[發明專利]對充電電池的電池健康狀態進行估算的方法和裝置

有效

• 申請號: 201611076607.3
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN108120932B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 張婧晶;耿璐
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/388;G01R31/367
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳秋明

根據本發明，提出了一種對充電電池的電池健康狀態進行估算的方法，包括：通過執行多次充放電循環試驗，確定針對各次充放電循環試驗的表示電壓與時間的關系的放電曲線，并建立各放電曲線與最大可放電容量的對應關系；實時采集充電電池從充電截止電壓起以參考電流放電的一個時間段的實時放電過程的電壓與時間的關系；計算各放電曲線的對應于一個時間段的一段放電曲線的特征量；擬合出各放電曲線的特征量與對應的最大可放電容量的映射關系；根據實時放電過程的電壓與時間的關系，確定該過程的特征量；根據針對實時放電過程的特征量，利用擬合出的映射關系，計算出當前的最大可放電容量；以及根據當前的最大可放電容量來計算電池健康狀態。

技術領域

本發明涉及一種對充電電池的電池健康狀態進行估算的方法和裝置，無需直接測量，就能夠快速準確地確定充電電池的實際的最大可放電容量和電池健康狀態。

背景技術

由于充電電池的長期使用必然發生老化，因此必須考慮充電電池的健康狀態(SOH)，從而對老化的充電電池進行及時維護或更換。

充電電池(SOH)的標準定義是在一定條件(例如，指定溫度)下，充電電池從滿充電狀態以一定放電倍率放電到放電截止電壓所放出的容量與標稱容量的百分比，這一比值反映了充電電池的整體性能以及在一定條件下釋放電能的能力。對于一塊新的未使用的充電電池，其SOH值往往大于或等于100％。因不可恢復的物理化學因素造成充電電池緩慢老化，導致SOH值逐漸下降。

目前，對SOH值的計算沒有通用的計算公式。例如，在IEEE標準1188-1996中，以SOH＝Qnow/Qnew為計算公式，規定當充電電池容量下降到新充電電池容量的80％時，即SOH＜80％時，充電電池就應該被更換。該計算公式中，Qnow為充電電池的當前的最大可放電容量，Qnew為新的未使用的充電電池的最大可放電容量。

在現有技術中，存在以下幾種SOH估算方法。

直接放電法：通過對充電電池進行滿充電并放電，測量其可用容量的最大值。然后，將測量的可用容量的最大值除以其出廠時在相同測試條件下的可用容量，即得到SOH值。這是目前業內唯一公認的可靠方法。但這種方法的缺點在于，對充電電池進行完整的充放電循環需要離線處理，而且耗時很長。

內阻法：隨著充電電池的使用，充電電池的內阻會增加，將影響充電電池容量。據此可對充電電池的SOH進行估算。但是，充電電池內阻一般是毫歐級，屬于小信號，要想準確測量內阻比較困難。同時，由于充電電池的內阻和SOH之間沒有明確的數據對應關系，無法進行定量分析。

電化學模型法：通過測量充電電池的電化學參數，如電壓、溫度、容量、阻抗等，研究充電電池衰老的機理。然后通過模型建立仿真對充電電池SOH進行估算。這種方法由于完全依賴于充電電池的電化學參數的測量，難度較大，造價也較為昂貴。

總的來說，最簡單可靠準確的SOH估算方法還是以離線測試為主，但費時費力，成本較高，還會影響充電電池的正常工作和運行。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺陷提出了本發明。因此，本發明的目的之一是提出一種對充電電池的電池健康狀態進行估算的方法和裝置，無需直接測量，就能夠快速準確地確定充電電池的實際的最大可放電容量和電池健康狀態。