[发明专利]电池组健康状态估测的方法与系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种电池组健康状态估测的方法与系统，且特别是有关于一种不须架设数据库的电池组健康状态估测的方法与系统。

背景技术

随着环保及节能的意识抬头，特殊动力车辆的相关技术蓬勃发展。特殊动力车辆以气体燃料或电能来辅助甚至取代液体燃料，以做为车辆的动力来源，目前的特殊动力车辆分为油电混合、油气混合或纯电力驱动方式。

其中油电混合车具有降低车辆油耗的优点，其与一般汽油驱动车辆相异的是油电混合车多了电动马达及可充电电池，而引擎发动时的一部分动力用以驱动轮胎，另一部分动力则由发电机充电到可充电电池内，而可充电电池再提供电力至电动马达以运作车辆。

因此，如何有效控制可充电电池及提高可充电电池的效能便为目前市面上油电混合车及电动车的研发重点，而其中又以电池管理系统(Battery Management System，BMS)为主力发展技术。电池管理系统的功能为估测可充电电池的残余电荷状态(State Of Charge，SOC)及健康状态(State OF Heath，SOH)，可让使用者预测充电时间、车辆里程数及电池寿命等数据。

然而目前已知对于电池管理系统的研究，所采用的方式大致可分为开路电压法、库伦电量积分法及负载电压法等，但上述方法均须花费大量时间建构可充电电池的测量数据库，才可推估可充电电池的电荷状态及健康状态。此外，其中的开路电压法更须于可充电电池停止充放电的情况下才可以进行测量，对于使用者极为不便。

发明内容

因此，本发明的目的是在提供一种电池组健康状态估测的方法与系统，可大幅降低已知电池管理技术须建构庞大数据库所花费的时间。此外，本发明利用测量回路电压的方式，而非已知采用开路电压法或内阻法，借此可于电池组放电过程中进行健康状态估测，无需限制于充电过程中进行估测，且无需使用特殊仪器来预先测量电池组的温度或内部阻抗。

依据本发明一实施方式是在提供一种电池组健康状态估测方法，其步骤包含：一测量步骤，其以一预设取样条件的相异多个放电电量重复测量电池组的多个电池芯的多个回路电压。一离散化步骤，其根据一标准差(Standard Deviation)公式统计分布计算各电池芯的回路电压，用以获得各电池芯的一电压标准差。一微分步骤，其根据放电电量及电压标准差获得一离散曲线，并采一微分公式计算离散曲线的一标准差波谷值。一推估步骤，其根据一健康状态(SOH)计算公式计算电池组的一额定放电电量及对应标准差波谷值的放电电量，用以获得电池组的一健康状态。

依据前述的电池组健康状态估测方法，其中测量步骤中预设取样条件为每一百毫安时(mAH)测量电池组的各电池芯的回路电压一次，且电池组的各放电电量是可采电流积分法(Coulomb counting method)取得。离散化步骤中标准差公式为而X_i为回路电压的随机变量，u_i为对应各电池芯的回路电压的平均值，Z_i为电池芯的回路电压数值的标准分数，n为对应各电池芯的回路电压的总数。微分步骤中微分公式为dσ(AH)／dAH，而σ(AH)为电压标准差对放电电量函数，AH为放电电量。推估步骤中健康状态计算公式为k(AH_valley)／(AH_original)×100％，其中k为放电系数，AH_valley为对应标准差波谷值的放电电量，AH_original为电池组的额定放电电量。

依据本发明另一实施方式是在提供一种电池组健康状态估测系统，其包含一电池组、一电压检测电路、一电流检测电路以及一运算模块。电池组具有多个电池芯。电压检测电路电性连接电池组，电压检测电路以一预设取样条件的相异多个放电电量重复测量各电池芯的多个回路电压。电流检测电路电性连接电池组，电流检测电路测量电池组的一放电电流，用以计算各放电电量。运算模块电性连接电池组，运算模块包含一离散化单元、一微分单元以及一健康状态(SOH)计算单元。离散化单元根据一标准差(Standard Deviation)公式统计分布计算各电池芯的各回路电压，用以获得各电池芯的一电压标准差。微分单元根据各放电电量及各电压标准差获得一离散曲线，并采一微分公式计算离散曲线的一标准差波谷值。健康状态计算单元根据一健康状态计算公式计算电池组的一额定放电电量及对应标准差波谷值的放电电量，用以获得电池组的一健康状态。