电池健康状态评估方法、系统及车辆与流程

本发明涉及车辆电池健康状态，特别是涉及一种电池健康状态评估方法、系统及车辆。

背景技术：

1、随着全球能源结构的转型和对可持续交通解决方案的追求，车辆到电网(v2g)技术正逐渐成为连接电动汽车与智能电网的关键桥梁。这项技术不仅能够优化电动汽车的能源使用，提高能源效率，还能通过车辆的储能功能为电网提供必要的调节能力，增强电网的稳定性和可靠性。然而，v2g技术的推广和应用离不开高效、安全、经济的能源存储解决方案。

2、v2g车网互动应用场景要求车辆电池具备长寿命和高安全性。磷酸铁锂电池相较于其他类型的锂离子电池，如钴酸锂电池或镍钴锰电池，具有更高的热稳定性和安全性，同时在成本上也具有优势。这些特性使得磷酸铁锂电池在v2g车网互动应用场景中备受青睐。

3、对于车载磷酸铁锂电池健康状态的实时准确评估，既可以保障车辆长期稳定运行，又可以消除用户对电池寿命衰减的顾虑。如何在全生命周期全温度范围内准确评估电池的健康状态，对于v2g车网互动技术的应用至关重要。

4、针对v2g领域，磷酸铁锂电池低温健康状态评估的公开技术极少，传统的磷酸铁锂电池健康状态评估的方法主要有两种：一种是基于ic容量增量模型的评估方法，另一种是基于电池老化测试数据的评估方法。基于ic容量增量模型的评估方法主要是通过建立电池模型对电池的健康状态进行评估。这种方法的优点是评估的精度高，但是，该方法对于环境温度要求较高，环境温度必须大于15°，然而，中国北方绝大部分地区，全年有一半以上的天数温度低于15°，导致模型评估的方法无法在低温时起作用。基于电池老化实验数据的评估方法主要是通过电池实验测试获得不同温度的电池老化数据，离线的建立电池健康状态与电池实验数据的线性拟合关系，然后利用这些关系对电池的健康状态进行评估。这种方法的优点是算法简单、稳定性高、对资源要求低，但是，缺点是需要大量的实验数据，数据获得周期长成本高。

5、尽管现有的电池健康状态评估方法在一定程度上可以满足需求，但仍存在一些问题。首先，现有的方法对电池温度要求高，不适用于低温环境下开展电池健康状态评估；其次，对电池实验数据需求庞大，在实际应用中可能会带来不便。

6、下面先对本技术可能涉及的名词进行解释说明，具体如下：

7、安时积分法：常用的电池荷电状态(soc)估算方法，通过累积电池的充放电电流来估算soc，安时积分法只从外部记录进出电池的电量，忽略电池内部状态的变化。

8、电压步长：电压变化的间隔大小。

9、ic计算法：常用的用于在电池充电过程中计算电池ic值的方法，公式为ic＝dq/dv，其中，dq为预设的电压步长内充入电池的电量，dv为预设的电压步长。

10、ic曲线：将每次进行ic计算时的电池电压作为横坐标值，每次进行ic计算得到的ic值作为纵坐标值，由此绘制的曲线为ic曲线。

11、特征半峰电压区间：预设的表征电池健康状态的电池的电压区间。

12、特征半峰区间电压：预设的电池的电压值。

13、温度和倍率修正模型：常用的不同温度、倍率充电下电池健康状态的修正模型。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明具体提供了如下技术方案。

2、本发明提供一种电池健康状态评估方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1，当所述电池同时处于充电与加热工况下时，实时监测所述电池的电压、电流和温度；

4、s2，当所述电池的电压满足预设的容量增量(ic)计算条件时，根据所述电池的电流计算所述电池的ic值，并通过所述电池的ic值确定所述电池的ic曲线；

5、s3，确定所述电池的ic曲线上的目标ic峰值点；

6、s4，根据所述目标ic峰值点，确定所述电池的ic曲线上的目标ic峰的半峰面积；

7、s5，根据所述目标ic峰的半峰面积以及所述电池的温度，评估所述电池的健康状态。

8、可选地，所述步骤s2包括以下子步骤：

9、s21，从预设的初始时刻开始，计算所述电池的电压增量，同时根据所述电池的电流计算所述电池的实时充入电量；

10、s22，当所述电池的电压增量达到预设的电压步长时，根据所述电池的实时充入电量计算所述电池的ic值，并记录计算得到的所述电池的ic值以及此时所述电池的电压；同时重新开始计算所述电池的电压增量以及所述电池的实时充入电量；

11、s23，重复执行子步骤s22，直至预设的结束时刻；

12、s24，根据每次执行子步骤s22时记录的所述电池的ic值及电压，确定电池的ic曲线。

13、可选地，所述步骤s21还包括：

14、当所述电池出现因电池的电流下降引起的电池的电压下降时，通过安时积分法计算所述电池在电压下降期间累计充入的电量作为电量修正值，根据所述电量修正值修正所述电池的实时充入电量；

15、所述步骤s22还包括：若所述电池的实时充入电量是根据所述电量修正值修正后的修正值，则当所述电池的电压增量达到预设的电压步长时，根据所述电池的实时充入电量的修正值计算所述电池的ic值。

16、可选地，所述步骤s3包括以下子步骤：

17、s31,对于每次执行子步骤s22时记录的所述电池的ic值，判断其是否大于前一次执行子步骤s22时记录的所述电池的ic值；

18、s32,若子步骤s31的判断结果为否，则确定前一次执行子步骤s22时记录的所述电池的ic值在所述电池的ic曲线中的坐标点为单个目标ic峰值点，确定所述电池的ic曲线中与所述单个目标ic峰值点对应的所述电池的电压为单个峰值点电压。

19、可选地，所述步骤s4包括以下子步骤：

20、s41,若所述单个峰值点电压在特征半峰电压区间之内，则确定所述单个峰值点电压在所述电池的ic曲线上对应的ic峰为单个目标ic峰，从所述单个峰值点电压对应的单个目标ic峰值点开始安时积分并开始计算所述电池的电压上升值；

21、s42,将所述单个峰值点电压加上特征半峰区间电压的计算结果作为所述电池的电压确定值，当所述电压上升值超过所述电压确定值时，停止安时积分，将此时安时积分得到的电量值作为所述单个目标ic峰的半峰面积。

22、可选地，所述步骤s5包括以下子步骤：

23、s51,基于通过实时监测得到的所述电池的温度采集值，根据如下公式对所述电池的温度进行修正：

24、

25、其中，t(t)是预设的t时刻的电池温度修正结果，tenv是所述预设的t时刻的所述电池的加热源温度，t0是所述预设的初始时刻的电池温度采集值，τ是时间常数。

26、可选地，所述步骤s5还包括以下子步骤：

27、s52，根据所述各个目标ic峰的半峰面积以及所述电池温度修正结果，利用温度和倍率修正模型确定电池健康状态估计值。

28、此外，本发明还提供一种电池健康状态评估系统，包括：

29、数据获取模块，用于当所述电池同时处于充电与加热工况下时，实时监测所述电池的电压、电流和温度；

30、ic曲线确定模块，用于当所述电池的电压满足预设的容量增量(ic)计算条件时，根据所述电池的电流计算所述电池的ic值，并通过所述电池的ic值确定所述电池的ic曲线；

31、峰值点确定模块，用于确定所述电池的ic曲线上的目标ic峰值点；

32、半峰面积确定模块，用于根据所述目标ic峰值点，确定所述电池的ic曲线上的目标ic峰的半峰面积；

33、健康状态评估模块，用于根据所述目标ic峰的半峰面积以及所述电池的温度，评估所述电池的健康状态。

34、可选地，所述ic曲线确定模块包括：

35、数据计算子模块，用于从预设的初始时刻开始，计算所述电池的电压增量，同时根据所述电池的电流计算所述电池的实时充入电量；

36、ic值计算子模块，用于当所述电池的电压增量达到预设的电压步长时，根据所述电池的实时充入电量计算所述电池的ic值，并记录计算得到的所述电池的ic值以及此时所述电池的电压；同时重新开始计算所述电池的电压增量以及所述电池的实时充入电量；

37、循环执行子模块，用于重复执行ic值计算子模块，直至预设的结束时刻；

38、曲线确定子模块，用于根据每次执行ic值计算子模块时记录的所述电池的ic值及电压，确定电池的ic曲线。

39、此外，本发明还提供一种车辆，包括如上所述的电池健康状态评估系统。

40、通过上述技术方案，能够在低温环境下通过ic计算法评估电池健康状态，并且不需要大量的实验数据，实验数据获得的周期较短且成本较低。

41、低温环境下采用ic计算法评估电池健康状态，如果不对预设的电压步长内充入电池的电量进行修正，会导致电池的ic值偏大，从而影响电池健康状态的评估精度。本发明能够对预设的电压步长内充入电池的电量进行修正，从而提高了电池健康状态的评估精度。

42、现有的电池健康状态评估算法，一般采用电池温度采集值作为电池内部真实温度；本发明根据电池温度采集值以及电池的加热源温度，对电池温度采集值进行修正，将电池温度修正结果确定为电池内部真实温度；根据电池温度修正结果评估电池健康状态，可以提高电池健康状态的评估精度。