一种电池寿命评估方法、装置及系统
阅读说明：本技术 一种电池寿命评估方法、装置及系统 (Battery life evaluation method, device and system ) 是由 尚梦瑶 于 2021-08-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电池寿命评估方法、装置及系统。电池寿命评估方法包括：获取电池模组的历史充电容量、历史放电容量、标称容量吞吐量；根据历史充电容量、历史放电容量确定电池模组的容量吞吐量,根据容量吞吐量以及标称容量吞吐量确定电池模组的寿命。本发明提出的电池寿命评估方法通过电池模组的充放电容量确定电池模组的寿命,在电池模组的使用过程中,可以通过BMS等组件直接获取充电容量以及放电容量,进而快速的确定电池模组的寿命,使BMS能够实时掌握电池模组的健康状态,做好电池模组全寿命周期的电池管理,最终做到电力资源的合理利用,实现最大经济效益。(The invention discloses a method, a device and a system for evaluating the service life of a battery. The battery life evaluation method comprises the following steps: acquiring historical charging capacity, historical discharging capacity and nominal capacity throughput of the battery module; and determining the capacity throughput of the battery module according to the historical charging capacity and the historical discharging capacity, and determining the service life of the battery module according to the capacity throughput and the nominal capacity throughput. The battery life evaluation method provided by the invention determines the service life of the battery module through the charging and discharging capacity of the battery module, and can directly acquire the charging capacity and the discharging capacity through components such as the BMS and the like in the use process of the battery module, so that the service life of the battery module is rapidly determined, the BMS can master the health state of the battery module in real time, the battery management of the whole service life cycle of the battery module is well done, the reasonable utilization of power resources is finally achieved, and the maximum economic benefit is realized.)
技术领域
本发明实施例涉及电池技术，尤其涉及一种电池寿命评估方法、装置及系统。
背景技术
SOH(State of Health，健康状态)研究有利于掌握电池老化的影响因素，为电池的使用和维护提供理论指导。BMS(Battery Management System，电池管理系统)估算电池荷电状态时通常需要参考剩余电量、电池的容量以及老化状态，若电池管理系统能掌握电池的老化规律和健康状态，将有助于其做好电池全寿命周期的电池管理。总之，SOH是BMS算法中除SOC(State of Charge，荷电状态)以外的第二核心参数，对电池的梯次利用和故障检测意义重大。
当前，用于估计新电芯或电池模组的寿命的方法较多的，一般分为两大类：基于数据驱动的方法和基于模型的方法。上述方法通常基于电池的直流阻抗或电池的等效循环次数确定电池的寿命，计算过程较为复杂。
此外，现有技术中，对于包含新旧电池模组的电池包的寿命估计方法较少，其通常将仅包含旧电池模组的电池包SOH作为包含新旧电池模组的电池包的SOH，寿命估计的准确性较差。
发明内容
本发明提供一种电池寿命评估方法、装置及系统，以达到快速的确定电池模组的寿命，使BMS能够实时掌握电池模组的健康状态的目的。
第一方面，本发明实施例提供了一种电池寿命评估方法，获取电池模组的历史充电容量、历史放电容量、标称容量吞吐量；
根据历史充电容量、历史放电容量确定电池模组的容量吞吐量，根据容量吞吐量以及标称容量吞吐量确定电池模组的寿命。
进一步的，获取充电次数以及每次充电的充电容量；
根据充电次数以及每次充电的充电容量计算电池模组的历史充电容量。
进一步的，获取放电次数以及每次放电的放电容量；
根据放电次数以及每次放电的放电容量计算电池模组的历史放电容量。
进一步的，计算历史充电容量采用的公式为：
其中，m为充电次数，ai为一次充电的充电容量。
进一步的，计算历史放电容量采用的公式为：
其中，n为放电次数，bi为一次放电的充电容量。
进一步的，还包括：
确定电池模组的数量，根据每个电池模组的容量吞吐量确定电池包的容量吞吐量；
根据每个电池模组的标称容量吞吐量确定电池包的标称容量吞吐量；
根据电池包的容量吞吐量、电池包的标称容量吞吐量确定电池包寿命。
进一步的，获取电池模组的标称循环次数以及标称容量；
根据标称循环次数以及标称容量确定标称容量吞吐量。
进一步的，还包括判断电池模组的容量吞吐量是否达到标称容量吞吐量；
若电池模组的容量吞吐量达到标称容量吞吐量，则将电池模组标记为待退役模组。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电池寿命评估装置，包括数据提取单元、寿命计算单元；
数据提取单元用于获取电池模组的历史充电容量、历史放电容量、标称容量吞吐量；
寿命计算单元用于根据历史充电容量、历史放电容量确定电池模组的容量吞吐量，根据容量吞吐量以及标称容量吞吐量确定电池模组的寿命。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电池寿命评估系统，包括控制器，控制器配置有可执行程序，可执行程序运行时用于实现本发明实施例记载的电池寿命评估方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出的电池寿命评估方法通过电池模组的充放电容量确定电池模组的寿命，在电池模组的使用过程中，可以通过BMS等组件直接获取充电容量以及放电容量，进而快速的确定电池模组的寿命，使BMS能够实时掌握电池模组的健康状态，做好电池模组全寿命周期的电池管理，最终做到电力资源的合理利用，实现最大经济效益。
附图说明
图1是实施例中的电池寿命评估方法流程图；
图2是实施例中的另一种电池寿命评估方法流程图；
图3是实施例中的电池寿命评估装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是实施例中的电池寿命评估方法流程图，参考图1，电池寿命评估方法包括：
S101.获取电池模组的历史充电容量、历史放电容量、标称容量吞吐量。
示例性的，本实施例中，可以通过BMS记录电池模组的历史充电容量、历史放电容量。需要计算电池模组的寿命时，从BMS中获取需要的历史充电容量、历史放电容量。
示例性的，本实施例中，历史充电容量表示电池模组出厂且装配在用电系统中后，累计充入的电量；历史放电容量表示电池模组出厂且装配在用电系统中后，累计放出的电量。
示例性的，除将BMS配置为存储历史充电容量、历史放电容量外，还可以配置BMS计算历史充电容量、历史放电容量。
示例性的，以计算历史充电容量为例，在电池模组的充电过程中，可以配置BMS采集电池模组的充电电流，在充电过程中对充电电流进行积分，当前充电过程结束后，得到当前充电过程的充电容量；
若当前充电过程为电池模组的首次充电过程，则存储当前充电过程的充电容量，存储后的充电容量即为历史充电容量；
若当前充电过程不为电池模组的首次充电过程，则将当前充电过程的充电容量与已存储的历史充电容量进行叠加，完成对历史充电容量的更新。
示例性的，本实施例中，对BMS计算充电容量、放电容量采用方法不做具体限定，根据对运算速度或运行精度不同需求，可以配置现有技术中相应的充放电容量计算方法。
S102.根据历史充电容量、历史放电容量确定电池模组的容量吞吐量，根据容量吞吐量以及标称容量吞吐量确定电池模组的寿命。
示例性的，本实施例中，容量吞吐量用于表示电池模组累计充入、累计放出电量的总和，本步骤中，可以通过历史充电容量与历史放电容量的总和确定容量吞吐量。
示例性的，本实施例中，标称容量吞吐量为电池模组出厂前确定的电池模组可以累计充入、累计放出电量的总和。
示例性的，标称容量吞吐量可以由电池模组制造厂商通过标定试验确定，本实施例对确定标称容量吞吐量的方式不做具体限定。
示例性的，本实施例中，标称容量吞吐量可以作为判定电池模组是否报废(即寿命用尽)的依据，当电池模组累计充入、累计放出电量的总和达到标称容量吞吐量时，则判定电池模组报废。
示例性的，本实施例中，可以通过如下方式确定电池模组的寿命：
Qm＝Qc+Qd
式中，Qnc为标称容量吞吐量，Qc为历史充电容量，Qd为历史放电容量。
本实施例提出的电池寿命评估方法通过电池模组的充放电容量确定电池模组的寿命，在电池模组的使用过程中，可以通过BMS等组件直接获取充电容量以及放电容量，进而快速的确定电池模组的寿命，使BMS能够实时掌握电池模组的健康状态，做好电池模组全寿命周期的电池管理，最终做到电力资源的合理利用，实现最大经济效益。
实施例二
图2是实施例中的另一种电池寿命评估方法流程图，参考图2，作为一种可实施方案，电池寿命评估方法还可以为：
S201.确定电池模组的数量，根据每个电池模组的容量吞吐量确定电池包的容量吞吐量。
示例性的，电池包作为电动设备(例如电动车)的动力源，其可以包括多个电池模组，本实施例提出的电池寿命评估方法主要用于确定电池包的寿命。
示例性的，同一用电设备采用的电池包的型号通常是固定的，相应的，电池模组的数量也相对固定。配置电池包的BMS时，可以配置BMS中的一个寄存器对应一个电池模组，BMS根据配置的用于记录电池模组数据的寄存器的数量确定电池模组的数量。
示例性的，一个电池包中的不同的电池模组的损耗情况存在一定差异，本步骤中，分别计算每个电池模组的容量吞吐量，再进一步确定电池包的容量吞吐量。
示例性的，本实施例中，确定一个电池模组的容量吞吐量的方式包括：
获取充电次数以及每次充电的充电容量，根据充电次数以及每次充电的充电容量计算电池模组的历史充电容量；
获取放电次数以及每次放电的放电容量，根据放电次数以及每次放电的放电容量计算电池模组的历史放电容量；
根据电池模组的历史充电容量，电池模组的历史放电容量确定电池模组的容量吞吐量。
具体的，计算电池模组的历史充电容量采用的公式为：
其中，m为充电次数，ai为一次充电的充电容量。
计算电池模组的历史放电容量采用的公式为：
其中，n为放电次数，bi为一次放电的充电容量。
计算电池模组的容量吞吐量的公式为：
Qm＝Qc+Qd
计算电池包的容量吞吐量的公式为：
式中，k为电池模组的数量，Qm_i表示第i个电池模组的容量吞吐量。
S202.根据每个电池模组的标称容量吞吐量确定电池包的标称容量吞吐量。
示例性的，本步骤中，将一个电池包中每个电池模组的标称容量吞吐量的和作为电池包的标称容量吞吐量。
示例性的，若出厂前，厂商未给出电池模组的标称容量吞吐量，则可以按照如下方式确定电池模组的标称容量吞吐量。
获取电池模组的标称循环次数以及标称容量，根据标称循环次数以及标称容量确定标称容量吞吐量。
示例性的，本实施例中，标称容量可以根据电池模组满电状态下按照一定放电电流(例如0.2C～1C)放电至空电时放出的电量而确定。
示例性的，本实施例中，标称循环次数用于表示电池模组的理论寿命，当电池模组的满电-空电循环次数达到标称循环次数时，则理论上该电池模组的寿命用尽。
示例性的，标称循环次数由电池模组制造厂商直接提供，本实施例对确定标称循环次数的方式不做具体限定。
具体的，根据标称循环次数以及标称容量确定标称容量吞吐量采用的公式如下：
Qnc＝K×Q
式中，K为电池模组的标称循环次数，Q为电池模组的标称容量。
示例性的，确定电池包的标称容量吞吐量采用的公式如下：
式中，k为电池模组的数量，Qnc_i表示第i个电池模组的标称容量吞吐量。
S203.根据电池包的容量吞吐量、电池包的标称容量吞吐量确定电池包寿命。
示例性的，本步骤中，计算电池包寿命采用的公式为：
作为一种可实施方案，本实施例中，在确定出电池模组的容量吞吐量之后，还包括判断电池模组的容量吞吐量是否达到标称容量吞吐量，若电池模组的容量吞吐量达到标称容量吞吐量，则将电池模组标记为待退役模组。
示例性的，在一个电池包中，若存在一个电池模组，其容量吞吐量已达到出厂设置的标称容量吞吐量，则此电池模组需要退役，并更换一个新的同类型电池模组。
示例性的，若电池包中更换了一个或多个新的电池模组，则电池中同时存在新电池模组和旧电池模组，此时，若立即计算电池包的寿命，则新电池模组的容量吞吐量可以直接记为0，相应的，初始化用于存储新电池模组数据的寄存器，将上述寄存器已存储的历史充电容量、历史放电容量清零。
在实施例一提出方案有益效果的基础上，本实施例提出的电池寿命评估方法可以用于确定电池包的寿命。特别的，确定电池包的寿命时，电池包中可以同时包含新电池模组和旧电池模组，通过本实施例提出的电池寿命评估方法可以便捷的确定出包含新旧电池模组的电池包的寿命，有利于电池包全寿命周期的电池管理，对于后续电池包的阶梯利用具有重要意义。
实施例三
图3是实施例中的电池寿命评估装置示意图，参考图3，电池寿命评估装置包括数据提取单元100、寿命计算单元200。
数据提取单元100用于：获取电池模组的历史充电容量、历史放电容量、标称容量吞吐量。
寿命计算单元200用于：根据历史充电容量、历史放电容量确定电池模组的容量吞吐量，根据容量吞吐量以及标称容量吞吐量确定电池模组的寿命。
示例性的，通过上述电池寿命评估装置可以实现实施例一记载的电池寿命评估方法，其具体实现的过程以及有益效果与实施例一记载的内容相同。
作为一种可实施方案，数据提取单元100还可以用于：获取电池模组的数量，获取每个电池模组的历史充电容量、历史放电容量、标称容量吞吐量；
寿命计算单元200还可以用于：根据每个电池模组的容量吞吐量确定电池包的容量吞吐量；根据每个电池模组的标称容量吞吐量确定电池包的标称容量吞吐量；根据电池包的容量吞吐量、电池包的标称容量吞吐量确定电池包寿命。
示例性的，本方案中，电池寿命评估装置可以实现实施例二记载的电池寿命评估方法，其具体实现的过程以及有益效果与实施例二记载的内容相同。
实施例四
示例性的，实施例一、实施例二提出的电池寿命评估方法可以采用软件的方式实现。
本实施例提出一种电池寿命评估系统，包括控制器，控制器配置有可执行程序，可执行程序运行时用于实现实施例一或实施例二记载的任意一种电池寿命评估方法。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。