抗值,确定待测电池的目标健康度。

第二方面,本申请实施例提供了一种电池健康度确定装置,电池健康度确定装置包括确定单元、触发单元和计算单元,其中:

确定单元,配置为在待测电池的充电过程中,确定待测电池的状态参数;

触发单元,配置为在状态参数满足第一条件时,触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,并确定包含阶跃变化的第一电流信号和第一电压信号;

计算单元,配置为基于第一电流信号和第一电压信号确定待测电池在第一频率下的第一阻抗值;以及基于第一阻抗值,确定待测电池的目标健康度。

第三方面,本申请实施例提供了一种电子设备,电子设备包括存储器和处理器,其中:

存储器,用于存储能够在处理器上运行的计算机程序;

处理器,用于在运行计算机程序时,执行如第一方面所述的方法。

第四方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机程序,计算机程序被至少一个处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

本申请实施例所提供的一种电池健康度确定方法、装置、设备以及存储介质,在待测电池的充电过程中,确定待测电池的状态参数;在状态参数满足第一条件时,触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,并确定包含阶跃变化的第一电流信号和第一电压信号;基于第一电流信号和第一电压信号确定待测电池在第一频率下的第一阻抗值;基于第一阻抗值,确定待测电池的目标健康度。这样,根据电池的低频阻抗特性来表征电池健康度,不仅改善了相关技术对电量计芯片的强依赖关系,而且在待测电池的状态参数满足第一条件时即可触发待测电池阻抗的计算,使得触发场景简单化;另外,本申请技术方案无需改变设备的硬件架构,采用软件控制充电曲线方式触发电流阶跃变化来进行电池阻抗的计算,然后将电池阻抗运用于电池健康度的确定,从而还提高了电池健康度的计算准确度,使得设备能够更准确地显示电池健康度,并且还能够匹配电池法规的相关要求,进而提高了设备的使用性能。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种电池健康度确定方法的流程示意图;

图2为一种快充策略的充电曲线示意图;

图3为一种电化学阻抗谱的阻抗曲线示意图;

图4为一种在不同循环次数下的电化学阻抗谱示意图;

图5为另一种在不同循环次数下的电化学阻抗谱示意图;

图6为一种电池的低频阻抗与健康度之间的映射关系示意图;

图7为一种在充电过程中进行低频阻抗计算的流程示意图;

图8为本申请实施例提供的另一种电池健康度确定方法的流程示意图;

图9为本申请实施例提供的又一种电池健康度确定方法的流程示意图;

图10为本申请实施例提供的又一种电池健康度确定方法的流程示意图;

图11为本申请实施例提供的又一种电池健康度确定方法的流程示意图;

图12为本申请实施例提供的又一种电池健康度确定方法的流程示意图;

图13为本申请实施例提供的一种电池健康度确定方法的总体架构示意图;

图14为本申请实施例提供的一种阶跃电流拉载方案的详细流程示意图;

图15为本申请实施例提供的一种阻抗计算与SOH映射方案的详细流程示意图;

图16为本申请实施例提供的一种拉载周期/频次设计方案的详细流程示意图;

图17为本申请实施例提供的一种防呆设计方案的详细流程示意图;

图18为本申请实施例提供的一种显示逻辑方案的详细流程示意图;

图19为本申请实施例提供的一种电池健康度确定装置的组成结构示意图;

图20为本申请实施例提供的一种电子设备的组成结构示意图;

图21为本申请实施例提供的另一种电子设备的组成结构示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容,下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述,所附附图仅供参考说明之用,并非用来限定本申请实施例。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的,不是旨在限制本申请。

在以下的描述中,涉及到“一些实施例”,其描述了所有可能实施例的子集,但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集,并且可以在不冲突的情况下相互结合。

还需要指出,本申请实施例所涉及的术语“第一第二第三”仅是用于区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序,可以理解地,“第一第二第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序,以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

近年来,手机的充电速度越来越快,各大厂商的中等机型的充电速度都突破了100瓦特(Watt,W),甚至一些厂商还发布了支持200W及以上快充速度的机型。但快充速度和电池的耐用程度、使用寿命往往呈负相关。提高快充速度,在手机端的电池上表现为增大充入电池的电流。电池在大电流充电过程中电极会发生极化,电极电位偏离平衡电位,极化电位与平衡电位的差为过电位。其中,负极过电位低于0V vs.Li/Li+时,负极表面会析出锂金属,损害电池健康,表现为生产副产物,电池阻抗增大,发热严重,控制不当可能引发热失控等安全事故。

因此,目前手机已经提出了电池健康度(State of health,SOH)的概念,用来表征电池在使用过程中的寿命情况。示例性地,一般以SOH=80%作为电池寿命终止的界限,SOH低于80%的电池性能不足以支撑正常的使用。目前大部分手机的电池健康度是用电池的最大可用容量(Qmax)来表征的,电池健康度会随着电池的使用而不断降低,因而市场上的电动汽车、智能手机、笔记本电脑、充电宝、移动电源等具有电池充放电功能的电子设备都会提供剩余电池健康度供用户参考,准确的剩余容量会提升用户的使用体验。

在相关技术中,目前手机上显示的电池健康度有两种获取方式:一种依靠电量计芯片提供,例如手机上用于计量电池荷电状态(State of Charge,SOC)、电池健康度SOH、电池充放电的循环次数(Cycle Count,CC)和相关过程状态的芯片来提供;另一种是手机的应用处理器(Application Processor,AP)端使用算法对Qmax进行获取和处理。在这里,两种方式都是以电池老化过程中Qmax的变化程度来表征SOH的衰减,使用手机AP端来处理是可以避免电量计芯片的SOH长时间不更新或更新跳变等异常情况。

在本申请实施例中,Qmax的计算方式可以为得到电池两个点的开路电压(OpenCircuit Voltage,OCV),通过比较两次充放电前后的放电深度(Depth of Discharge,DOD)和电流积分的容量,计算Qmax。当电池处于静置模式(Relax Mode)时,电量计芯片监测电池的开路电压OCV即可确定放电深度DOD,即DOD=f(OCV,T)。在这里,需要确定放电开始前的放电深度,记为DOD0。当进入Relax Mode10分钟后电量计芯片可以读取电池的开路电压OCV,查表DOD(OCV,T)确定DOD0。然后每隔100秒读一次电池的开路电压OCV,利用上式计算DOD。这样,每次DOD0更新时PassedCharge寄存器(电流积分)也需清零。其中,PassedCharge是当前充电或放电的累积容量,可以从电量计芯片直接获得。如果relax mode很快退出,那么没有有效的OCV测量,这时候可以使用下式和上一次更新的DOD1来计算当前DOD2,即DOD2=DOD1+PassedCharge/Qmax。当OCV电压足够稳定(dV/dt<4μV/s)或者relax mode超过5小时,则此时更新得到的DOD可以用更新Qmax,即Qmax=PassedCharg/(DOD2-DOD1)。

还需要说明的是,为了获得准确的Qmax,这里需要满足以下条件,Qmax才能更新。具体可以包括:

1)电芯温度不能超出[10℃,40℃];

2)两次更新的DOD对应的电流积分容量大于设计容量的37%;

3)电芯电压不能在平坦区;

4)电流积分容量的误差大于最新积分阈值。

这样,AP端根据上述方式获取到电池的Qmax信息后,电池健康度的计算为:SOH=Qmax×k/design capacity,其中,design capacity是电池的设计容量,该参数被烧录进电量计芯片;k是约束因子,当不同电量计芯片厂商定义的design capacity有差异时,通过调整k的取值来使SOH的结果可靠(新电池的SOH不大于100%),k的取值范围可以在0.9~1。

综上可知,一方面,已有的电池健康度方案强依赖于电量计芯片的参数更新(SOH、Qmax),但不同的电量计芯片厂商的技术参差不齐,有的国产电量计芯片的SOH几乎两三个月不更新、更新异常往上跳变等情况,这个时候需要手机软件进行平滑处理,但这样就失去了SOH的准确性。另一方面,以Qmax为参考量的方案,存在Qmax的更新条件苛刻、更新不及时等问题,若手机一直处于使用状态,没有在非平坦区静置的情况,那么Qmax可能两三个月不更新,这样整机端获取的Qmax就不能用于计算SOH,也会造成电池健康度的显示长时间不变。又一方面,为了应对以上长时间SOH不更新的情况,整机端基于电池充放电的循环次数和充放电时间进行SOH的动态平滑显示策略,在电池充放电前100次,SOH锁定显示100%,超过100次后会逐步更新到真实值,以确保用户看到的SOH会随充电次数和时间而变化。但这导致存在来料不良或品质异常的电池,在用户侧看到的SOH仍然大于80%,失去了电池健康度的真实性。再一方面,基于《欧盟电池和废电池法规》的规定,要求所有在欧盟的产品的电池必须具有电子信息标签,能让用户知道真实的电池SOH情况,不能阻止用户更换电池。但是,已有的电池健康度方案并不完善,导致电子设备难以获得并显示准确的电池健康度,当前亟需更容易触发更新SOH的技术方案。

基于此,本申请实施例提供了一种电池健康度确定方法,在待测电池的充电过程中,确定待测电池的状态参数;在状态参数满足第一条件时,触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,并确定包含阶跃变化的第一电流信号和第一电压信号;基于第一电流信号和第一电压信号确定待测电池在第一频率下的第一阻抗值;基于第一阻抗值,确定待测电池的目标健康度。这样,根据电池的低频阻抗特性来表征电池健康度,不仅改善了相关技术对电量计芯片和整机静置的强依赖关系,而且在待测电池的状态参数满足第一条件时即可触发待测电池阻抗的计算,使得触发场景简单化;另外,本申请技术方案无需改变设备的硬件架构,采用软件控制充电曲线方式触发电流阶跃变化来进行电池阻抗的计算,然后将电池阻抗运用于电池健康度的确定,从而还提高了电池健康度的计算准确度,使得设备能够更准确地显示电池健康度,并且还能够匹配电池法规的相关要求,进而提高了设备的使用性能。

下面将结合本申请各实施例进行详细说明。

在本申请的一实施例中,图1为本申请实施例提供的一种电池健康度确定方法的流程示意图。如图1所示,该方法可以包括:

S101,在待测电池的充电过程中,确定待测电池的状态参数。

S102,在状态参数满足第一条件时,触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,并确定包含阶跃变化的第一电流信号和第一电压信号。

需要说明的是,在本申请实施例中,该方法应用于电池健康度确定装置,或者集成有该装置的电子设备。在这里,电子设备可以是诸如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)、智能手表、充电耳机、电动汽车、移动电源、充电宝等设备。

还需要说明的是,在本申请实施例中,对于待测电池的充电来说,这里无需改变原有充电曲线的充电逻辑,可以是在待测电池的状态参数满足第一条件时执行相应的动作,以得到包含阶跃变化的第一电流信号和第一电压信号。

也就是说,在本申请实施例中,首先需要确定待测电池的状态参数。其中,待测电池的状态参数可以包括待测电池的温度、待测电池的荷电状态、待测电池的充电电流以及是否持续一段时间的稳定充电等等。

这样,在待测电池的状态参数满足第一条件时,这时候可以制造一个比较大的直流阶跃信号,具体是触发拉载降流,从而能够使得待测电池的充电电流产生阶跃变化。

在一些实施例中,对于状态参数满足第一条件,可以包括下述至少一项:

待测电池的温度满足预设温度范围;

待测电池的荷电状态满足预设荷电范围;

待测电池的充电电流满足预设档位电流范围;

待测电池的充电电流满足第一预设稳定范围且持续第一充电时间。

需要说明的是,在本申请实施例中,触发电流阶跃变化需要满足一定的温度区间,即预设温度范围。示例性地,预设温度范围可以为[10℃,40℃]。换句话说,待测电池的温度需要处于[10℃,40℃]范围之内。

还需要说明的是,在本申请实施例中,触发电流阶跃变化需要满足一定的SOC区间,即预设荷电范围。示例性地,预设荷电范围可以为[20%,70%]。换句话说,待测电池的SOC需要处于[20%,70%]范围之内。其中,不在此范围的电池阻抗情况比较复杂,不便于计算出真实的电池阻抗。

还需要说明的是,在本申请实施例中,待测电池的充电电流在到达特定电流档位后才会触发拉载降流。其中,对于进入可拉载的电流档位,可以包括6A档位和4A档位等。示例性地,100W机型可选择在6A档位进行降流,80W机型可选择在4A档位进行降流,大多数充电情况下均能够遇到这些电流档位;但是这里并不作具体限定。

对于待测电池的充电电流来说,触发电流阶跃变化的充电电流需要满足一定的电流区间,即预设档位电流范围。示例性地,对于6A档位,预设档位电流范围可以为[6.2A,5.8A]。换句话说,由于不同的适配器具有不同的电流精度,判断标准是充入待测电池的充电电流需要处于[6.2A,5.8A]范围之内,这样计算出的阻抗误差在2mΩ以内。

还需要说明的是,在本申请实施例中,待测电池的充电电流进入可拉载的电流档位之后,还需要稳定地充入待测电池一段时间。对于待测电池的充电电流是否稳定,可以通过待测电池的充电电流是否满足第一预设稳定范围来判断。示例性地,对于6A档位,第一预设稳定范围可以为[5.9A,6.1A];对于4A档位,第一预设稳定范围可以为[3.9A,4.1A]。也就是说,充电电流稳定的判断标准可以是这一段时间的充电电流满足中位值±100mA。

另外,待测电池的充电电流进入可拉载的电流档位之后,还需要稳定地充入待测电池一段时间。其中,要求稳定充入一段时间的目的是:(1)消除充电电流从更高档位降低至可拉载档位时对电极化的影响;(2)在可拉载档位充入的数据需要用于进行时频转换,以方便后续计算电池阻抗。

在本申请实施例中,这一段时间可以用第一充电时间表征,即待测电池的充电电流进入可拉载的电流档位之后,待测电池的充电电流满足第一预设稳定范围且持续第一充电时间。示例性地,第一充电时间可以设置为30秒(Second,s)。其中,前10s是消除电池极化,后20s是用于计算电池阻抗的数据。

这样,只有在待测电池的状态参数满足第一条件时,这时候才可以触发充电电流产生阶跃变化,否则充电电流不产生变化,按照原有充电曲线进行正常充电,从而不影响充电速度。

在一些实施例中,当待测电池的状态参数满足第一条件时,触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,可以包括:控制待测电池的充电电流由第一充电电流降低至第二充电电流,且第一充电电流与第二充电电流之间的变化量满足预设变化量范围。

在本申请实施例中,假设第一充电电流与第二充电电流之间的变化量为△I,那么△I满足预设变化量范围,可以设置为△I≥1000mA。示例性地,第一充电电流可以为6A或者4A,第二充电电流可以1A,但是并不作具体限定。

也就是说,在本申请实施例中,如果待测电池的状态参数满足第一条件,那么可以触发拉载降流,即待测电池的充电电流由第一充电电流下降到第二充电电流,然后由第二充电电流为待测电池充电。

在一些实施例中,在基于第二充电电流为待测电池进行充电时,该方法可以包括:若第二充电电流满足第二预设稳定范围且持续第二充电时间,则执行确定包含阶跃变化的第一电流信号和第一电压信号,对第一电流信号和第一电压信号进行时频转换,确定待测电池的第一阻抗值的步骤。

在本申请实施例中,待测电池的充电电流拉载到低档位的第二充电电流之后,也需要稳定地充入待测电池一段时间。对于第二充电电流是否稳定,可以通过第二充电电流是否满足第二预设稳定范围来判断。示例性地,假设第二充电电流为1A,那么第二预设稳定范围可以为[0.9A,1.1A]。也就是说,第二充电电流稳定的判断标准可以是这一段时间的充电电流满足中位值±100mA。

在本申请实施例中,对于第二充电电流,这一段时间可以用第二充电时间表征,即待测电池的充电电流拉载到低档位之后,待测电池的充电电流还需要满足第二预设稳定范围且持续第二充电时间。示例性地,第二充电时间可以设置为20s,主要也是用于计算电池阻抗的数据。

需要注意的是,对于第一充电时间和第二充电时间来说,可以根据实际情况进行具体设置。另外,两者的取值可以设置相同,或者也可以设置不同。

在一些实施例中,在基于第二充电电流为待测电池进行充电时,该方法还可以包括:若第二充电电流不满足第二预设稳定范围,则在第二充电时间之后控制待测电池的充电电流返回到第一充电电流,并继续基于第一充电电流为待测电池进行充电。

在本申请实施例中,如果第二充电电流不稳定,或者第二充电电流的稳定时间小于第二充电时间,那么都可以看作第二充电电流不满足第二预设稳定范围;这时候在第二充电电流的充电时间达到第二充电时间之后可以返回到正常的充电曲线,即控制待测电池的充电电流仍然返回到第一充电电流,并继续由第一充电电流为待测电池充电。

示例性地,在常温情况下,快充策略的充电曲线如图2所示。其中,水平轴表示时间,垂直轴表示电流/电压。从图2中的虚线框可以看出,充电电流为6A时,这时候可以触发拉载降流,例如从6A拉载到1A,然后在第二充电时间之后返回到6A,即回归正常的充电曲线。

可以理解地,在本申请实施例中,如果待测电池的充电电流返回到第一充电电流之后,待测电池的状态参数再次满足第一条件,那么仍可以触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,机控制待测电池的充电电流由第一充电电流降低至第二充电电流;并且在第二充电电流满足第二预设稳定范围且持续第二充电时间时,这时候可以获取包含阶跃变化的第一电流信号和第一电压信号,以便后续用于计算电池阻抗。

还需要注意的是,在待测电池的状态参数满足第一条件时,可以触发充电电流产生阶跃变化,即触发拉载降流。其中,一次充电过程中的拉载次数可以根据实际情况进行设置,并非是越多越好。通常情况下,一次充电过程中的拉载次数最多设置为两次,但是并不作具体限定。

S103,基于第一电流信号和第一电压信号确定待测电池在第一频率下的第一阻抗值。

需要说明的是,在本申请实施例中,可以基于电化学阻抗谱(Electrochemicalimpedance spectroscopy,EIS)原理在充电过程中计算电池阻抗。其中,电化学阻抗谱是以小振幅的正弦波电势(或电流)为扰动电信号,使电极系统产生近似线性关系的响应,测量电极系统在很宽频率范围内的交流电势与电流信号的比值,此比值即为电极系统的阻抗。

示例性地,电化学阻抗谱的示意如图3所示,水平轴表示实部阻抗(Z’),垂直轴表示负虚部阻抗(-Z”)。其中,31表示导线、集电极等的电感(Inductance ofwires.collectors,ete.);32表示固/液相的传导过程(Conduction processes in solid/liquid phase);33表示固体电解质间相,非法拉第过程(Solid electrolyte interphase,non-faradaic processes);34表示电荷转移过程,非法拉第过程(Charge transferprocesses,non-faradaic processes);35表示固/液相的扩散过程(Diffusion processesin solid/liquid phase)。

如图3所示,电化学阻抗谱包含多种阻抗,其中低频阻抗由固相和液相扩散过程决定,因为它们的时间常数最慢,且受温度影响较大。在中高频范围内,电荷转移过程的阻抗占主导地位。固体电解质间相(SEI)膜的阻抗在高频下表现为圆弧。固相和液相传导过程的阻抗支配欧姆电阻。感应阻抗主要来自于导线和集电极等的电感。由于阻抗与相应的过程有关,这些过程的变化将直接影响阻抗。由图3可以看出,在低频率范围内,低频阻抗的线性度较好。

示例性地,针对不同循环次数下的电化学阻抗谱,具体参见图4和图5,水平轴表示实部阻抗(Z’),垂直轴表示负虚部阻抗(-Z”),单位均为毫欧(millimho,mΩ)。由图4和图5可以看出,随着循环次数的增加,电化学阻抗谱向右移动,即电池的欧姆内阻在老化过程中逐渐增加。

也就是说,电化学阻抗谱的高频圆弧不能直观观察出其大小的变化,需要结合等效电路模型对阻抗谱进行量化求解。电化学阻抗谱中频圆弧与低频线性端显著变大,即老化过程中电池的传荷电阻增加,表明随着电池的老化,固液电极界面反应阻力逐渐增加。随电池老化,中低频的阻抗呈较明显的线性增大。在本申请实施例中,通过计算电池的低频阻抗能够进一步确定健康度SOH。

示例性地,通过早期的电芯老化测试,可以发现电池的低频阻抗与健康度SOH呈现比较明显的一次函数关系。如图6所示,水平轴表示低频阻抗(单位为mΩ),垂直轴表示SOH。该一次函数可以表示为y=-0.0024x+1.1478,而且拟合优度R

这样,基于EIS原理可以在充电过程中控制待测电池的充电电流,例如制造一个较大的直流阶跃信号,从中获取第一电流信号和第一电压信号,具体如图7所示。然后对第一电流信号和第一电压信号的离散数据进行时频转换,可以得到第一频率下的频域信号。其中,对第一电流信号I(t)进行时频转换,可以得到If;对第一电压信号U(t)进行时频转换,可以得到Uf;两者进行除法运算,可以得到复数形式的Z=Uf/If,进而能够确定第一频率下的低频阻抗(即待测电池的第一阻抗值)。

还可以理解地,在本申请实施例中,在计算待测电池的第一阻抗值之前,需要先确定第一电流信号和第一电压信号。在一些实施例中,确定第一电流信号可以包括:位于阶跃变化时刻之前第一时间长度的充电电流数据和位于阶跃变化时刻之后第二时间长度的充电电流数据;确定第一电压信号可以包括:位于阶跃变化时刻之前第一时间长度的充电电压数据和位于阶跃变化时刻之后第二时间长度的充电电压数据。

在本申请实施例中,第一电流信号包括阶跃变化时刻前后两段的充电电流数据,第一电压信号包括阶跃变化时刻前后两段的充电电压数据。其中,对于第一电流信号(或者第一电压信号)来说,这两段电流(或电压)的持续时间,即第一时间长度与第二时间长度之和大于或等于第一频率的倒数。在这里,第一频率表示用于计算待测电池的第一阻抗值对应的特征频率,可以用fc表示。其中,采样频率周期Ts=1/fc。假定fc=0.025Hz,那么采样频率周期Ts=40s,即阶跃变化时刻前后的两段电流一共可以持续40s,相应地,阶跃变化时刻前后的两段电压一共也可以持续40s,但是这里不作具体限定。

在一些实施例中,基于第一电流信号和第一电压信号确定待测电池在第一频率下的第一阻抗值,可以包括:对第一电流信号和第一电压信号进行时频转换,确定待测电池在第一频率下的第一阻抗值。

需要说明的是,在本申请实施例中,在获取到第一电流信号和第一电压信号之后,可以对第一电流信号和第一电压信号进行时频转换。其中,时频转换的方法可以包括小波变换法或者傅里叶变换法,甚至还可以是其他时频转换方法,这里不作具体限定。

在一些实施例中,以傅里叶变换法为例,参见图8,对于确定待测电池在第一频率下的第一阻抗值,可以包括:

S801,对第一电流信号进行傅里叶变换,确定电流傅里叶变换数据。

S802,对第一电压信号进行傅里叶变换,确定电压傅里叶变换数据。

S803,根据电流傅里叶变换数据和电压傅里叶变换数据进行阻抗计算,得到待测电池在第一频率下的第一阻抗值。

需要说明的是,在本申请实施例中,通过对第一电流信号和第一电压信号分别进行傅里叶变换,可以确定电流傅里叶变换数据和电压傅里叶变换数据;然后根据电流傅里叶变换数据和电压傅里叶变换数据进行阻抗计算,可以得到待测电池在第一频率下的第一阻抗值。

还需要说明的是,在本申请实施例中,快速傅里叶变换(Fast FourierTransform,FFT)是计算离散傅里叶变换的一种高效、快速算法。其中,假定第一电流信号和第一电压信号的采样频率为fs,那么具体可以是:对第一电流信号I(t)的离散数据进行傅里叶变换,确定电流傅里叶变换数据,即If=fft.I(t);对第一电压信号U(t)的离散数据进行傅里叶变换,确定电压傅里叶变换数据,即Uf=fft.U(t);然后通过对电压傅里叶变换数据和电流傅里叶变换数据进行除法运算,可以得到复数形式的Z=Uf/If=fft.U(t)/fft.I(t)。在这里,Z的实部信号即为所计算的电池阻抗。

还需要说明的是,在本申请实施例中,在对第一电流信号和第一电压信号进行时频转换后,可以获得特征频率f=[f0,f1,f2,…fn]下对应的电池阻抗Z=[Z0,Z1,Z2,…Zn]。需要注意的是,这里的第一阻抗值具体是指电池阻抗Z在第一频率fc下的阻抗值。

在一些实施例中,第一电流信号和第一电压信号的采样频率fs大于或等于第一频率fc的十倍。也就是说,fs与fc之间需要满足:10×fc≤fs。

在一些实施例中,第一频率fc的取值范围可设置为0.01Hz~60Hz。示例性地,第一频率fc可设置为0.025Hz,但是不作具体限定。

S104,基于第一阻抗值,确定待测电池的目标健康度。

需要说明的是,在本申请实施例中,首先需要构建阻抗值与健康度之间的映射关系,或者也可称为电池主模型,主要是提前利用电池单体进行老化得出的电池阻抗和SOH的规律表达式。然后根据该映射关系,可以确定出待测电池的目标健康度。

在一些实施例中,参见图9,对于确定待测电池的目标健康度,在步骤S103之后,该方法还可以包括:

S901,对第一阻抗值进行归一化处理,确定目标阻抗值。

S902,基于预设的阻抗值与健康度之间的映射关系,确定目标阻抗值对应的目标健康度。

还需要说明的是,在本申请实施例中,该映射关系可以为阻抗值与健康度之间具有线性关系。或者,该映射关系也可以为阻抗值与健康度之间具有非线性关系,例如乘幂函数、指数函数、对数函数等,这里不作具体限定。

示例性地,在本申请实施例中,当确定映射关系为阻抗值与健康度之间具有线性关系时,该映射关系可以表示为一次函数,例如fft_soh_init=r_main_k×batt_r_soc+r_main_b,其中r_main_k和r_main_b分别是该映射关系的斜率和常量,batt_r_soc为目标阻抗值,fft_soh_init为阻抗映射对应的目标健康度。

可以理解地,在本申请实施例中,由于电子设备在实际应用中不可能刚好处于标准温度和标准SOC处进行拉载,因此这里需要将拉载的实际温度和实际SOC进行归一化,以便得到最终的目标阻抗值。

在一些实施例中,对第一阻抗值进行归一化处理,确定目标阻抗值,可以包括:确定阻抗影响参数的参数变化量和影响因子;根据参数变化量和影响因子对第一阻抗值进行归一化处理,确定目标阻抗值。

在本申请实施例中,参数变化量表征阻抗影响参数对应的实测参数与基准参数之间的差值。其中,阻抗影响参数可以包括:温度参数,和/或,荷电状态参数;基准参数也可称为标准化参数,例如标准温度、标准SOC等。这样,如果温度参数与标准温度存在偏差,那么可以根据温度变化量和温度影响因子对第一阻抗值进行归一化处理;和/或,如果SOC参数与标准SOC存在偏差,那么可以根据SOC变化量和SOC影响因子对第一阻抗值进行归一化处理。

在一种具体的实施例中,在阻抗影响参数包括温度参数和荷电状态参数时,对第一阻抗值进行归一化处理,确定目标阻抗值,可以包括:确定温度参数的温度变化量和温度影响因子以及荷电状态参数的荷电状态变化量和荷电状态影响因子;根据温度变化量和温度影响因子,确定温度归一化值;以及根据荷电状态变化量和荷电状态影响因子,确定荷电状态归一化值;根据第一阻抗值、温度归一化值和荷电状态归一化值,确定目标阻抗值。

需要说明的是,在本申请实施例中,假设实测温度参数用shell_temp_max表示,标准温度参数用r_main_temp表示,温度影响因子用r_temp_factor表示,那么温度变化量则为shell_temp_max-r_main_temp,对应的温度归一化值为batt_temp=(shell_temp_max-r_main_temp)×r_temp_factor。

还需要说明的是,在本申请实施例中,假设实测荷电状态参数用batt_real_soc表示,标准荷电状态参数用r_main_soc表示,荷电状态影响因子用r_soc_factor表示,那么荷电状态变化量则为r_main_soc-batt_real_soc,对应的荷电状态归一化值为batt_soc=(r_main_soc-batt_real_soc)×r_soc_factor。

如此,根据第一阻抗值、温度归一化值和荷电状态归一化值,确定目标阻抗值,可以包括:对第一阻抗值、温度归一化值和荷电状态归一化值进行加法运算,确定目标阻抗值。示例性地,第一阻抗值可以用batt_r_init表示,目标阻抗值可以用batt_r表示,那么batt_r=batt_r_init+batt_temp+batt_soc。

也就是说,在本申请实施例中,如果只考虑温度参数的影响,则可以确定目标阻抗值batt_r=batt_r_init+batt_temp=batt_r_init+(shell_temp_max-r_main_temp)×r_temp_factor;如果只考虑荷电状态参数的影响,则可以确定目标阻抗值batt_r=batt_r_init+batt_soc=batt_r_init+(r_main_soc-batt_real_soc)×r_soc_factor;如果同时考虑温度参数和荷电状态参数的影响,则可以确定目标阻抗值batt_r=batt_r_init+(shell_temp_max-r_main_temp)×r_temp_factor+(r_main_soc-batt_real_soc)×r_soc_factor。其中,batt_r_init是基于时频转换计算出的第一阻抗值,r_main_temp和r_main_soc是映射关系中的标准温度参数和标准荷电状态参数。由于电子设备在实际应用中不可能刚好在标准温度和标准SOC处拉载,因此需要将实际拉载的温度和SOC进行归一到标准值。r_temp_factor和r_soc_factor分别是温度影响因子和荷电状态影响因子,分别对计算的batt_r_init进行归一化处理,得到目标阻抗值batt_r。

示例性地,假设映射关系是r_main_temp=25℃,r_main_soc=50%的一次函数,fft_soh_init=-11.556×batt_r_soc+1.3476,r_temp_factor=-0.001,r_soc_factor=-0.0002;那么当拉载计算出的第一阻抗值batt_r_init=0.04913Ω,温度shell_temp_max=32.3℃,荷电状态batt_real_soc=24.6%,通过上述映射关系可以计算出SOH=92.286%。

需要说明的是,在上述拉载计算完成的充电结束之后,还需要读取电量计芯片的SOH、充放电循环次数CC、最大可用容量Qmax和设计容量design capacity,并与所得到的目标阻抗值batt_r和目标健康度SOH一起保存到预设存储区域,主要是为了后续的防呆作用,便于检测是否更换电池。

还需要说明的是,在本申请实施例中,待测电池可以是指锂离子电池、铅酸电池等。另外,待测电池也可以是指单个电芯、或者多个电芯构成的电池包等,这里不作具体限定。

还需要说明的是,在本申请实施例中,这里可以适用于待测电池的充电过程,即根据待测电池的充电数据进行目标健康度的确定;但是同样也可以适用于待测电池的放电过程,即根据待测电池的放电数据进行目标健康度的确定。

本申请实施例提供了一种电池健康度确定方法,根据电池的低频阻抗特性来表征电池健康度,不仅改善了相关技术对电量计芯片的强依赖关系,而且在待测电池的状态参数满足第一条件时即可触发待测电池阻抗的计算,使得触发场景简单化;另外,这里还无需改变设备的硬件架构,采用软件控制充电曲线方式触发电流阶跃变化来进行电池阻抗的计算,然后将电池阻抗运用于电池健康度的确定,从而还提高了电池健康度的计算准确度,使得设备能够更准确地显示电池健康度,且能够匹配电池法规的相关要求,进而提高设备的使用性能。

在本申请的另一实施例中,基于前述实施例所述的电池健康度确定方法,由于目标健康度的更新并不需要很快的频率,为了避免影响充电速度,这里并不需要每次充电都去拉载降流,以及计算目标健康度。

图10为本申请实施例提供的又一种电池健康度确定方法的流程示意图。如图10所示,该方法可以包括:

S1001,确定待测电池的充电电流产生阶跃变化的上一次拉载时间。

S1002,在上一次拉载时间与当前时间之间满足预设拉载周期时,在第一窗口期内两次触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,以分别确定待测电池的第一健康度和第二健康度。

需要说明的是,在本申请实施例中,为了避免影响充电速度,拉载降流需要满足一定的时间周期,示例性地,可以为2~4周。在达到需要拉载的时间周期之后,还可以设置数天的窗口期去进行充电拉载。示例性地,预设拉载周期可以设置为4周,窗口期可以设置为4天。

还需要说明的是,在本申请实施例中,在当前时间与上一次拉载时间之间满足预设拉载周期时,这时候可以在第一窗口期内先触发两次降流,分别确定这两次降流计算的第一健康度和第二健康度。

另外,需要注意的是,如果本次的循环次数CC大于上一次健康度更新的循环次数CC,那么本次拉载计算的健康度结果应该小于上一次更新的健康度,否则可以确定本次计算的健康度结果有误,即本次不作为有效拉载。

S1003,若第一健康度和第二健康度之间的差值小于第一阈值,则将第一健康度和第二健康度之间的平均值作为待测电池的目标健康度。

需要说明的是,在本申请实施例中,第一阈值可以设置1%,但是也可以根据实际情况进行设置,这里不作具体限定。这样,在第一窗口期内,如果两次降流计算的第一健康度和第二健康度之间相差小于1%,表明本次计算的健康度结果有效,可以选取两者的平均值fft_soh_ave作为最终的目标健康度,也即以两者的平均值fft_soh_ave进行本次健康度更新。

S1004,若第一健康度和第二健康度之间的差值大于第一阈值,则在第一窗口期内执行第三次触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,以确定待测电池的第三健康度。

S1005,在第一健康度、第二健康度和第三健康度中的其中两者之间的差值小于第一阈值时,将其中两者的平均值作为待测电池的目标健康度。

需要说明的是,在本申请实施例中,如果两次降流计算的第一健康度和第二健康度之间相差大于1%,那么可以在第一窗口期内进行第三次拉载,以得到所计算的第三健康度;然后从第一健康度、第二健康度和第三健康度中选取相差小于1%的两个健康度结果,并将所选取的两个健康度结果的平均值作为最终的目标健康度,也即以这两个健康度结果的平均值进行本次健康度更新。

还需要说明的是,在本申请实施例中,如果在第一窗口期内无法实现第三次拉载,那么还可以延长第一窗口期,例如第一窗口期增加1天。在一些实施例中,该方法还包括:若第一健康度和第二健康度之间的差值大于第一阈值,且在第一窗口期内无法执行第三次触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,则延长第一窗口期,并在延长后的窗口期内执行第三次触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,以确定待测电池的第三健康度。

也就是说,如果两次降流计算的第一健康度和第二健康度之间相差大于1%,那么第一窗口期可以增加1天,并在延长后的第一窗口期内进行第三次拉载,以得到所计算的第三健康度;然后将第一健康度、第二健康度和第三健康度中相差小于1%的两个健康度结果的平均值作为最终的目标健康度,也即以这两个健康度结果的平均值进行本次健康度更新。

还需要说明的是,在本申请实施例中,对于第一健康度、第二健康度和第三健康度中不存在相差小于1%的两个健康度结果的情况,在一些实施例中,该方法还包括:若第一健康度、第二健康度和第三健康度中的任意两者之间的差值均大于第一阈值,则从第一健康度、第二健康度和第三健康度中选择与上一次保存结果的最接近值,将最接近值作为待测电池的目标健康度。

也就是说,在本申请实施例中,如果第一健康度、第二健康度和第三健康度中两两都相差大于1%,则可以将第一健康度、第二健康度和第三健康度中最接近上一次保存结果的健康度作为最终的目标健康度,以进行本次健康度更新。

进一步地,在一些实施例中,该方法还包括:若上一次拉载时间与当前时间之间满足预设拉载周期,且在第一窗口期内仅触发一次待测电池的充电电流产生阶跃变化,则延长第一窗口期,并在延长后的窗口期内仍然仅触发一次待测电池的充电电流产生阶跃变化时,调整待测电池的下一次拉载周期,以使调整后的拉载周期小于预设拉载周期;以及在下一次拉载周期对应的第一窗口期内触发两次以上待测电池的充电电流产生阶跃变化时,控制待测电池的拉载周期恢复为预设拉载周期。

也就是说,在本申请实施例中,假设第一窗口期为4天,如果这4天中只触发了一次降流(即只一次拉载成功),那第一窗口期可以增加1天。若在5天时间内还是只触发了一次降流,则以本次计算的健康度结果进行健康度更新,下次更新的拉载周期减半。如果下次窗口期内有拉载计算两次以上,那可以恢复设置的周期。示例性地,如果预设拉载周期为4周,那么本次窗口期+1天的情况下只有一次拉载计算,那么可以在2周后再次遇到需拉载的窗口期。

进一步地,在一些实施例中,该方法还包括:若上一次拉载时间与当前时间之间满足预设拉载周期,且在第一窗口期内无法触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,则延长第一窗口期,并在延长后的窗口期内仍然无法触发待测电池的充电电流产生阶跃变化时,控制待测电池的充电电流由第一充电电流降低至第三充电电流,其中,第三充电电流小于第二充电电流。

也就是说,在本申请实施例中,如果第一窗口期内一次都没有拉载成功,那么第一窗口期可以增加两天,但是若仍然没有触发拉载成功,这时候可以将拉载的充电电流档位改小,然后转为新窗口期,重新来拉载新电流档位。示例性地,如果窗口期+2天没有稳定的6A满足拉载计算的要求,那么可以调整为4A去拉载,新窗口期仍然设为4天,以确保电池健康度在周期性更新。

这样,在后面的充电过程中,将会按照4A的新电流档位进行拉载。需要注意的是,如果新电流档位在窗口期内仍然没有触发拉载成功,这时候电子设备可以弹窗提示用户,例如弹窗的内容为:健康度检测需要标配适配器充电,否则显示不准确。

还需要说明的是,在本申请实施例中,对于第一健康度和第二健康度之间的差值等于第一阈值的执行情况,可以执行与“第一健康度和第二健康度之间的差值小于第一阈值”的相同步骤,或者也可以执行与“第一健康度和第二健康度之间的差值大于第一阈值”的相同步骤。也就是说,如无特殊说明,本申请实施例中的“大于”可以为大于或等于,“小于”可以为小于或等于;即对于等于的情况,可以参考“小于”的执行步骤,也可以参考“大于”的执行步骤,这里不作具体限定。

本申请实施例提供了一种电池健康度确定方法,这里还无需改变设备的硬件架构,采用软件控制充电曲线方式触发电流阶跃变化来进行电池阻抗的计算,然后将电池阻抗运用于电池健康度的确定,从而提高了电池健康度的计算准确度,使得设备能够更准确地显示电池健康度;另外,考虑到并非是每次充电都需要进行拉载降流,通过设置拉载周期/频次,还可以提高充电速度,进而提高设备的使用性能。

在本申请的又一实施例中,基于前述实施例所述的电池健康度确定方法,通过降低拉载电流档位,可以避免高功率电子设备搭配低功率充电器,不能充到拉载电流档位;也可以避免经常在高电量区间充电,无拉载电流的那一电流档位;以及还可以避免电池老化严重,无稳定的拉载电流等特殊清况。

如果降低拉载电流档位,这时候在窗口期内仍不能触发拉载,那么可以在用户开启了健康度显示的电子设备上,在用户界面(User Interface,UI)弹窗提示用户:“健康度检测需要标配适配器充电,否则显示不准确”。

在本申请实施例中,如果考虑到用户会发生更换电池动作,那么还需要结合电量计芯片读取的SOH、CC和电池制造日期等信息,来进一步判断电子设备的待测电池是否发生更换。

图11为本申请实施例提供的又一种电池健康度确定方法的流程示意图。如图11所示,该方法可以包括:

S1101,在检测到待测电池被扣开且待测电池重新上电后,确定预设存储区域中的存储信息。

S1102,根据预设存储区域中的存储信息,确定待测电池是否更换。

需要说明的是,在本申请实施例中,在检测到待测电池被扣开且待测电池重新上电之前,该方法还包括:获取电量计芯片读取到的初始循环次数、初始健康度和初始电池制造日期;将初始循环次数、初始健康度、初始电池制造日期和目标健康度保存到预设存储区域。

还需要说明的是,在本申请实施例中,在检测到待测电池被扣开且待测电池重新上电之后,需要在2天内触发降流,并计算目标健康度。那么在用户开启了健康度显示的电子设备上,在健康度显示的功能页可以提示用户“健康度需要更新,预计2天”。

还需要说明的是,在本申请实施例中,根据预设存储区域中的存储信息,确定待测电池是否更换,可以包括:在检测到待测电池被扣开且待测电池重新上电后,在第二窗口期内触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,以确定待测电池的第四健康度;若待测电池同时满足以下条件,则确定待测电池没有更换:

电量计芯片读取到的循环次数与预设存储区域中的初始循环次数之间的差值满足预设循环次数范围;

电量计芯片读取到的健康度与预设存储区域中的初始健康度之间的差值满足第一预设差值范围;

电量计芯片读取到的电池制造日期与预设存储区域中的初始电池制造日期相同;

第四健康度与预设存储区域中的目标健康度之间的差值满足第二预设差值范围。

在本申请实施例中,预设循环次数范围可以设置为小于5次,第一预设差值范围可以设置为小于2%,第二预设差值范围也可以设置为小于2%,这里均不作具体限定。

也就是说,在本申请实施例中,在电子设备的待测电池扣开主板又重新上电后,如果以下这些条件同时满足,那么可以认为是原电池进行了扣合,并没有更换电池:(1)计算的第四健康度与预设存储区域中记录的目标健康度之间相差小于2%;(2)电量计芯片读取到的CC与预设存储区域中记录的CC之间相差小于5次;(3)电量计芯片读取到的SOH与预设存储区域中记录的SOH之间相差小于2%;(4)电量计芯片读取到的电池制造日期与预设存储区域中记录的电池制造日期相同。

S1103,在待测电池发生更换时,若电量计芯片读取到的循环次数小于第一门限值,或者第四健康度大于第二门限值,则确定待测电池更换为新电池。

需要说明的是,在本申请实施例中,如果这些条件中有一个不满足,那么就可以认为发生了电池更换,这里还需要进一步判断更换的新电池还是使用过的旧电池。

还需要说明的是,在本申请实施例中,这里可以结合读取电量计芯片的参数CC共同判断。示例性地,若CC<60次,或拉载计算出的SOH大于97%,则可以认为是更换了新电池。否则,可以认为是更换了旧电池。

本申请实施例提供了一种电池健康度确定方法,这里还无需改变设备的硬件架构,采用软件控制充电曲线方式触发电流阶跃变化来进行电池阻抗的计算,然后将电池阻抗运用于电池健康度的确定,从而提高了电池健康度的计算准确度,使得设备能够更准确地显示电池健康度;另外,这里还考虑了用户更换电池的各种场景,使其更匹配欧盟新电池法规的环保要求和使用要求,同时还起到了电池防呆作用,进而提高设备的使用性能。

在本申请的又一实施例中,基于前述实施例所述的电池健康度确定方法,这里还提供了一种待测电池的目标健康度的显示策略。可以将目标健康度显示在设备屏幕中,使得用户能够实时了解设备内的电池健康度。一方面,便于电子设备的UI界面能够进行电池健康度的显示校准,另一方面,也方便电子设备进行电池健康度的实时监控。

图12为本申请实施例提供的又一种电池健康度确定方法的流程示意图。如图12所示,该方法可以包括:

S1201,确定待测电池的循环次数。

需要说明的是,在本申请实施例中,对于显示策略而言,可以根据充放电循环次数CC进行分段处理。

针对不同分段内的循环次数,显示健康度可以执行不同的显示策略。具体地,在待测电池的循环次数小于或等于第一循环次数时,可以执行第一显示策略,具体为步骤S1202;在待测电池的循环次数大于第一循环次数且小于或等于第二循环次数时,可以执行第二显示策略,具体为步骤S1203~S1205;在待测电池的循环次数大于第二循环次数时,可以执行第三显示策略,具体为步骤S1206~S1207。

S1202,确定待测电池的显示健康度,并将显示健康度显示在设备屏幕中。

在本申请实施例中,在待测电池的循环次数小于或等于第一循环次数时,可以确定待测电池的显示健康度,并将显示健康度显示在设备屏幕中。示例性地,在CC≤60次时,设备屏幕中的健康度UI_SOH显示100%,这时候拉载计算在软件底层正常更新电池健康度。

S1203,若目标健康度大于显示健康度,则控制显示健康度以第一速率进行下降,直至显示健康度等于目标健康度。

S1204,若目标健康度大于预设健康度且小于显示健康度,则根据显示健康度与目标健康度之间的差值,确定显示健康度的下降速率,并控制显示健康度以下降速率进行下降,直至显示健康度等于目标健康度。

S1205,若目标健康度小于或等于预设健康度,则控制显示健康度以第二速率进行下降,直至显示健康度等于目标健康度。

需要说明的是,在本申请实施例中,在待测电池的循环次数大于第一循环次数且小于或等于第二循环次数时,若目标健康度大于显示健康度,则控制显示健康度以第一速率进行下降,直至显示健康度等于目标健康度;若目标健康度大于预设健康度且小于显示健康度,则根据显示健康度与目标健康度之间的差值,确定显示健康度的下降速率,并控制显示健康度以下降速率进行下降,直至显示健康度等于目标健康度;若目标健康度小于或等于预设健康度,则控制显示健康度以第二速率进行下降,直至显示健康度等于目标健康度。

还需要说明的是,在本申请实施例中,当目标健康度大于预设健康度且小于显示健康度时,根据目标健康度与显示健康度之间的差值,确定显示健康度的下降速率,可以包括:

若差值小于或等于第二阈值,则确定显示健康度的下降速率为第三速率;若差值大于第二阈值,则确定显示健康度的下降速率为第四速率;若差值大于第三阈值,则确定显示健康度的下降速率为第五速率。

其中,第三阈值大于第二阈值,且第二速率大于第五速率,第五速率大于第四速率,第四速率大于第三速率,第三速率大于第一速率。

在本申请实施例中,第一循环次数可以设置为60次,第二循环次数可以设置为400次,预设健康度可以设置为90%,这里不作具体限定。另外,在本申请实施例中,第二阈值可以设置为4%,第三阈值可以设置为6%。另外,第一速率可以为每80天减1%的速率,第二速率可以为每7天减1%的速率,第三速率可以为每30天减1%的速率,第四速率可以为每20天减1%的速率,第五速率可以为每10天减1%的速率,但这里也不作具体限定。

示例性地,在60UI_SOH,那么UI_SOH以每80天减1%的速率下降,直到计算SOH=UI_SOH。若90%<计算SOH4%,以每20天减1%的速率追赶;△SOH>6%,以每10天减1%的速率追赶。此外,若计算SOH<90%,UI_SOH以每7天减1%的速率追赶,这样可以确保在用户手上品质异常的电池能快速下滑到真实水平,让用户在保质期内更换电池。

S1206,若显示健康度大于目标健康度,则控制显示健康度以第六速率进行下降,直至显示健康度小于或等于目标健康度。

S1207,若显示健康度小于或等于目标健康度,则将目标健康度显示在设备屏幕中。

需要说明的是,在本申请实施例中,在待测电池的循环次数大于第二循环次数时,若显示健康度大于目标健康度,则可以控制显示健康度以第六速率进行下降,直至显示健康度小于或等于目标健康度。另外,在待测电池的循环次数大于第二循环次数时,若显示健康度小于或等于目标健康度,则可以将目标健康度显示在设备屏幕中。

示例性地,第五速率可以为每8天减1%的速率。假设CC>400,如果此时UI_SOH>计算SOH,表明UI的显示健康度还没追赶到真实值,此时可以设置以每8天减1%的速率追赶。直到UI_SOH≤计算SOH,那么后续将以计算SOH进行真实显示。

本申请实施例提供了一种电池健康度确定方法,这里还无需改变设备的硬件架构,采用软件控制充电曲线方式触发电流阶跃变化来进行电池阻抗的计算,然后将电池阻抗运用于电池健康度的确定,从而提高了电池健康度的计算准确度;另外,这里还考虑了电池健康度的显示策略,使得设备能够更准确地显示电池健康度,而且使其更匹配欧盟新电池法规的环保要求和使用要求,进而提高设备的使用性能。

在本申请的又一实施例中,基于前述实施例所述的电池健康度确定方法,这里提出了一种以EIS原理在充电中计算电池阻抗,以表征SOH的实施方案。该方案可以包括充电阶跃电流拉载方案、阻抗计算与SOH映射方案、拉载的周期/频次设计方案、防呆措施和显示策略。

在一些实施例中,图13为本申请实施例提供的一种电池健康度确定方法的总体架构示意图。如图13所示,该总体架构可以包括:

S1301,随着电池老化,电化学阻抗谱中的低频阻抗呈明显的线性增大。

S1302,在快充大电流档位(2C左右)时,设备端主动拉载至低电流档位,制造一个直流阶跃信号。

S1303,将阶跃变化前后的电压与电流进行时频转换,得到低频下的频域信号,以计算第一频率下的第一阻抗值。

S1304,基于预设的映射关系,确定第一阻抗值对应的SOH。

需要说明的是,EIS是电化学阻抗谱,电化学阻抗谱是以小振幅的正弦波电势(或电流)为扰动电信号,使电极系统产生近似线性关系的响应,测量电极系统在很宽频率范围内的交流电势与电流信号的比值(此比值即为系统的阻抗),以此来研究电极系统的方法。

在这里,电化学阻抗谱包含多种阻抗,如前述的图3所示,低频阻抗由固相和液相扩散过程决定,因为它们的时间常数最慢,且受温度影响较大。在中高频范围内,电荷转移过程的阻抗占主导地位。固体电解质间相膜的阻抗在高频下表现为圆弧。固相和液相传导过程的阻抗支配欧姆电阻。另外,感应阻抗主要来自于导线和集电极等的电感。由于阻抗与相应的过程有关,这些过程的变化将直接影响阻抗。

如前述的图4和图5所示,随着循环次数的增加,电化学阻抗谱向右移动,即电池的欧姆内阻在老化过程中逐渐增加。其中,电化学阻抗谱高频圆弧不能直观观察出其大小的变化,需要结合等效电路模型对阻抗谱进行量化求解。电化学阻抗谱中频圆弧与低频线性端显著变大,即老化过程中电池的传荷电阻增加,表明随着电池的老化,固液电极界面反应阻力逐渐增加。随电池老化,中低频的阻抗呈较明显的线性增大。在本申请实施例中,可以计算电池的低频阻抗来表征电池的老化(即电池健康度SOH)。通过早期的电芯老化测试,可以发现电池阻抗与SOH呈现比较明显的线性关系,即图6所示的一次函数关系。

如前述的图7所示,本申请实施例可以是在充电过程中控制充电电流,制造一个较大的直流阶跃信号,然后对所获取的电流与电压的离散数据进行时频转换,可以得到第一频率下的频域信号,然后再计算第一频率下的电池阻抗。

在一些实施例中,图14为本申请实施例提供的一种阶跃电流拉载方案的详细流程示意图。如图14所示,该总体架构可以包括:

S1401,整机硬件不变,采样频率为1Hz。

S1402,软件基于寿命模式的采样机制,采集数据进行轮转。

S1403,确定拉载条件:20%shell_temp_max>10℃。

S1404,进入拟降流的档位(100W-6A,80W-4A),稳定充入20s(延迟10s)后,设备端开始降电流至1A。

S1405,1A电流持续20s后回归正常的快充曲线。

S1406,两档电流稳定的判断条件是电流满足中位值±100mA。

S1407,若1A电流不稳定,则持续1A档位30s后回归到正常的快充曲线。

需要说明的是,在本申请实施例中,对于电流档位来说,以6A档位为例,判断6A档位的阈值范围可以为:6.20A~5.8A。

还需要说明的是,在本申请实施例中,如果持续1A档位30s后回归到正常的快充曲线后,若能够正常回归到6A,同时满足拉载条件,则可以再次拉载至1A。另外,在一次充电过程中,通常情况下最多可以拉载两次。

在一种具体的实现方式中,充电阶跃电流拉载方案具体可以包括:

(1)不改变原有充电曲线的快充逻辑,在到达预设电流档位后,才可以触发拉载降流。在待测电池的全生命周期内(SOH≥75%)对应的SOC范围内,一定会存在的电流档位,例如4C体系、10A的电芯,在0.5-0.7SOC范围内,一定存在2C倍率充电。示例性地,100W机型可选择在6A档进行降流,80W机型选择在4A档进行降流,能够在大多数充电情况下遇到这些电流档位。

(2)触发电流阶跃需满足在一定的SOC区间。示例性地,拉载时的SOC可处于[20%,70%],不在此区间的电池阻抗情况更复杂,不便于计算出真实的低频阻抗。

(3)触发电流阶跃需满足在一定的温度区间。示例性地,该温度区间可以是满足Qmax更新的[10℃,40℃]。

(4)进入可以拉载的预设电流档位,需要判断电流是否在一定的区间值内。由于不同的适配器具有不同的电流精度,判断标准是充入电池的电流处于[6.2A,5.8A],这样计算出的低频阻抗误差在2mΩ以内。

(5)进入可以拉载的预设电流档位,需要稳定地充入电池一段时间,稳定的判断标准是这一段时间的电流需要满足中位值±100mA。另外,要求充入一段时间的目的是:a、消除电流从更高档位降至可拉载档位时对电极化的影响;b、在可拉载档位充入的数据需要用于进行时频转换。示例性地,充入时间可以设为30s,前10s是消除电池极化,后20s是用于进行时频转换的数据。

(6)在同时满足以上(2)~(5)时,才能够触发拉载降流;否则就不拉载,正常充电,不影响充电速度。

(7)对于降流的低档位电流,需要满足电流阶跃变化△I≥1000mA,示例性地,低档位电流可以是1A。

(8)低档位电流同样需要稳定地充入一段时间,示例性地,稳定要求可以是这段时间的充电电流满足中位值±100mA,时间也可以为20s。

(9)若低档位电流中的电流不稳定,即不满足(8),那么在低档位电流持续(8)中的时间后回归到正常充电曲线,若能正常回归到(4)中的档位,那么再次满足(2)~(5)的情况下,可以再次触发降流。需要注意的是,一次充电过程中最多拉载两次。

在一些实施例中,图15为本申请实施例提供的一种阻抗计算与SOH映射方案的详细流程示意图。

如图15所示,该详细流程可以包括:

S1501,对阶跃变化前后20s的充电数据进行傅里叶变换处理,确定初始阻抗值。

需要说明的是,在本申请实施例中,电量计采样频率fs可以为1Hz,阻抗计算频率(即第一频率)fc可以为0.025Hz,而且满足10×fc≤fs。另外,采样周期Ts=1/fc=40s,计算各频率阻抗Z=fft.U(t)/fft.I(t)。r然后可以提取傅里叶变换中的0.025Hz结果作为初始阻抗值,用batt_r_init表示。

S1502,确定阻抗值与健康度之间的映射关系。

还需要说明的是,在本申请实施例中,电池的主模型可以为50%SOC、25℃下的阻抗-SOH之间的映射关系,例如y=-11.556x+1.3476;另外,阻抗可以随温度变化,例如yl=x-0.001(温度上升1℃,阻抗降低0.001Ω);阻抗也可以随SOC变化,例如在20%~50%SOC时,y2=x+0.0002(SOC增加1%,阻抗减小0.0002Ω);在50%~70%SOC时,y2=x(该区间内SOC变化,阻抗值不变)。

S1503,基于初始阻抗值、实际SOC值、实际壳温最大值以及映射关系,确定目标阻抗值以及对应的目标健康度。

还需要说明的是,在本申请实施例中,实际SOC值可以用batt_real_soc表示,实际壳温最大值可以用shell_temp_max表示。示例性地,对于温度-阻抗的处理,batt_r_temp=batt_r_init+(shell_temp_max-r_main_temp)×r_temp_factor;对于SOC-阻抗的处理,在batt_real_soc<0.5时,r_soc_factor=0.0002;在batt_real_soc>0.5时,r_soc_factor=0;这时候batt_r_soc=batt_r_temp+(r_main_soc-batt_real_soc)×r_soc_factor。如此,对于所得到的目标健康度(即计算SOH)可以用fft_soh_init表示,即fft_soh_init=r_main_k*batt_r_soc+r_main_b。

S1504,在拉载充电完成的同时,读取电量计芯片的SOC、CC、Qmax和designcapacity以及计算得到的目标阻抗值和目标健康度进行保存。

在一种具体的实现方式中,阻抗计算与SOH映射方案具体可以包括:

(10)数据的采样频率fs和阻抗计算频率fc要满足:10×fc≤fs,对应的采样周期Ts=1/fc。示例性地,低频阻抗的频率范围是0.01Hz~60Hz。假设阻抗计算频率fc=0.025Hz,采样频率为fs=1Hz,那么采样周期Ts=40s,即两段电流一共持续40s。

(11)对降流阶跃变化前后两段的电流电压数据进行时频转换,并获得特征频率下f=[f0,f1,f2,…fn]下对应的阻抗Z=[Z0,Z1,Z2,…Zn]。时频转换的方法可以用傅里叶变换,小波变换等。示例性地,以傅里叶变换为例,分别对电压和电流进行傅里叶分析,然后对应相除得到复数形式的阻抗,其中实部就是要计算的各频率阻抗Z=fft.U(t)/fft.I(t),以得到基频为fc=0.025Hz的初始阻抗值batt_r_init。

(12)阻抗与SOH的映射关系可以称为电池主模型,是提前用电池单体进行老化得出的阻抗和SOH的规律表达式,可以为一次函数,例如fft_soh_init=r_main_k×batt_r_soc+r_main_b,其中r_main_k和r_main_b分别是一次函数的斜率和常量,batt_r_soc为目标阻抗值,fft_soh_init为阻抗映射的计算SOH(即目标健康度)。

(13)再考虑温度和SOC区间的影响,分别拟合了对阻抗的关系式batt_r_temp=batt_r_init+(shell_temp_max-r_main_temp)×r_temp_factor,batt_r_soc=batt_r_temp+(r_main_soc-batt_real_soc)×r_soc_factor,其中batt_r_init是(11)中计算出的初始阻抗值,r_main_temp和r_main_soc是电池主模型中的标准温度和标准SOC。由于电子设备在实际中不可能刚好在标准温度和标准SOC处拉载,因此需要将实际拉载的温度和SOC进行归一到标准值。r_temp_factor和r_soc_factor分别是温度影响因子和SOC区间影响因子,分别用于对计算的初始阻抗值进行归一化处理,得到目标阻抗值batt_r_soc。这三个关系式可以是提前提供到设备端(具体为设备AP端),然后设备进行了拉载和计算后,再以该电池主模型进行SOH的映射计算。

示例性地,假设电池主模型是r_main_temp=25℃,r_main_soc=50%的一次函数,fft_soh_init=-11.556×batt_r_soc+1.3476,r_temp_factor=-0.001,r_soc_factor=-0.0002。那么当拉载计算出的初始阻抗值batt_r_init=0.04913Ω,温度shell_temp_max=32.3℃,电量batt_real_soc=24.6%,通过上述的三个关系式可以得到计算SOH=92.286%。

(15)拉载计算完成的那次充电结束后,还需要读取电量计芯片的SOH、充放电循环次数CC、Qmax和design capacity,以及将目标阻抗值和计算SOH也一起保存,用于后续的电池是否更换的判断。

可以理解地,由于SOH的更新并不需要很快的频率,上述每次充电都去拉载降流,计算SOH并不是必须的,且影响了充电速度,因此本申请实施例中提供一套周期性的拉载计算方案很有必要。

在一些实施例中,图16为本申请实施例提供的一种拉载周期/频次设计方案的详细流程示意图。如图16所示,该详细流程可以包括:

S1601,第一次拉载的充电结束时,解锁读取电量计芯片的制造日期并记录。

S1602,确定拉载周期。

示例性地,拉载周期为4周。

S1603,确定触发降流的窗口期。

示例性地,窗口期为4天。

S1604,拉载计算出的结果应小于1且小于上一次结果,以满足限幅。

S1605,先拉载两次,若计算结果相差小于1,则计算结果有效,取二者平均值fft_soh_ave作为SOH更新结果。

S1606,若两次计算结果相差>1,则拉载第三次,窗口期增加1天,三次计算结果中相差<1的两次取平均值作为SOH更新结果。

S1607,若三次计算结果都相差>1,则以三次计算结果中最接近上一次结果的计算结果进行更新,即小于上一次结果的最大值。

S1608,确定只有一次拉载的执行步骤。

需要说明的是,在本申请实施例中,如果只有一次拉载,那么窗口期增加1天,然后若还是只有一次拉载,则以本次结果作为SOH更新结果;同时下一次的拉载周期减半处理,示例性地,下一次的拉载周期调整为两周。

S1609,确定四天一次拉载计算都没有的执行步骤。

还需要说明的是,在本申请实施例中,在四天一次拉载计算都没有成功的情况下,那么窗口期增加2天,然后若仍然不满足,即没有一次拉载计算成功,则电流档位调整为4A->1A,新窗口期仍然恢复为4天。

在一种具体的实现方式中,拉载周期/频次设计方案具体可以包括:

(16)拉载降流满足一定的时间周期,可以是2~4周,到了需要拉载的时间,可设定数天的窗口期去进行充电拉载。示例性地,拉载周期可以设定为4周,窗口期是4天。

(17)本次的CC大于上一次SOH更新的CC时,拉载计算的结果应小于上一次更新的SOH,否则认为计算结果有误,不算有效拉载。

(18)在窗口期内,先触发两次降流,计算SOH结果相差小于1%,结果有效,此时取二者平均值fft_soh_ave作为本次更新值。

(19)若两次结果相差>1%,则拉载第三次,窗口期增加1天,然后三次计算结果中相差<1的两次取平均值作为本次更新值。

(20)若三次计算结果中两两都相差>1%,以三次计算结果中最接近上一次结果进行更新。

(21)若四天中只触发了一次降流,则窗口期增加1天。若还是只拉载了一次,则以本次计算结果更新,下次更新的拉载周期减半,下次窗口期内有拉载计算两次以上,那么恢复设置的拉载周期。示例性地,若拉载周期为4周,本次窗口期+1天的情况下只有一次拉载计算,那么2周后再次遇到窗口期。

(22)若窗口期内一次都没有拉载,则窗口期延长两天,仍然没有触发拉载,需要将(4)中的拉载电流档位改小,转为新窗口期,并且拉载新电流档位。示例性地,若窗口期+2天,仍没有稳定的6A满足拉载计算的要求,那么可以修改为4A去拉载,新窗口期设置为4天。以确保SOH在周期性更新。

还可以理解地,如上(22),降低拉载电流档位可以避免:a、高功率手机搭配低功率充电器,不能充拉载电流档;b、经常在高电量区间充电,无拉载电流的那一档;c、电池老化严重,无稳定的拉载电流等特殊情况。

在一些实施例中,图17为本申请实施例提供的一种防呆设计方案的详细流程示意图。如图17所示,该详细流程可以包括:

S1701,在无6A档位拉载的情况下,执行降流操作,如采用息屏4A->1A。

需要说明的是,在本申请实施例中,这里可以包含的场景:(i)100W机型用低配适配器,此时充电全程无6A;6A档位在20%SOC前完成;(ii)经常在40%以上充电,无6A;(iii)6A->1A上下两档电流不稳定,能够降流但不不能够时频转换;(Ⅳ)老化电池,无稳定的20s-6A电流。

S1702,在没有4A档位的情况下,UI界面提示健康度检测需要标配适配器。

S1703,在发生更换电池动作时,读取电量计芯片的CC和SOH,判断电池状态。

还需要说明的是,在本申请实施例中,对于判断电池状态,如果这些条件都满足,那么判断为原电池:计算SOH与记录SOH相差<2%;新读取的CC与记录的CC相差<5次;新读取的SOH与记录的SOH相差<2%;电池制造日期都相同。如果上述这些条件不满足,那么说明发生电池更换,此时若CC<60或者SOH>97%,则说明更换为新电池;否则说明更换为旧电池。

在一种具体的实现方式中,防呆设计方案具体可以包括:

(23)若采用(22)改小拉载的电流档位,仍不能触发拉载,则在用户开启了健康度显示的电子设备上,UI界面弹窗提示用户:“健康度检测需要标配适配器充电,否则显示不准确”。

进一步地,考虑用户会发生更换电池动作,这里还需要结合电量计芯片读取的SOH、CC和电池制造日期,来判断电子设备是否更换了新的电池,具体可以包括:

(24)电子设备中的电池扣开主板又重新上电后,需要在2天内触发降流,并计算SOH,在用户开启了健康度显示的电子设备上,在健康度显示的功能页面提示用户“健康度需要更新,预计2天”。

(25)若以下条件同时满足,则认为是还是原电池进行了扣合,并没有更换电池:(a)计算SOH与(15)中记录的计算SOH相差<2%;(b)电量计芯片新读取的CC与记录的CC相差<5;(c)电量计芯片新读取的SOH与记录的SOH相差<2%;(d)电量计芯片新读取的电池制造日期相同。

(26)若不满足(25),则认为更换了别的电池,进一步判断更换的是新电池还是使用过的旧电池。这里可以结合读取电量计芯片的CC共同判断。示例性地,若CC<60次,或拉载计算出的SOH同时大于97%,则认为是更换了新电池;除此,则认为是更换了旧电池。

在一些实施例中,图18为本申请实施例提供的一种显示逻辑方案的详细流程示意图。如图18所示,该详细流程可以包括:

S1801,根据CC进行分段处理。

S1802,在CC≤60时,执行第一显示策略。

在本申请实施例中,对于第一显示策略,可以是:UI_SOH显示100%,同时拉载计算在软件底层正常更新。

S1803,在60

在本申请实施例中,对于第二显示策略,可以是:在计算SOH>UI_SOH时,UI_SOH以每80天减1%的速率下降,直到计算SOH=UI_SOH。在90%<计算SOH4%,则UI_SOH以每20天减1%的速率追赶;若△SOH>6%,则UI_SOH以每10天减1%的速率追赶。在计算SOH<90%时,UI_SOH以每7天减1%的速率追赶。

S1804,在CC>400时,执行第三显示策略。

在本申请实施例中,对于第三显示策略,可以是:在△SOH>0时,UI_SOH以每8天减1%的速率追赶;在△SOH≤0时,此时UI界面以计算SOH显示。

在一种具体的实现方式中,显示逻辑方案具体可以包括:

(27)根据充放电循环次数CC进行分段处理。在CC≤60次时,UI界面的UI_SOH显示为100%,拉载计算在软件底层正常更新SOH。

(28)在60UI_SOH,则UI_SOH以每80天减1%的速率下降,直到SOH=UI_SOH;此时属于一种异常工况,这时候UI_SOC比较低,其需要以非常低的速率下降,以使UI_SOH追赶上计算SOH。若90%<计算SOH

若△SOH≤4%,则UI_SOH以每30天减1%的速率追赶;

若△SOH>4%,则UI_SOH以每20天减1%的速率追赶;

若△SOH>6%,则UI_SOH以每10天减1%的速率追赶。

若计算SOH<90%,UI_SOH需要以较大的速率下降,例如以每7天减1%的速率追赶,这样可以确保在用户手上品质异常的电池能快速下滑到真实水平,让用户在保质期内更换电池。

(29)在CC>400时,若此时UI_SOH>计算SOH,表明UI界面的健康度还没追赶到真实值,设置以每8天减1%的速率追赶。直到UI_SOH≤计算SOH,以计算SOH进行真实显示。

还可以理解地,在本申请实施例中,可以将电化学阻抗谱的计算运用到电子设备上,能够进一步将阻抗扩展用于快充过程中电池状态监测、功率估计等方面,可用性强。

还可以理解地,在本申请实施例中,拉载电流档位的时机可以不受限于原有充电曲线一步步降流来到触发的档位,可直接在插入适配器后主动进行电流拉载的操作。另外,这里更换电池后的判断逻辑并不局限于电池健康度的运用,可扩展为电池更换的检测手段。

综上可知,在本申请实施例中,基于EIS低频阻抗与电池SOH呈线性关系的原理,这里提供了一套完整的电子设备上可应用的电池健康度实施方法,该方法可以不改变已有设备的硬件架构,在充电中周期性地短暂拉载电流进行交流低频阻抗的计算。另外,这里还提供了电流拉载、计算、防呆和显示方案,从而能够不受限环境因素和电量计芯片而准确地计算出电池健康度,也为后续电化学阻抗谱在设备中预测电池析锂、预测可用功率等功能提供了方向。

本申请实施例提供了一种电池健康度确定方法,通过上述实施例对前述实施例的具体实现进行了详细阐述,从中可以看出,通过前述实施例的技术方案,一方面,采用充电中计算电池的低频阻抗来表征电池健康度,解决了已有的SOH算法强依赖电量计芯片和整机静置才能更新参数的问题,同时触发场景更简便,且提高了电池健康度的计算准确度。另一方面,根据电池的EIS原理,不改变已有设备的硬件架构,采用软件控制充电曲线触发电流波动来进行低频阻抗的计算,比较巧妙地将电池交流阻抗运用于电池健康度的计算。又一方面,整个技术方案考虑了完整的电流拉载、计算、防呆和显示方案,以及考虑了用户更换电池等各种场景,能够更加匹配欧盟新电池法规的环保要求和使用要求。

在本申请的再一实施例中,基于前述实施例相同的发明构思,图19为本申请实施例提供的一种电池健康度确定装置的组成结构示意图。如图19所示,电池健康度确定装置190可以包括确定单元1901、触发单元1902和计算单元1903,其中:

确定单元1901,配置为在待测电池的充电过程中,确定待测电池的状态参数;

触发单元1902,配置为在状态参数满足第一条件时,触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,并确定包含阶跃变化的第一电流信号和第一电压信号;

计算单元1903,配置为基于第一电流信号和第一电压信号确定待测电池在第一频率下的第一阻抗值;以及基于第一阻抗值,确定待测电池的目标健康度。

在一些实施例中,状态参数满足第一条件,包括下述至少一项:

待测电池的温度满足预设温度范围;

待测电池的荷电状态满足预设荷电范围;

待测电池的充电电流满足预设档位电流范围;

待测电池的充电电流满足第一预设稳定范围且持续第一充电时间。

在一些实施例中,触发单元1902,还配置为在状态参数满足第一条件时,控制待测电池的充电电流由第一充电电流降低至第二充电电流,且第一充电电流与第二充电电流之间的变化量满足预设变化量范围。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为在基于第二充电电流为待测电池进行充电时,若第二充电电流满足第二预设稳定范围且持续第二充电时间,则执行确定包含阶跃变化的第一电流信号和第一电压信号,对第一电流信号和第一电压信号进行时频转换,确定待测电池的第一阻抗值的步骤;若第二充电电流不满足第二预设稳定范围,则在第二充电时间之后控制待测电池的充电电流返回到第一充电电流,并继续基于第一充电电流为待测电池进行充电。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为确定第一电流信号包括:位于阶跃变化时刻之前第一时间长度的充电电流数据和位于阶跃变化时刻之后第二时间长度的充电电流数据;确定第一电压信号包括:位于阶跃变化时刻之前第一时间长度的充电电压数据和位于阶跃变化时刻之后第二时间长度的充电电压数据;其中,第一时间长度与第二时间长度之和大于或等于第一频率的倒数。

在一些实施例中,计算单元1903,还配置为对第一电流信号和第一电压信号进行时频转换,确定待测电池在第一频率下的第一阻抗值。

在一些实施例中,计算单元1903,还配置为对第一电流信号和第一电压信号分别进行傅里叶变换,确定电流傅里叶变换数据和电压傅里叶变换数据;以及根据电流傅里叶变换数据和电压傅里叶变换数据进行阻抗计算,得到在第一频率下的第一阻抗值。

在一些实施例中,第一电流信号和第一电压信号的采样频率大于或等于第一频率的十倍。

在一些实施例中,参见图19,电池健康度确定装置190还可以包括归一化单元1904和映射单元1905,其中:

归一化单元1904,配置为对第一阻抗值进行归一化处理,确定目标阻抗值;

映射单元1905,配置为基于预设的阻抗值与健康度之间的映射关系,确定目标阻抗值对应的目标健康度。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为确定映射关系为阻抗值与健康度之间具有线性关系。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为确定阻抗影响参数的参数变化量和影响因子;

归一化单元1904,还配置为根据参数变化量和影响因子对第一阻抗值进行归一化处理,确定目标阻抗值;其中,参数变化量表征阻抗影响参数对应的实测参数与基准参数之间的差值。

在一些实施例中,在阻抗影响参数包括温度参数和荷电状态参数时,归一化单元1904,还配置为确定温度参数的温度变化量和温度影响因子以及荷电状态参数的荷电状态变化量和荷电状态影响因子;根据温度变化量和温度影响因子,确定温度归一化值;以及根据荷电状态变化量和荷电状态影响因子,确定荷电状态归一化值;以及根据第一阻抗值、温度归一化值和荷电状态归一化值,确定目标阻抗值。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为确定待测电池的充电电流产生阶跃变化的上一次拉载时间;在上一次拉载时间与当前时间之间满足预设拉载周期时,在第一窗口期内两次触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,以分别确定待测电池的第一健康度和第二健康度;以及若第一健康度和第二健康度之间的差值小于第一阈值,则将第一健康度和第二健康度之间的平均值作为待测电池的目标健康度;若第一健康度和第二健康度之间的差值大于第一阈值,则在第一窗口期内执行第三次触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,以确定待测电池的第三健康度;在第一健康度、第二健康度和第三健康度中的其中两者之间的差值小于第一阈值时,将其中两者的平均值作为待测电池的目标健康度。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为若第一健康度和第二健康度之间的差值大于第一阈值,且在第一窗口期内无法执行第三次触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,则延长第一窗口期,并在延长后的窗口期内执行第三次触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,以确定待测电池的第三健康度。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为若第一健康度、第二健康度和第三健康度中的任意两者之间的差值均大于第一阈值,则从第一健康度、第二健康度和第三健康度中选择与上一次保存结果的最接近值,将最接近值作为待测电池的目标健康度。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为若上一次拉载时间与当前时间之间满足预设拉载周期,且在第一窗口期内仅触发一次待测电池的充电电流产生阶跃变化,则延长第一窗口期,并在延长后的窗口期内仍然仅触发一次待测电池的充电电流产生阶跃变化时,调整待测电池的下一次拉载周期,以使调整后的拉载周期小于预设拉载周期;以及在下一次拉载周期对应的第一窗口期内触发两次以上待测电池的充电电流产生阶跃变化时,控制待测电池的拉载周期恢复为预设拉载周期。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为若上一次拉载时间与当前时间之间满足预设拉载周期,且在第一窗口期内无法触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,则延长第一窗口期,并在延长后的窗口期内仍然无法触发待测电池的充电电流产生阶跃变化时,控制待测电池的充电电流由第一充电电流降低至第三充电电流,其中,第三充电电流小于第二充电电流。

在一些实施例中,参见图19,电池健康度确定装置190还可以包括保存单元1906,配置为获取电量计芯片读取到的初始循环次数、初始健康度和初始电池制造日期;以及将初始循环次数、初始健康度、初始电池制造日期和目标健康度保存到预设存储区域。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为在检测到待测电池被扣开且待测电池重新上电后,在第二窗口期内触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,以确定待测电池的第四健康度;若待测电池同时满足以下条件,则确定待测电池没有更换:电量计芯片读取到的循环次数与预设存储区域中的初始循环次数之间的差值满足预设循环次数范围;电量计芯片读取到的健康度与预设存储区域中的初始健康度之间的差值满足第一预设差值范围;电量计芯片读取到的电池制造日期与预设存储区域中的初始电池制造日期相同;第四健康度与预设存储区域中的目标健康度之间的差值满足第二预设差值范围。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为在确定待测电池发生更换时,若电量计芯片读取到的循环次数小于第一门限值,或者第四健康度大于第二门限值,则确定待测电池更换为新电池。

在一些实施例中,参见图19,电池健康度确定装置190还可以包括显示单元1907,配置为在待测电池的循环次数小于或等于第一循环次数时,确定待测电池的显示健康度,并将显示健康度显示在设备屏幕中;

确定单元1901,还配置为在待测电池的循环次数小于或等于第一循环次数时,确定待测电池的显示健康度,并将显示健康度显示在设备屏幕中;以及在待测电池的循环次数大于第一循环次数且小于或等于第二循环次数时,若目标健康度大于显示健康度,则控制显示健康度以第一速率进行下降,直至显示健康度等于目标健康度;若目标健康度大于预设健康度且小于显示健康度,则根据显示健康度与目标健康度之间的差值,确定显示健康度的下降速率,并控制显示健康度以下降速率进行下降,直至显示健康度等于目标健康度;若目标健康度小于或等于预设健康度,则控制显示健康度以第二速率进行下降,直至显示健康度等于目标健康度。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为若差值小于或等于第二阈值,则确定显示健康度的下降速率为第三速率;若差值大于第二阈值,则确定显示健康度的下降速率为第四速率;若差值大于第三阈值,则确定显示健康度的下降速率为第五速率;其中,第三阈值大于第二阈值,且第二速率大于第五速率,第五速率大于第四速率,第四速率大于第三速率,第三速率大于第一速率。

在一些实施例中,确定单元1901,还配置为在待测电池的循环次数大于第二循环次数时,若显示健康度大于目标健康度,则控制显示健康度以第六速率进行下降,直至显示健康度小于或等于目标健康度。

在一些实施例中,显示单元1907,还配置为在待测电池的循环次数大于第二循环次数时,若显示健康度小于或等于目标健康度,则将目标健康度显示在设备屏幕中。

可以理解地,在本实施例中,“单元”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等,当然也可以是模块,还可以是非模块化的。而且在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,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,也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中,基于这样的理解,本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品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)或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

因此,本实施例提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现前述实施例中任一项所述的方法的步骤。

基于上述电池健康度确定装置190的组成以及计算机可读存储介质,图20为本申请实施例提供的一种电子设备的组成结构示意图。如图20所示,电子设备200可以包括:通信接口2001、存储器2002和处理器2003;各个组件通过总线系统2004耦合在一起。可理解,总线系统2004用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统2004除包括数据总线之外,还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见,在图20中将各种总线都标为总线系统2004。其中,通信接口2001,用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中,信号的接收和发送;

存储器2002,用于存储能够在处理器2003上运行的计算机程序;

处理器2003,用于在运行所述计算机程序时,执行:

在待测电池的充电过程中,确定待测电池的状态参数;在状态参数满足第一条件时,触发待测电池的充电电流产生阶跃变化,并确定包含阶跃变化的第一电流信号和第一电压信号;基于第一电流信号和第一电压信号确定待测电池在第一频率下的第一阻抗值;基于第一阻抗值,确定待测电池的目标健康度。

可以理解,本申请实施例中的存储器2002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,ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM,PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM,EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM,EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory,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RAM可用,例如静态随机存取存储器(Static RAM,SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM,DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM,SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double DataRate SDRAM,DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM,ESDRAM)、同步链动态随机存取存储器(Synchronous link DRAM,SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM,DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器2002旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

而处理器2003可能是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤可以通过处理器2003中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器2003可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,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。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。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。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器2002,处理器2003读取存储器2002中的信息,结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是,本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现,处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits,ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)、数字信号处理设备(DSP Device,DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable LogicDevice,PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现,可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

可选地,作为另一个实施例,处理器2003还配置为在运行所述计算机程序时,执行前述实施例中任一项所述的方法的步骤。

在本申请的再一实施例中,图21为本申请实施例提供的另一种电子设备的组成结构示意图。如图21所示,电子设备200至少可以包括有待测电池2101和前述实施例中任一项所述的电池健康度确定装置190。

本申请实施例提供了一种电子设备,根据电池的低频阻抗特性来表征电池健康度,不仅改善了相关技术对电量计芯片的强依赖关系,而且在待测电池的状态参数满足第一条件时即可触发待测电池阻抗的计算,使得触发场景简单化;另外,这里无需改变设备的硬件架构,采用软件控制充电曲线方式触发电流阶跃变化来进行电池阻抗的计算,然后将电池阻抗运用于电池健康度的确定,从而还提高了电池健康度的计算准确度,使得设备能够更准确地显示电池健康度,并且还能够匹配电池法规的相关要求,进而提高了设备的使用性能。

在本申请的再一实施例中,以充电过程为例,这里还提供了一种充电系统,该充电系统可以包括充电设备和供电设备,其中,充电设备与供电设备之间有线/无线充电连接。

在本申请实施例中,充电设备可以为前述实施例所述的电子设备,供电设备可以为适配器、充电宝、移动电源等。

在本申请实施例中,充电设备中包括电池,供电设备用于为充电设备中的电池进行充电。在充电过程中,根据电池的低频阻抗特性来表征电池健康度,不仅改善了相关技术对电量计芯片的强依赖关系,而且在待测电池的状态参数满足第一条件时即可触发待测电池阻抗的计算,使得触发场景简单化;另外,这里无需改变设备的硬件架构,采用软件控制充电曲线方式触发电流阶跃变化来进行电池阻抗的计算,然后将电池阻抗运用于电池健康度的确定,从而还提高了电池健康度的计算准确度,使得设备能够更准确地显示电池健康度,并且还能够匹配电池法规的相关要求,进而提高了设备的使用性能。

需要说明的是,在本申请中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。

本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法,在不冲突的情况下可以任意组合,得到新的方法实施例。

本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征,在不冲突的情况下可以任意组合,得到新的产品实施例。

本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征,在不冲突的情况下可以任意组合,得到新的方法实施例或设备实施例。

以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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