电池包健康度估算方法和装置与流程

本发明属于电池包技术领域，尤其涉及一种电池包健康度估算方法和装置。

背景技术：

由于电池包长期使用会发生老化或劣化，因而需要估计电池包的健康状况(state-of-health，soh)，也称为寿命状态，也有的称为老化情况、劣化程度或者落后电池包，文献中叫法不一，但表达的意思基本上是一样的。其中，基于电池包容量累计变化估算电池包的健康度一般用sohc表示，现有技术在电池包的sohc的估算中具有以下问题：

一方面，在通过电池包供电的电器系统，例如，电动车正常使用过程中。在电池包供电的电器系统缺少精确计算上述电池包健康度的机会。

另一方面，由于电池包中不同蓄电单元的荷电状态(stateofcharge，soc)存在不一致性，导致难以定位到具体蓄电单元。

再一方面，由于电池包中各个蓄电单元的老化过程存在不一致性，电池包包整体的健康度不能反映各个蓄电单元实际的老化状态。

基于上述问题，现有技术的电池包的sohc的估算方法很难获得较为准确的电池包sohc。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电池包健康度估算方法和装置，能够准确的估算电池包的健康度。

第一方面，提供了一种电池包健康度估算方法，该方法可以包括以下步骤：

检测电池包中每个蓄电单元在充电或放电过程中的健康度指标变化，其中，健康度指标包括：蓄电单元两端的电压、蓄电单元的充电电流、蓄电单元的放电电流和蓄电单元的温度。

根据检测获得的健康度指标变化，判断蓄电单元在进行健康度估算的预定时间段内是否具有荷电状态的修正时机。

计算具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的修正后的荷电状态值，以及具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的每两次修正时机之间的容量累计变化中的一次或一次以上的容量累计变化。

基于每两次修正时机之间的容量累计变化中的任意一次容量累计变化以及任意一次容量累计变化的修正时机对应的修正后的荷电状态值，获得具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的第一估算健康度，并根据具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的第一估算健康度估算电池包的健康度。

第二方面，提供了一种电池包健康度估算装置，可以包括：检测单元、判断单元、计算单元和第一估算单元。

检测单元，可以用于检测电池包中每个蓄电单元在充电或放电过程中的健康度指标变化，其中，健康度指标包括：蓄电单元两端的电压、蓄电单元的充电电流、蓄电单元的放电电流和蓄电单元的温度。

判断单元，可以用于根据检测获得的健康度指标变化，判断蓄电单元在进行健康度估算的预定时间段内是否具有荷电状态的修正时机。

计算单元，可以用于计算具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的修正后的荷电状态值，以及具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的每两次修正时机之间的容量累计变化中的一次或一次以上的容量累计变化。

第一估算单元，可以用于基于每两次修正时机之间的容量累计变化中的任意一次容量累计变化以及任意一次容量累计变化的修正时机对应的修正后的荷电状态值，获得具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的第一估算健康度，并根据具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的第一估算健康度估算电池包的健康度。

根据本发明实施例提供的一种电池包健康度估算方法和装置，通过判断蓄电单元在进行健康度估算的预定时间段内是否具有荷电状态的修正时机，当蓄电单元在该预定时间段内具有两次或两次以上修正时机时，通过修正时机之间的容量累计变化和修正时机对应的修正后的荷电状态值估算蓄电单元的健康度，从而获得较为准确的电池包的健康度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种实施例的电池包健康度估算方法的示意性流程图；

图2是本发明的另一种实施例的电池包健康度估算方法的示意性流程图；

图3是本发明的又一种实施例的电池包健康度估算方法的示意性流程图；

图4是本发明的一种实施例的电池包健康度估算装置的示意性结构图；

图5是本发明的另一种实施例的电池包健康度估算装置的示意性结构图；

图6是本发明的又一种实施例的电池包健康度估算装置的示意性结构图；

图7是本发明的一种实施例的电池包健康度估算方法的计算设备实现的示意性结构图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

一些电池包健康度估算方法尝试基于电池包状态空间模型的扩展卡尔曼滤波算法估算电池包内阻和电池包容量从而估算出电池包sohc，但是存在误差较大，可施行性低的弊端。另一些电池包健康度估算方法利用电池包管理系统统计的累计充放电容量估算出电池包组当前实际容量，这类方法完全依赖于线下标定数据，无法真实反应电池包的实际情况。一旦出现因为环境恶化或质量问题出现容量大幅下降，会使这类电池包健康度估算方法脱离实际情况，造成估算结果与电池包实际健康度差距较大。

在一些示例中，可以对电池包包整体进行健康度在线估算：在充放电机上对带有电池包管理系统的电池包进行充电并基于开始充电到满充电截止过程进行电池包健康状态的计算，由电池包包内蓄电单元存在不均衡度，例如，电池包包内蓄电单元之间不可避免地存在soc的差异，而电池包包满充时实际上为soc最高的电芯满充，而计算soh时，一般是以未充电时的最低电压对应的最小soc计算，所以会导致这类电池包健康度估算方法的估算结果一般会低于所估算的电池包的实际健康度。

基于上述问题，本发明的实施例提出了一种电池包健康度估算方法，图1是本发明的一种实施例的电池包健康度估算方法的示意性流程图。该方法可以包括以下步骤：s110～s140。

在s110中，检测电池包中每个蓄电单元在充电或放电过程中的健康度指标变化，其中，健康度指标包括：蓄电单元两端的电压、蓄电单元的充电电流、蓄电单元的放电电流和蓄电单元的温度。

在一些示例中，在s110中，蓄电单元可以是电芯或由电芯组成的模组等多种蓄电形式。在一些示例中，检测的电池包的健康度指标可以是电池包中的蓄电单元在充电过程的电池包健康度指标，也可以是电池包中的蓄电单元在放电过程的电池包健康度指标。

在s120中，根据检测获得的健康度指标变化，判断蓄电单元在进行健康度估算的预定时间段内是否具有荷电状态的修正时机。

在一些示例中，在s120中的预定时间段可以是多种类型的时间段，例如，可以是一个月、一年等的标准时间单位，也可是300天、六个月等由标准时间单位组成的各种时间范围。

在一些示例中，在s120中，上述的蓄电单元的修正时机可以是蓄电单元出现长时间静置或伪静态或满充状态时。

在s130中，计算具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的修正后的荷电状态值，以及具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的每两次修正时机之间的容量累计变化中的一次或一次以上的容量累计变化。

在一些示例中，s130中蓄电单元在预定时间段内可能具有多次荷电状态的修正机会，例如，具有四次荷电状态的修正机会，那么可以计算出c²4次的容量累计变化。

在一些示例中，可以选择具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元作为第一蓄电单元，计算第一蓄电单元的修正时机中的两次修正时机修正后的荷电状态值以及第一蓄电单元的两次修正时机之间的容量累计变化。因为，在进行电池包的蓄电单元的健康度估算中，只需获得一次上述容量累计变化即可，所以可以选择上述可能的多次容量累计变化中的一次，也就是通过两点发来计算蓄电单元的健康度即可。

在一些示例中，s130中的每两次修正时机之间的容量累计变化，例如，如果在两次修正时机之间，蓄电单元的经历的数次充电或放电过程，这里的容量变化是充电的累计容量的累加减去放电的累计容量的累加。

在s140中，基于每两次修正时机之间的容量累计变化中的任意一次容量累计变化以及任意一次容量累计变化的修正时机对应的修正后的荷电状态值，获得具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的第一估算健康度，并根据具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的第一估算健康度估算电池包的健康度。

在一些示例中，s140中可以选择具有两次以上修正时机的蓄电单元作为第一蓄电单元，计算第一蓄电单元的修正时机中的任意两次修正时机修正后的荷电状态值以及第一蓄电单元的所述任意两次修正时机之间的容量累计变化。

在一些示例中，可以根据需要，估算电池包或模组等由电芯构成的蓄电单元的sohc。

在一些示例中，可以通过上述蓄电单元的第一估算健康度计算这些第一估算健康度的平均值获得平均sohc，供电池包管理单元或其他不同模块使用。在一些示例中，也可在上述第一估算健康度中选择最小第一估算健康度，作为电池包的最小sohc。

在一些示例中，由于当对应的修正后的荷电状态值之间的差值过小时，会影响对电池包健康度估算的精度，所以在s140之前还可以包括判断对应的修正后的荷电状态值之间的差值和预定值进行比较的步骤，并且，当对应的修正后的荷电状态值之间的差值大于预定值时，再执行s140。

根据本发明实施例提供的一种电池包健康度估算方法，通过判断蓄电单元在进行健康度估算的预定时间段内是否具有荷电状态的修正时机，当蓄电单元在该预定时间段内具有两次或两次以上修正时机时，通过修正时机之间的容量累计变化和修正时机对应的修正后的荷电状态值估算蓄电单元的健康度，从而获得较为准确的电池包的健康度。

在一些示例中，s140可以包括：

sohc(n)＝δcapacity(n)/{soc(n)×bolcapacity(n)}(1)

在式(1)中，sohc(n)为蓄电单元n的基于电容累计变化获得的第一健康度，δcapacity(n)为蓄电单元n的每两次修正时机之间的容量累计变化中的一次容量累计变化，δsoc(n)为蓄电单元n的计算一次容量累计变化的修正时机对应的修正后的荷电状态值，bolcapacity(n)为蓄电单元n的预设起始容量累计变化。

图2是本发明的另一种实施例的电池包健康度估算方法的示意性流程图。如图2所示，该电池包健康度估算方法还可以包括步骤s210，在s210中，可以依据通过图1所示的电池包健康度估算方法估算出来的电池包的健康度修正电池包的健康度估算曲线。

在一些示例中，原始的健康度估算曲线的函数可以由下述公式推导获得：

其中，crate为蓄电单元的累计循环容量，q为蓄电单元的soh×bolcapacity可以理解为蓄电单元的当前剩余容量能够表征蓄电单元的sohc，e、a和k等均为电芯相关参数，t为蓄电单元的温度，t为蓄电单元的使用时间，r为常数。

根据上述公式，可以推导出：

其中，c0可看作常数。

在一些示例中，s210可以在图1中的s140之后执行。

在一些示例中，s210可以包括：

基于第k次获得的蓄电单元的第一估算健康度的平均值sohck平均和经k-1次修正后的电池包的健康度估算曲线计算得到的电池包的健康度sohck-1，获得修正因子a；

通过修正因子a对经k-1次修正后的电池包的健康度估算曲线进行修正，

其中，计算修正因子a的公式为：

a＝sohck平均÷sohck-1(2)

在式(2)中，k为大于0的整数。

在一些示例中，对原始的健康度估算曲线的函数进行修正可以包括：若没修正过的原始的健康度估算曲线的函数可以表示为：

那么经一次修正的健康度估算曲线的函数可以为：

图3是本发明的又一种实施例的电池包健康度估算方法的示意性流程图。如图3所示，该电池包健康度估算方法，还可以包括步骤s310：

通过原有健康度估算曲线和修正后的原有健康度估算曲线，对在进行健康度估算的预定时间段内电池包的蓄电单元不具有修正时机或只具有一次修正时机的电池包的健康度sohc估进行估算，其中：

sohc估＝sohcp(m-1)-sohc衰减值(3)

sohc衰减值＝sohcm-1-sohcm(4)

在式(3)和式(4)中，sohcm可以是通过xm和第m个预定时间段之前最后一次修正的健康度估算曲线的函数获得的，xm是健康度估算的起始时刻到第m个预定时间段的截止时刻内电池包的工况数据；

当电池包的蓄电单元在第m-1个预定时间段内不具有修正时机或只具有一次修正时机时：

sohcm-1可以是通过xm-1和第m个预定时间段之前最后一次修正的健康度估算曲线的函数获得的，xm-1是健康度估算的起始时刻到第m-1个预定时间段的截止时刻内电池包的工况数据。

sohcp(m-1)可以为通过sohcp(m-2)、sohcm-1和sohcm-2获得。

sohcp(m-2)可以是在第m-2个预定时间段获得的。可以以此类推，通过求解sohcp(m-1)的原理不断对其他预定时间段的sohcp(m)进行求解。

sohcm-2可以是健康度估算的起始时刻到第m-2个预定时间段的截止时刻内电池包的工况数据xm-2通过在第m-1个预定时间段之前的最后一次修正的健康度估算曲线的函数获得的，其中，m为大于1的整数，当m等于2时，sohcp(m-2)等于1。

在一些示例中，这里的电池包的工况数据可以是电池包每日循环充放电的次数，累计使用天数等

在一些示例中，当第m-1个预定时间段内，电池包的蓄电单元具有两次或两次以上修正时机时：

sohcm-1可以是通过在第m-1个预定时间段计算得到的第一估算健康度获得的。

sohcp(m-1)可以为通过第一估算健康度获得的电池包的健康度，其中，m为大于1的整数。

因此，根据本发明实施例的电池包健康度估算方法，可以对健康度估算的预定时间段内电池包的蓄电单元不具有修正时机或只具有一次修正时机的电池包的健康度进行估算，获得一个较为准确的sohc估。

上文中结合图1至图3，详细描述了根据本发明实施例的电池包健康度估算方法，下面将结合图4至图6，详细描述根据本发明实施例的电池包健康度估算装置。

图4是本发明的一种实施例的电池包健康度估算装置的示意性结构图；。如图4所示，电池包健康度估算装置400可以包括：检测单元410、判断单元420、计算单元430和第一估算单元440。

检测单元410，可以用于检测电池包中每个蓄电单元在充电或放电过程中的健康度指标变化，其中，健康度指标包括：蓄电单元两端的电压、蓄电单元的充电电流、蓄电单元的放电电流和蓄电单元的温度。

判断单元420，可以用于根据检测获得的健康度指标变化，判断蓄电单元在进行健康度估算的预定时间段内是否具有荷电状态的修正时机。

计算单元430，可以用于计算具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的修正后的荷电状态值，以及具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的每两次修正时机之间的容量累计变化中的一次或一次以上的容量累计变化。

第一估算单元440，可以用于基于每两次修正时机之间的容量累计变化中的任意一次容量累计变化以及任意一次容量累计变化的修正时机对应的修正后的荷电状态值，获得具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的第一估算健康度，并根据具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的第一估算健康度估算电池包的健康度。

根据本发明实施例的电池包健康度估算装置400可对应于根据本发明实施例的电池包健康度估算方法中的执行主体，并且电池包健康度估算装置400中的各个单元的上述操作和/或功能分别为了实现图1的各个方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。

因此，根据本发明实施例提供的一种电池包健康度估算装置，通过判断蓄电单元在进行健康度估算的预定时间段内是否具有荷电状态的修正时机，当蓄电单元在该预定时间段内具有两次或两次以上修正时机时，通过修正时机之间的容量累计变化和修正时机对应的修正后的荷电状态值估算蓄电单元的健康度，从而获得较为准确的电池包的健康度。

在一些示例中，计算单元430还可以用于：

选择具有两次以上修正时机的蓄电单元作为第一蓄电单元，计算第一蓄电单元的修正时机中的任意两次修正时机修正后的荷电状态值以及第一蓄电单元的所述任意两次修正时机之间的容量累计变化。

在一些示例中，第一估算单元440还可以用于：当对应的修正后的荷电状态值之间的差值大于预定值时，基于每两次修正时机之间的容量累计变化中的一次容量累计变化以及计算一次容量累计变化的修正时机对应的修正后的荷电状态值获得蓄电单元的第一估算健康度，并根据蓄电单元的第一估算健康度估算电池包的健康度。

在一些示例中，第一估算健康度440可以通过式(1)获得。

图5是本发明的另一种实施例的电池包健康度估算装置的示意性结构图。如图5所示，电池包健康度估算装置500还可以包括修正单元550，可以用于：依据电池包的健康度修正电池包的健康度估算曲线。

在一些示例中，修正单元550可以用于：

基于第k次获得的蓄电单元的第一估算健康度的平均值sohck平均和经k-1次修正后的电池包的健康度估算曲线计算得到的电池包的健康度sohck-1，获得修正因子a；

通过修正因子a对经k-1次修正后的电池包的健康度估算曲线进行修正，

其中，计算修正因子a的公式采用与式(2)相同的公式：

a＝sohck平均÷sohck-1

其中，k为大于0的整数。

图6是本发明的又一种实施例的电池包健康度估算装置的示意性结构图。如图6所示，该电池包健康度估算装置600还可以包括第二估算单元660，可以用于：

通过原有健康度估算曲线和修正后的原有健康度估算曲线，对在进行健康度估算的预定时间段内电池包的蓄电单元不具有修正时机或只具有一次修正时机的电池包的健康度sohc估进行估算，其中：

sohc估可以通过式(3)和式(4)获得。

sohcm可以是通过xm和第m个预定时间段之前最后一次修正的健康度估算曲线的函数获得的，xm是健康度估算的起始时刻到第m个预定时间段的截止时刻内电池包的工况数据；

当电池包的蓄电单元在第m-1个预定时间段内不具有修正时机或只具有一次修正时机时：

sohcm-1可以是通过xm-1和第m个预定时间段之前最后一次修正的健康度估算曲线的函数获得的，xm-1是健康度估算的起始时刻到第m-1个预定时间段的截止时刻内电池包的工况数据。

sohcp(m-1)可以为通过sohcp(m-2)、sohcm-1和sohcm-2获得。

sohcp(m-2)可以是在第m-2个预定时间段获得的。可以以此类推，通过求解sohcp(m-1)的原理不断对其他预定时间段的sohcp(m)进行求解。

sohcm-2可以是健康度估算的起始时刻到第m-2个预定时间段的截止时刻内电池包的工况数据xm-2通过在第m-1个预定时间段之前的最后一次修正的健康度估算曲线的函数获得的，其中，m为大于1的整数，当m等于2时，sohcp(m-2)等于1。

在一些示例中，这里的电池包的工况数据可以是电池包每日循环充放电的次数，累计使用天数等

在一些示例中，当第m-1个预定时间段内，电池包的蓄电单元具有两次或两次以上修正时机时：

sohcm-1可以是通过在第m-1个预定时间段计算得到的第一估算健康度获得的。

sohcp(m-1)可以为通过第一估算健康度获得的电池包的健康度，其中，m为大于1的整数。

因此，根据本发明实施例的电池包健康度估算方法，可以对健康度估算的预定时间段内电池包的蓄电单元不具有修正时机或只具有一次修正时机的电池包的健康度进行估算，获得一个较为准确的sohc估。

图7是本发明的一种实施例的电池包健康度估算方法的计算设备实现的示意性结构图。如图7所示结合上述的电池包健康度估算方法和电池包健康度估算装置的至少一部分可以由计算设备700包括输入设备701、输入端口702、处理器703、存储器704、输出端口705、以及输出设备706。其中，输入端口702、处理器703、存储器704、以及输出端口705通过总线710相互连接，输入设备701和输出设备706分别通过输入端口702和输出端口705与总线710连接，进而与计算设备700的其他组件连接。需要说明的是，这里的输出接口和输入接口也可以用i/o接口表示。具体地，输入设备701接收来自外部的输入信息，并通过输入端口702将输入信息传送到处理器703；处理器703基于存储器704中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器704中，然后通过输出端口705将输出信息传送到输出设备706；输出设备706将输出信息输出到计算设备700的外部。

当通过图7所示的计算设备70700实现结合图4描述的电池包健康度估算装置时，输入设备701接收电池包中每个蓄电单元在充电或放电过程中的健康度指标变化，其中，健康度指标包括：蓄电单元两端的电压、蓄电单元的充电电流、蓄电单元的放电电流和蓄电单元的温度。在特定实施例中，与输出设备相连的i/o接口可以包括硬件、软件或两者，提供用于在计算设备700与一个或多个i/o设备之间的通信的一个或多个接口。在合适的情况下，计算设备700可包括一个或多个这些i/o设备。一个或多个这些i/o设备可允许人和计算机系统700之间的通信。举例来说而非限制，i/o设备可包括键盘、小键盘、麦克风、监视器、鼠标、打印机、扫描仪、扬声器、静态照相机、触针、手写板、触摸屏、轨迹球、视频摄像机、另一合适的i/o设备或者两个或更多个以上这些的组合。i/o设备可包括一个或多个传感器。本发明实施例考虑用于它们的任何合适的i/o设备和任何合适的i/o接口。在合适的情况下，i/o接口可包括一个或多个装置或能够允许处理器703驱动一个或多个这些i/o设备的软件驱动器。在合适的情况下，i/o接口可包括一个或多个i/o接口。尽管本发明实施例描述和示出了特定的i/o接口，但本发明实施例考虑任何合适的i/o接口。该处理器703基于存储器704中存储的计算机可执行指令，根据检测获得的健康度指标变化，判断蓄电单元在进行健康度估算的预定时间段内是否具有荷电状态的修正时机。计算具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的修正后的荷电状态值，以及具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的每两次修正时机之间的容量累计变化中的一次或一次以上的容量累计变化。基于每两次修正时机之间的容量累计变化中的任意一次容量累计变化以及任意一次容量累计变化的修正时机对应的修正后的荷电状态值，获得具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的第一估算健康度，并根据具有两次或两次以上修正时机的蓄电单元的第一估算健康度估算电池包的健康度。随后在需要时经由输出端口705和输出设备706将上述第一估算健康度输出。

上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发明实施例方案的目的。