[發明專利]一種電池健康狀態監控裝置及電池荷電狀態智能估算方法

在審

• 申請號: 201911196902.6
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN111025168A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 黃凱峰;伍龍;張星;封居強
• 申請（專利權）人: 淮南師范學院
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/3842
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 黃晶晶

本發明公開了一種電池健康狀態監控裝置，包括：數據采集單元、充放電檢測單元、充電時間統計單元、電池容量檢測單元和健康狀態計算單元；其方法包括采集鋰電池的開路電壓OCV和電流I，采集鋰電池工作時的溫度C；檢測鋰電池的充放電狀態，以及檢測鋰電池是否存在充放電異常，并記錄荷電狀態SOC；記錄充放電異常為第一負健康度值M，記錄鋰電池充放電的時間為t；根據獲取的電流和電壓計算荷電狀態SOC；根據電流、充放電時間以及荷電狀態計算電池的剩余容量。本發明解決傳統電池管理無法對電池荷電狀態和剩余電量進行統計的問題，本申請能實時監測電池的剩余電量和荷電狀態，便于電池預警。

技術領域

本發明涉及鋰電池監測技術領域，特別是一種電池健康狀態監控裝置及電池荷電狀態智能估算方法。

背景技術

隨著環保和節能問題的日益突出，鋰離子電池由于比能量高，綠色環保等優點，作為大容量動力電源，逐步在汽車、航天、船舶等領域都有了實際應用。鋰離子電池的能量密度越來越高、容量越來越大、電池單體的串聯數量也越來越多，在電池組的長期使用過程中，由于組成的電池模塊的多節鋰離子電池一致性較差容易引起一節或者多節電池出現過充過放的現象，進而整個電池模塊的性能下降，甚至導致失效嚴重影響使用壽命。對于電池組來說，電池管理系統不可缺少。

荷電狀態用于描述電池的剩余電量，是電池組使用過程中的重要參數。用于汽車動力的鋰離子電池組的SOC的準確估算，不僅關系到汽車行駛里程的估算，而且是鋰電池組安全和優化控制充放電能量的保證。汽車在運行時，大的電流很可能會造成電池過充或深放，因此一定要對電池的SOC狀態進行估算，對電池組中每塊電池的端電壓、溫度以及充放電電流進行實時采集，隨時預報汽車電池的剩余能量或荷電狀態，當電池電量過低需要充電時及時報警，從而提高電池的使用壽命和整車的運行性能。同時，SOC的準確估計也是進行能量管理策略研究的基礎，是電動汽車的混合動力汽車的關鍵技術之一。

電池荷電狀態通過對電池電壓、電流、內阻、溫度等參數的檢測來推斷，這些參數與SOC的關系隨電池老化的過程而改變，其中還包括有許多不確定的因素，例如，汽車電池的工作狀態會隨著汽車的行駛道路狀況變化而隨機改變。因此，電池SOC的估計已成為電動汽車和混合動力汽車領域的一個急需攻克的難題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種電池健康狀態監控裝置及電池荷電狀態智能估算方法，解決傳統電池管理無法對電池荷電狀態和剩余電量進行統計的問題，本申請能實時監測電池的剩余電量和荷電狀態，便于電池預警。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種電池健康狀態監控裝置，包括：

數據采集單元，所述數據采集單元用于采集鋰電池的開路電壓OCV和電流I；所述數據采集單元還用于采集鋰電池工作時的溫度C；

充放電檢測單元，所述充放電檢測單元用于檢測鋰電池的充放電狀態，以及檢測鋰電池是否存在充放電異常；記錄充放電異常為第一負健康度值M；

充電時間統計單元，所述充電時間統計單元用于對鋰電池的充放電時間，記錄充放電時間為t；

電池容量檢測單元，所述電池容量檢測單元用于根據電流、充放電時間以及荷電狀態計算電池的剩余容量，剩余容量為充電狀態：Q=I*t（100-SOC）；放電狀態：Q=I*t（SOC-0）；

健康狀態計算單元，所述健康狀態計算單元用于根據電池剩余容量、負健康度值評估電池的健康狀態。

優選的，其還包括顯示模塊，所述顯示模塊用于記錄電池的荷電狀態與開路電壓的關系曲線。

優選的，包括云服務器，云服務器通過網絡與數據采集單元以及健康狀態計算單元相連，云服務器還用于對電池故障狀態以及電池健康狀態是否達到閥值進行預警。