基于容量增量曲线的电池组健康状态检测方法及系统与流程

本发明涉及电池健康状态检测技术领域，特别是涉及一种基于容量增量曲线的电池组健康状态检测方法及系统。

背景技术：

动力电池在电动汽车上已得到了广泛的应用，动力电池的安全可靠性关系到电动汽车的安全使用。动力电池在应用过程中不仅要保证在良好的温度环境，同时也要设计合理的检测方法，及时有效的电池组健康检测能为用户提供精确的指导，以免造成更大的电池损坏甚至造成电池安全事故。

现有对电池组健康状态进行检测所采用的方案，主要通过对电池系统进行大量、长时间的测试得到电池组的数据，然后根据电池组数据进行统计建模，其不能实现灵活简单的在线应用，且由于需要根据数据进行建模导致成本高、效率低。

因此，在电池组健康状态检测中如何解决检测成本高、检测精度低的问题是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的是提供一种基于容量增量曲线的电池组健康状态检测方法及系统，解决了检测成本高、检测精度低的问题，并能实时检测出电池组的健康状态。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于容量增量曲线的电池组健康状态检测方法，所述电池组健康状态检测方法包括：

获取当前时刻电池组的充电电流以及端电压；所述端电压为所述电池组两端的电压；

根据所述当前时刻电池组的充电电流以及端电压确定所述电池组的容量增量曲线；所述容量增量曲线包括多个容量增量曲线值；

采用移动平均滤波算法对所述电池组的容量增量曲线进行滤波，确定滤波后容量增量曲线；

根据所述滤波后容量增量曲线确定容量增量曲率；所述容量增量曲率包括多个容量增量曲率值；

选取所述容量增量曲率中最大曲率值对应的容量增量曲线值，记为最大曲线值；

根据所述最大曲线值，采用正则化方法确定电池组当前健康状态。

可选的，所述获取当前时刻电池组的充电电流以及端电压，之后还包括：

判断当前时刻电池组的端电压是否小于预设电压阈值，获得第一判断结果；

若所述第一判断结果表示所述当前时刻电池组的端电压小于预设电压阈值，返回“根据所述当前时刻电池组的充电电流以及端电压确定所述电池组的容量增量曲线”步骤；

若所述第一判断结果表示所述当前时刻电池组的端电压大于等于预设电压阈值，发出报警信号。

可选的，所述根据所述当前时刻电池组的充电电流以及端电压确定所述电池组的容量增量曲线，具体包括：

根据所述当前时刻电池组的充电电流确定电池组的充电容量；

获取预设电压间隔；

根据公式ic＝dq/dv确定所述电池组的容量增量曲线；其中，ic为容量增量曲线值，q为充电容量，v为端电压，dv为预设电压间隔，dq为预设电压间隔内容量增量变化值。

可选的，根据所述最大曲线值，采用正则化方法确定电池组当前健康状态，具体包括：

根据公式确定电池组当前健康状态；其中，icz为电池组健康状态，icmin为预设最小容量增量曲线值，icmax为预设最小容量增量曲线值。

一种基于容量增量曲线的电池组健康状态检测系统，所述电池组健康状态检测系统包括：

数据获取模块，用于获取当前时刻电池组的充电电流以及端电压；所述端电压为所述电池组两端的电压；

容量增量曲线确定模块，用于根据所述当前时刻电池组的充电电流以及端电压确定所述电池组的容量增量曲线；所述容量增量曲线包括多个容量增量曲线值；

滤波后容量增量曲线确定模块，用于采用移动平均滤波算法对所述电池组的容量增量曲线进行滤波，确定滤波后容量增量曲线；

容量增量曲率确定模块，用于根据所述滤波后容量增量曲线确定容量增量曲率；所述容量增量曲率包括多个容量增量曲率值；

最大曲线值确定模块，用于选取所述容量增量曲率中最大曲率值对应的容量增量曲线值，记为最大曲线值；

电池组健康状态确定模块，用于根据所述最大曲线值，采用正则化方法确定电池组当前健康状态。

可选的，所述电池组健康状态检测系统还包括：

判断模块，用于判断当前时刻电池组的端电压是否小于预设电压阈值，获得第一判断结果；

返回模块，用于若所述第一判断结果表示所述当前时刻电池组的端电压小于预设电压阈值，返回所述数据获取模块；

报警模块，用于若所述第一判断结果表示所述当前时刻电池组的端电压大于等于预设电压阈值，发出报警信号。

可选的，所述容量增量曲线确定模块，具体包括：

充电容量确定单元，用于根据所述当前时刻电池组的充电电流确定电池组的充电容量；

预设电压间隔获取单元，用于获取预设电压间隔；

容量增量曲线确定单元，用于根据公式ic＝dq/dv确定所述电池组的容量增量曲线；其中，ic为容量增量曲线值，q为充电容量，v为端电压，dv为预设电压间隔，dq为预设电压间隔内容量增量变化值。

可选的，电池组健康状态确定模块，具体包括：

电池组健康状态确定单元，用于根据公式确定电池组当前健康状态；其中，icz为电池组健康状态，icmin为预设最小容量增量曲线值，icmax为预设最小容量增量曲线值。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种基于容量增量曲线的电池组健康状态检测方法及系统，包括：获取当前时刻电池组的充电电流以及端电压；根据当前时刻电池组的充电电流以及端电压计算电池组的容量增量曲线；采用移动平均滤波算法对电池组的容量增量曲线进行滤波，确定滤波后容量增量曲线；根据滤波后容量增量曲线确定容量增量曲率；选取容量增量曲率中最大曲率值对应的容量增量曲线值，记为最大曲线值；根据最大曲线值，采用正则化方法确定电池组当前健康状态。采用移动平均滤波算法对电池组的容量增量曲线进行滤波能有效的消除电压采集噪声对电池组健康状态判断所带来的干扰，同时上述方法避免了大量的复杂计算，也不需额外人工干预，解决了检测成本高、检测精度低的问题，并能实时检测出电池组的健康状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种基于容量增量曲线的电池组健康状态检测方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的容量增量曲线和容量增量曲率图；

图3为本发明实施例所提供的一种基于容量增量曲线的电池组健康状态检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于容量增量曲线的电池组健康状态检测方法及系统，解决了检测成本高、检测精度低的问题，并能实时检测出电池组的健康状态。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例所提供的一种基于容量增量曲线的电池组健康状态检测方法的流程图，如图1所示，本发明所述电池组健康状态检测方法包括：

s101，获取当前时刻电池组的充电电流以及端电压；所述端电压为所述电池组两端的电压。

具体的，利用电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)采集每个电池组的端电压，由于电动汽车所采用的电池包内装有42个电池组，且电池组电压采集芯片最多检测12组电池组电压，因此会出现一个芯片监测两个电池包内的电池组电压的情况，这样能同时监测多个电池组的健康状态，采用本发明的方法对采集每个电池组的充电电流以及端电压，采用本发明的方法同时对多个电池组同时检测。

s102，根据所述当前时刻电池组的充电电流以及端电压确定所述电池组的容量增量曲线；所述容量增量曲线包括多个容量增量曲线值，具体包括：

201，根据所述当前时刻电池组的充电电流确定电池组的充电容量。

采用安时积分法，即公式确定电池组的充电容量，其中t为时间，i为充电电流。

202，取预设电压间隔。

203，根据公式ic＝dq/dv确定所述电池组的容量增量曲线；其中，ic为容量增量曲线值，q为充电容量，v为端电压即电池组的端电压，dv为预设电压间隔，dq为预设电压间隔内容量增量变化值。

s103，采用移动平均滤波算法对所述电池组的容量增量曲线进行滤波，确定滤波后容量增量曲线。

具体的，本发明中移动窗口大小为5。

s104，根据所述滤波后容量增量曲线确定容量增量曲率；所述容量增量曲率包括多个容量增量曲率值。

s105，选取所述容量增量曲率中最大曲率值对应的容量增量曲线值，记为最大曲线值。

具体的，如图2所示，容量增量(ic)曲线的横轴为电压，所以最大曲率的ic值直接对应横坐标轴就是最大电压，根据最大电压值找到对于的ic曲线值，即为最大曲线值。

s106，根据所述最大曲线值，采用正则化方法确定电池组当前健康状态，具体包括：

根据公式确定电池组当前健康状态；其中，icz为电池组健康状态，icmin为预设最小容量增量曲线值，icmax为预设最小容量增量曲线值。

具体的，icz即为正则化数值也就是当前电池组健康状态。注意正则化区间为0-1之间，这里正则化中icmin及icmax为实际系统给出(电池组生产测试数据)，不同的电池材料该截止电压不同，本发明实施例中设置为[26]。

在实际使用中若正则化数值在0-1之间，则对电池组健康状态进行更新，更新为当前电池组健康状态；如某次正则化数值出现大于1或者小于0的情况，则不对电池组健康状态进行更新。

s101之后还包括：

判断当前时刻电池组的端电压是否小于预设电压阈值，获得第一判断结果。

若所述第一判断结果表示所述当前时刻电池组的端电压小于预设电压阈值，返回s102，对当前时刻电池组健康状态进行检测。

若所述第一判断结果表示所述当前时刻电池组的端电压大于等于预设电压阈值，发出报警信号，不对电池组健康状态进行更新。然后，获取下一时刻电池组的充电电流和电池组的端电压，判断下一时刻的端电压是否小于预设电压阈值，以对下一时刻电池组健康状态进行检测，完成电池组健康状态的实时检测。

本发明还提供了一种基于容量增量曲线的电池组健康状态检测系统，如图3所示，所述电池组健康状态检测系统包括：

数据获取模块1，用于获取当前时刻电池组的充电电流以及端电压；所述端电压为所述电池组两端的电压。

容量增量曲线确定模块2，用于根据所述当前时刻电池组的充电电流以及端电压确定所述电池组的容量增量曲线；所述容量增量曲线包括多个容量增量曲线值。

滤波后容量增量曲线确定模块3，用于采用移动平均滤波算法对所述电池组的容量增量曲线进行滤波，确定滤波后容量增量曲线。

容量增量曲率确定模块4，用于根据所述滤波后容量增量曲线确定容量增量曲率；所述容量增量曲率包括多个容量增量曲率值。

最大曲线值确定模块5，用于选取所述容量增量曲率中最大曲率值对应的容量增量曲线值，记为最大曲线值。

电池组健康状态确定模块6，用于根据所述最大曲线值，采用正则化方法确定电池组当前健康状态。

优选的，所述电池组健康状态检测系统还包括：

判断模块，用于判断当前时刻电池组的端电压是否小于预设电压阈值，获得第一判断结果；

返回模块，用于若所述第一判断结果表示所述当前时刻电池组的端电压小于预设电压阈值，返回所述数据获取模块1；

报警模块，用于若所述第一判断结果表示所述当前时刻电池组的端电压大于等于预设电压阈值，发出报警信号。

优选的，所述容量增量曲线确定模块2，具体包括：

充电容量确定单元，用于根据所述当前时刻电池组的充电电流确定电池组的充电容量。

预设电压间隔获取单元，用于获取预设电压间隔。

容量增量曲线确定单元，用于根据公式ic＝dq/dv确定所述电池组的容量增量曲线；其中，ic为容量增量曲线值，q为充电容量，v为端电压，dv为预设电压间隔，dq为预设电压间隔内容量增量变化值。

优选的，电池组健康状态确定模块6，具体包括：

电池组健康状态确定单元，用于根据公式确定电池组当前健康状态；其中，icz为电池组健康状态，icmin为预设最小容量增量曲线值，icmax为预设最小容量增量曲线值。

本发明创新性地将电池组不可测的健康状态参数映射到易测量的外部电压电流参数，弥补了当前电池组系统健康状态诊断方法在线诊断困难的问题，从电化学角度对电池组健康状态进行分析，提高了电池组健康诊断精度，简化了传统电池组健康状态诊断步骤，降低了设备、时间成本，提高了该功能的适用性，同时该方法简单易实现的优点保证电池组系统在使用过程中的可靠性及安全性。由于所提出基于曲率电池组诊断方法的简洁适用，一方面该方法可以快速有效的检测电池组的健康状态，保证电池组系统的安全性；另一方面该方法可以对电池组系统进行有效一致性检测，解决了当前电池组系统不一致、不稳定等问题。

本发明采用移动平均滤波算法对电池组的容量增量曲线进行滤波能有效的消除电压采集噪声对电池组健康状态判断所带来的干扰，同时上述方法避免了大量的复杂计算，也不需额外人工干预，解决了检测成本高、检测精度低的问题，并能实时检测出电池组的健康状态。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。