[发明专利]对充电电池的电池健康状态进行估算的方法和装置

说明书

根据本发明，提出了一种对充电电池的电池健康状态进行估算的方法，包括：通过执行多次充放电循环试验，确定针对各次充放电循环试验的表示电压与时间的关系的放电曲线，并建立各放电曲线与最大可放电容量的对应关系；实时采集充电电池从充电截止电压起以参考电流放电的一个时间段的实时放电过程的电压与时间的关系；计算各放电曲线的对应于一个时间段的一段放电曲线的特征量；拟合出各放电曲线的特征量与对应的最大可放电容量的映射关系；根据实时放电过程的电压与时间的关系，确定该过程的特征量；根据针对实时放电过程的特征量，利用拟合出的映射关系，计算出当前的最大可放电容量；以及根据当前的最大可放电容量来计算电池健康状态。

技术领域

本发明涉及一种对充电电池的电池健康状态进行估算的方法和装置，无需直接测量，就能够快速准确地确定充电电池的实际的最大可放电容量和电池健康状态。

背景技术

由于充电电池的长期使用必然发生老化，因此必须考虑充电电池的健康状态(SOH)，从而对老化的充电电池进行及时维护或更换。

充电电池(SOH)的标准定义是在一定条件(例如，指定温度)下，充电电池从满充电状态以一定放电倍率放电到放电截止电压所放出的容量与标称容量的百分比，这一比值反映了充电电池的整体性能以及在一定条件下释放电能的能力。对于一块新的未使用的充电电池，其SOH值往往大于或等于100％。因不可恢复的物理化学因素造成充电电池缓慢老化，导致SOH值逐渐下降。

目前，对SOH值的计算没有通用的计算公式。例如，在IEEE标准1188-1996中，以SOH＝Qnow/Qnew为计算公式，规定当充电电池容量下降到新充电电池容量的80％时，即SOH＜80％时，充电电池就应该被更换。该计算公式中，Qnow为充电电池的当前的最大可放电容量，Qnew为新的未使用的充电电池的最大可放电容量。

在现有技术中，存在以下几种SOH估算方法。

直接放电法：通过对充电电池进行满充电并放电，测量其可用容量的最大值。然后，将测量的可用容量的最大值除以其出厂时在相同测试条件下的可用容量，即得到SOH值。这是目前业内唯一公认的可靠方法。但这种方法的缺点在于，对充电电池进行完整的充放电循环需要离线处理，而且耗时很长。

内阻法：随着充电电池的使用，充电电池的内阻会增加，将影响充电电池容量。据此可对充电电池的SOH进行估算。但是，充电电池内阻一般是毫欧级，属于小信号，要想准确测量内阻比较困难。同时，由于充电电池的内阻和SOH之间没有明确的数据对应关系，无法进行定量分析。

电化学模型法：通过测量充电电池的电化学参数，如电压、温度、容量、阻抗等，研究充电电池衰老的机理。然后通过模型建立仿真对充电电池SOH进行估算。这种方法由于完全依赖于充电电池的电化学参数的测量，难度较大，造价也较为昂贵。

总的来说，最简单可靠准确的SOH估算方法还是以离线测试为主，但费时费力，成本较高，还会影响充电电池的正常工作和运行。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷提出了本发明。因此，本发明的目的之一是提出一种对充电电池的电池健康状态进行估算的方法和装置，无需直接测量，就能够快速准确地确定充电电池的实际的最大可放电容量和电池健康状态。