《電池健康狀態檢測的方法及裝置》是安徽銳能科技有限公司於2017年5月05日申請的發明專利，該專利申請號為2017103127667，公布號為CN106970334A，專利公布日為2017年07月21日，發明人是曾國建、吉祥、余鏗、顓孫明明、范曉東、許海麗。
《電池健康狀態檢測的方法及裝置》涉及電池檢測領域，公開了一種電池健康狀態檢測的方法，其特徵在於，包括：在電池處於充電狀態下，測量所述電池電壓值U1和充電電流I；將電池的充電狀態切換為斷開狀態，並測量斷開充電後電池的電壓值U2；根據所述電壓值U1與所述電壓值U2之差以及所述充電電流I，確定所述電池的內阻值Rn；以及根據所述電池內阻值Rn與所述電池生產廠家提供的內阻‑健康狀態對應表進行比較，根據比較結果確定該電池的相應健康狀態。
2020年7月17日，《電池健康狀態檢測的方法及裝置》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。
（概述圖為《電池健康狀態檢測的方法及裝置》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：電池健康狀態檢測的方法及裝置
- 公布號：CN106970334A
- 公布日：2017年7月21日
- 申請號：2017103127667
- 申請日：2017年5月5日
- 申請人：安徽銳能科技有限公司
- 地址：安徽省合肥市包河區包河工業區花園大道8號
- 發明人：曾國建、吉祥、余鏗、顓孫明明、范曉東、許海麗
- 代理機構：北京潤平智慧財產權代理有限公司
- 代理人：金旭鵬; 肖冰濱
- Int.Cl.：G01R31/36(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
內阻是鋰電池的一項重要參數，它直接決定著鋰電池組的可用功率，對電動汽車的動力性的產生影響，同時內阻也反映著鋰電池的健康狀態（State-of-Health，SOH），與電池剛出廠時相比，隨著電池的循環次數的增加，由於電池內部化學物質活性的降低以及電極材料的老化，會導致電池內阻逐漸增加，因此，採用內阻變化情況也是估計鋰電池健康狀態的方式之一。
由於鋰電池的內阻較小且變化緩慢，並且電池管理系統（battery management system，BMS）對電池端電壓和電流測量時的延時問題導致線上測量電池內阻往往會造成較大的誤差，若因此針對電池內阻測量套用離線測量還會導致測量到的離線電池內阻值對於電池健康狀態的估計不可行。
發明內容
專利目的
《電池健康狀態檢測的方法及裝置》的目的是為了克服2017年5月之前的技術存在的對電池端電壓和電流測量時的延時問題導致線上測量電池內阻往往會造成較大的誤差，進而影響電池健康狀態預測的問題，提供一種電池健康狀態檢測的方法及裝置，該方法具有通過檢測電池充電狀態下的電壓值U1和斷開充電後的電壓值U2和充電電流I，並且拉長了電池端電壓的檢測時間，即分別設定兩個時間點t1和t2分別檢測電池充電狀態下的電壓值U1和斷開充電後的電壓值U2，所述兩個時間點之間間隔設定時間Δt，用於等待電池端電壓平穩，並在設定的溫度以及電池充電狀態下進行上述檢測，根據所述電壓值U1與所述電壓值U2之差以及所述充電電流I，確定所述電池的內阻值Rn，還可以將所述內阻值Rn與上次的內阻值Rn-1進行比較，在比較差值不大於預設差值的情況下，將內阻值Rn更新為該電池的內阻值；該裝置通過檢測單元和控制單元通過上述方法完成電池內阻的檢測以及更新動作；進而根據更新後的電池內阻值與所述電池生產廠家提供的內阻-健康狀態對應表進行比較，根據比較結果確定該電池的相應健康狀態，並根據測量結果對更新後的電池內阻值進行修正，進而修正電池的健康狀態。
技術方案
《電池健康狀態檢測的方法及裝置》一方面提供一種電池健康狀態檢測的方法，其特徵在於，包括：在電池處於充電狀態下，測量所述電池電壓值U1和充電電流I；將電池的充電狀態切換為斷開狀態，並測量斷開充電後電池的電壓值U2；根據所述電壓值U1與所述電壓值U2之差以及所述充電電流I，確定所述電池的內阻值Rn；以及根據所述電池內阻值Rn與內阻-健康狀態對應表進行比較，根據比較結果確定該電池的相應健康狀態。
優選地，還包括：將所述內阻值Rn與上次的內阻值Rn-1進行比較，在比較差值不大於預設差值的情況下，將內阻值Rn更新為該電池的內阻值。
優選地，還包括：定期對所述電池的內阻進行離線測量，並根據測量結果對更新後的電池內阻值進行修正，進而修正電池的健康狀態；其中，在所述離線測量得到的所述電池的離線內阻值Ro與所述更新後的電池內阻值相同的情況下，無修正動作；在所述離線測量得到的所述電池的離線內阻值Ro與所述更新後的電池內阻值不相同的情況下。執行修正動作，所述離線內阻值Ro替換所述更新後的電池內阻值後再一次確定所述電池的相應健康狀態。
優選地，所述電池的內阻檢測時的SOC狀態值範圍為：30％≤SOC≤90％。
優選地，所述電池的內阻檢測時的電池溫度T的範圍為：22℃≤T≤28℃。
優選地，所述電壓值U1的檢測時間點為t1，所述電壓值U2的檢測時間點為t2，所述電池的斷電時間為Δt＝t2-t1，且所述5秒≤Δt≤10秒。
該發明第二方面提供一種電池健康狀態檢測裝置，其特徵在於，包括：檢測單元，用於檢測所述電池斷開充電前的電壓值U1和充電電流值I，及斷開充電後所述電池的電壓值U2；以及控制單元，用於控制所述充電單元的啟停、根據所述檢測單元檢測到的數據，確定所述電池的內阻值Rn；並根據所述電池內阻值Rn與內阻-健康狀態對應表進行比較，根據比較結果確定該電池的相應健康狀態。
優選地，所述檢測單元還用於定期對所述電池的內阻進行離線測量，所述控制單元用於：將所述內阻值Rn與上次的內阻值Rn-1進行比較，在比較差值不大於所述預設差值的情況下，將內阻值Rn更新為該電池的內阻值；以及根據所述檢測單元的離線檢測結果對更新後的電池內阻值進行修正，進而修正電池的健康狀態；其中，在所述離線測量得到的所述電池的離線內阻值Ro與所述更新後的電池內阻值相同的情況下，無修正動作；在所述離線測量得到的所述電池的離線內阻值Ro與所述更新後的電池內阻值不相同的情況下。執行修正動作，所述離線內阻值Ro替換所述更新後的電池內阻值後再一次確定所述電池的相應健康狀態。
優選地，所述檢測單元還用於檢測所述電池的SOC狀態值和溫度值；其中，所述電池的內阻檢測時的SOC狀態值範圍為：30％≤SOC≤90％；所述電池的內阻檢測時的電池溫度T的範圍為：22℃≤T≤28℃。優選地，所述控制單元還用於設定所述檢測單元的檢測時間；其中，所述電壓值U1的檢測時間點為t1，所述電壓值U2的檢測時間點為t2，所述電池的斷電時間為Δt＝t2-t1，且所述5秒≤Δt≤10秒。
改善效果
通過上述技術方案，檢測電池在充電狀態下的電壓值U1和充電電流I以及斷開充電後電池的電壓值U2，通過檢測到的所述電壓值U1與所述電壓值U2之差以及所述充電電流I，進而確定所述電池的內阻值Rn，避免了線上測量電池的電壓值與充電電流計算出的電池內阻值出現較大誤差的問題，實現了能夠準確的確定電池的內阻值，通過確定後的電池內阻值估計該電池的健康狀態，為電池的後續使用規劃提供了重要可靠的信息。
附圖說明
圖1是《電池健康狀態檢測的方法及裝置》實施例提供的一種電池健康狀態檢測方法的基本步驟示意圖；
圖2是該發明實施例提供的一種電池健康狀態檢測方法的完整步驟示意圖；
圖3是該發明實施例提供的一種電池健康狀態檢測方法的健康狀態更新步驟示意圖；
圖4該發明實施例提供的一種電池健康狀態檢測方法的檢測時間點與電流電壓線性關係示意圖；
圖5該發明實施例提供的一種電池健康狀態檢測裝置的結構示意圖。
技術領域
《電池健康狀態檢測的方法及裝置》涉及電池檢測，具體地涉及一種電池健康狀態檢測的方法及裝置。
權利要求
1.《電池健康狀態檢測的方法及裝置》其特徵在於，包括：在電池處於充電狀態下，測量所述電池電壓值U1和充電電流I；將電池的充電狀態切換為斷開狀態，並測量斷開充電後電池的電壓值U2；根據所述電壓值U1與所述電壓值U2之差以及所述充電電流I，確定所述電池的內阻值Rn；以及根據所述電池內阻值Rn與內阻-健康狀態對應表進行比較，根據比較結果確定該電池的相應健康狀態；將所述內阻值Rn與上次的內阻值Rn-1進行比較，在比較差值不大於預設差值的情況下，將內阻值Rn更新為該電池的內阻值；定期對所述電池的內阻進行離線測量，並根據測量結果對更新後的電池內阻值進行修正，進而修正電池的健康狀態；其中，在所述離線測量得到的所述電池的離線內阻值Ro與所述更新後的電池內阻值相同的情況下，無修正動作；在所述離線測量得到的所述電池的離線內阻值Ro與所述更新後的電池內阻值不相同的情況下，執行修正動作，所述離線內阻值Ro替換所述更新後的電池內阻值後再一次確定所述電池的相應健康狀態。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述電池的內阻檢測時的SOC狀態值範圍為：30％≤SOC≤90％。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述電池的內阻檢測時的電池溫度T的範圍為：22℃≤T≤28℃。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述電壓值U1的檢測時間點為t1，所述電壓值U2的檢測時間點為t2，所述電池的斷電時間為Δt＝t2-t1，且5秒≤Δt≤10秒。
5.一種電池健康狀態檢測裝置，其特徵在於，包括：檢測單元，用於檢測所述電池斷開充電前的電壓值U1和充電電流值I，及斷開充電後所述電池的電壓值U2；以及控制單元，用於控制所述充電單元的啟停、根據所述檢測單元檢測到的數據，確定所述電池的內阻值Rn；並根據所述電池內阻值Rn與內阻-健康狀態對應表進行比較，根據比較結果確定該電池的相應健康狀態；將所述內阻值Rn與上次的內阻值Rn-1進行比較，在比較差值不大於預設差值的情況下，將內阻值Rn更新為該電池的內阻值；以及根據所述檢測單元的離線檢測結果對更新後的電池內阻值進行修正，進而修正電池的健康狀態；其中，在所述離線測量得到的所述電池的離線內阻值Ro與所述更新後的電池內阻值相同的情況下，無修正動作；在所述離線測量得到的所述電池的離線內阻值Ro與所述更新後的電池內阻值不相同的情況下，執行修正動作，所述離線內阻值Ro替換所述更新後的電池內阻值後再一次確定所述電池的相應健康狀態。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述檢測單元還用於檢測所述電池的SOC狀態值和溫度值；其中，所述電池的內阻檢測時的SOC狀態值範圍為：30％≤SOC≤90％；所述電池的內阻檢測時的電池溫度T的範圍為：22℃≤T≤28℃。
7.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述控制單元還用於設定所述檢測單元的檢測時間；其中，所述電壓值U1的檢測時間點為t1，所述電壓值U2的檢測時間點為t2，所述電池的斷電時間為Δt＝t2-t1，且5秒≤Δt≤10秒。
實施方式
圖1示出了是《電池健康狀態檢測的方法及裝置》實施例提供的一種電池健康狀態檢測方法的基本步驟示意圖，如圖1所示，該方法可以包括：在電池處於充電狀態下，測量所述電池電壓值U1和充電電流I；將電池的充電狀態切換為斷開狀態，並測量斷開充電後電池的電壓值U2；以及根據所述電壓值U1與所述電壓值U2之差以及所述充電電流I，確定所述電池的內阻值Rn；其中，該電池以I電流進行充電，在斷電前對該電池的電壓和充電電流進行測量，測得電壓為U1、充電電流為I，在完成電壓值U1和充電電流I的測量後，進行充電狀態切換，將電池由充電狀態切換為斷開充電狀態，在斷開充電後的電池，其電池端電壓會產生急劇下降，測量下降後的電池電壓U2，並將電壓值U1與電壓值U2作差，將得到的差值ΔU與測量的充電電流I相除，確定該電池的內阻值Rn；即可以通過公式計算確定該電池的內阻值Rn；再根據所述電池內阻值Rn與所述電池生產廠家提供的內阻-健康狀態對應表進行比較，根據比較結果確定該電池的相應健康狀態；上述方案可以避免線上測量電池的電壓值與充電電流計算出的電池內阻值出現較大誤差的問題，並可以實現通過上述計算方式得到準確的電池內阻值，進而估計該電池的健康狀態，根據該健康狀態為電池的持續性使用做好規劃。
圖2示出了該發明實施例提供的一種電池健康狀態檢測方法的完整步驟示意圖，如圖2所示，該方法還可以包括：在測量前通過判斷電池的以下狀態信息，並在所有特徵信息符合要求的情況下進行下一步的檢測動作，所述電池的狀態信息可以包括：電池是否處於充電狀態、電池在處於充電狀態下的情況下是否滿足電池的SOC狀態值處於30％≤SOC≤90％的條件、以及在電池處於充電狀態下且電池的SOC狀態值處於30％≤SOC≤90％的情況下是否滿足電池的溫度T的範圍為：22℃≤T≤28℃的條件，在滿足上述條件的情況下開始對電池進行檢測，若上述條件中有一項不滿足則重新開始電池狀態信息的判斷直至滿足所有條件後開始對電池進行檢測；其中，要求滿足上述SOC狀態值條件以及電池溫度值條件，以使該電池內阻值的檢測更加精確；具體地，電池的SOC狀態值大小影響電池內阻的變化，且在電池的SOC狀態值30％≤SOC≤90％的情況下，電池內阻最為穩定，因此設定電池的SOC狀態值處於30％≤SOC≤90％的情況下進行電池內阻阻值的檢測；電池的溫度值T同樣影響電池內阻的變化，在電池溫度T處於22℃≤T≤28℃的情況下電池內阻最為穩定，因此設定電池的溫度值T處於22℃≤T≤28℃的情況下進行電池內阻阻值的檢測。
圖3示出了該發明實施例提供的一種電池健康狀態檢測方法的健康狀態更新步驟示意圖，如圖3所示，該方法還包括在通過檢測計算確定電池的內阻值Rn後，將所述內阻值Rn與上次的內阻值Rn-1進行比較，在比較差值不大於預設差值的情況下，將內阻值Rn更新為該電池的內阻值，其中，在確定電池的內阻值Rn後，為保證數據的精確性與可靠性，將本次檢測的電池內阻值Rn與上一次的電池內阻值進行比較作差，並且差值的絕對值不大於預設差值的情況下，判斷本次檢測確定的電池內阻值Rn有效，並將本次檢測確定的電池內阻值Rn更新為該電池的內阻值，在差值的絕對值大於預設差值的情況下，判斷本次檢測確定的電池內阻值Rn無效，電池內阻值不更新，並繼續採用上次的電池內阻值；在確定並更新電池內阻值之後，通過更新後的電池內阻值對該電池的健康狀態進行估計，具體地，根據更新後的電池內阻值與該電池生產廠家提供的內阻-健康狀態對應表進行比較，根據比較結果確定該電池的相應健康狀態，通過估計該電池的健康狀態，為該電池的後續使用規劃提供重要的參考信息；為保證電池內阻值與健康狀態數據的準確性，還可以定期對電池進行離線檢測，在電池離線狀態下檢測出電池的離線電阻值，並將該離線電阻值與該電池更新後的電池電阻值進行比較，並根據比較結果進行修正，具體地，若電池的離線電阻值與檢測並更新後的電池電阻值相等，判斷檢測並更新的電池電阻值有效，不進行修正動作，並繼續採用本次的內阻值；若電池的離線電阻值與檢測並更新後的電池電阻值不相等，判斷檢測並更新的電池電阻值無效，進行修正動作，將該電池的離線內阻值Ro更新為該電池的內阻值，並根據該離線內阻值Ro修正該電池的健康狀態；上述技術方案可以避免電池內阻的檢測與計算過程中發生誤差後無法識別發現的問題，增加了該電池內組檢測方法的可靠性；在確定電池內阻值後，通過該電池的內阻值進一步估計該電池的健康狀態，為了檢測數據的準確性進行多項比較判斷，並根據判斷結果不斷修正檢測數據，實現了檢測數據的可靠性。
圖4示出了發明實施例提供的一種電池健康狀態檢測方法的檢測時間點與電流電壓線性關係示意圖，如圖4所示，該方法中可以分別設定時間點t1和t2，其中，在t1時間點檢測電池在充電狀態下的電壓值U1和充電電流I，在t2時間點測量斷電後的電池電壓值U2，且時間點t1和t2之間間隔設定時間Δt，具體地，在t1時間點，電壓值U1和充電電流I測量動作結束後立即將該電池斷開充電，該電池的電壓值會急劇下降，但是等待該電池的電壓值穩定還需一段時間，因此該電池在斷開充電狀態下電壓值U2的檢測需在設定時間Δt後進行，在設定時間Δt後即t2時間點進行該電池在斷電狀態下且電壓值穩定的情況下電池電壓值U2的檢測，在完成電壓值U2的檢測後立即恢復電池充電，至此，完成電池電壓和電流的檢測動作。由於電池電壓與電流的檢測時間為毫秒級，因此該電池的斷電時間可視為Δt＝t2-t1；Δt可以設定為5秒≤Δt≤10秒，具體地，電池斷開充電後5秒電池電壓趨於穩定，因此在電池斷開充電5秒後可以進行電池電壓值U2的檢測，又由於電池斷開充電時間大於10秒會因延時過長對電池內阻檢測產生誤差，因此設定可以在電池斷開充電5秒至10秒內進行電池電壓值U2的檢測。例如，在t1時間點檢測電池在充電狀態下的電壓值U1和充電電流I，斷開該電池充電10秒後進行電池在斷電狀態下且電壓值穩定的情況下電池電壓值U2的檢測，立即恢復電池充電。需要說明的是，每次電池的斷電時間需要與上一次相同，如此才可以保證電池內阻值作差比較結果的準確性。
圖5示出了發明實施例提供的一種電池健康狀態檢測裝置的結構示意圖，如圖5所示，該電池健康狀態檢測裝置可以包括：檢測單元、控制單元；該裝置可以通過上述電池健康狀態檢測方法對電池進行檢測，其中，檢測單元用於進行電池的電壓、電流、溫度、SOC狀態值的檢測，該控制單元用於根據該檢測單元檢測到的數據，判斷電池狀態信息符合檢測條件，並在符合條件的情況下計算出該電池的內阻值，同時將計算出的電池內阻值與上一次的電池內阻值作差，在該差值的絕對值不大於設定差值的情況下將本次檢測的電池內阻值更新為該電池的內阻值，在該差值的絕對值大於設定差值的情況下，電池內阻值不更新，繼續採用上次的內阻值；該控制單元還可以通過根據跟新後的電池內阻值進而估計該電池的健康狀態，同時，為了保證數據的準確性，還可以定期對電池進行離線檢測，並根據離線檢測與更新後的電池內阻值比較的結果進行修正。
榮譽表彰
2020年7月17日，《電池健康狀態檢測的方法及裝置》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。
