估算电池健康状态的仿真装置及仿真方法制造方法及图纸

一种估算电池健康状态的仿真装置及方法，涉及电池仿真技术领域，仿真系统包括：电池仿真单元，与参数数据库连接，用于获取参数数据库中的电池参数，仿真生成电池模型；充电仿真单元，与电池仿真单元电性耦接，用于根据在线仿真所述电池模型的充电过程，生成电池当前最大可用容量；数据处理单元，分别与充电仿真单元及参数数据库电性耦接，用于根据电池当前最大可用容量以及电池出厂标准电量值，生成电池健康状态的估算值。解决现有技术中算法需要反复调试，对模型的准确性依赖强，输出结果波动较大，估算精度低的问题。

Simulating Device and Method for Estimating Battery Health

【技术实现步骤摘要】
估算电池健康状态的仿真装置及仿真方法
本申请涉及电池仿真
，特别是涉及一种估算电池健康状态的仿真装置及仿真方法。
技术介绍
随着新能源汽车、无人驾驶和人工智能技术的快速发展，为这些技术提供能源平台的动力电池具有越来越大的市场需求，但同时对电池使用过程的控制也越来越精细。其控制的目的一方面是为了正确合理地使用电池、避免对电池造成损害，从而减少成本；另一方面是为了合理管理电池、控制其能源分配实现高的使用效益，满足用户对车辆舒适性和安全性的要求。然而，电池使用精细控制是建立在对电池瞬时状态的实时估算基础上的；一般包括电池荷电状态、健康状态和功率状态。电池状态是其隐性参数，不能通过对电池外部参数的测量而直接获得，而是通过它们与电池外部行为的关联关系，逆向求解出来。这种求解具有诸多难点，包括参数的动态变化、关联关系建模精度、各类随机噪声、可用测量方式限制和估算的实时要求等，现有技术中仿真SOH的估算方法在构建仿真系统的前期需要大量时间进行老化试验标定循环次数和老化的关系，算法需要反复调试，对模型的准确性依赖强，输出结果波动较大，估算精度低。
技术实现思路
本申请实施例的目的是提供一种估算电池健康状态的仿真系统，解决现有技术中对电池SOH估算精度低，运算复杂的问题。技术方案具体如下：在一实施例中，仿真系统包括：电池仿真单元，与参数数据库连接，用于获取电池参数，根据电池参数仿真生成电池模型；充电仿真单元，与电池仿真单元电性耦接，用于根据在线仿真电池模型的充电过程，生成电池当前最大可用容量；数据处理单元，分别与充电仿真单元及参数数据库电性耦接，用于根据电池当前最大可用容量以及电池出厂标准电量值，生成电池健康状态的估算值。在上述实现过程中，电池参数包括电池在不同温度的开路电压OCV、电池内阻R原电池当前最大可用容量；Cn是电池在出厂后的全新状态时的标准电池容量值。仿真生成的电池模型对应参数数据库中的电池数据，具有数据准确，预设可调的优点，所需的参数数据少，计算简单，在线仿真可以在制造电池前模拟电池的放电衰减情况，降低生成成本。在一实施例中，充电仿真单元包括：静态模拟模块，电性耦接于电池仿真单元，用于将电池模型处理为静置状态；充电计量模块，电性耦接于静态模拟模块，用于记录静置状态时的电池模型的充电电量；平均值计算模块，电性耦接于充电计量模块，用于根据充电电量生成充电电量算术平均值；容量生成模块，电性耦接于平均值计算模块，用于根据充电电量算数平均值生成电池当前最大可用容量。在上述实现过程中，由于电动汽车正常使用过程中电池放电深度很少情况能够放电到10％以下，几乎不可能主动放电到0％,往往在较高水平，仿真过程以电池三次满充过程的平均容量作为最大可用容量，提高仿真准确性。在一实施例中，静态模拟模块包括：静态充电子模块，静态充电子模块，分别电性耦接于电池仿真单元和充电计量模块，用于将电池模型以电流恒流充电至预设充电截止条件，并静置一预设时间。在上述实现过程中，电池容量的本质是单位时间内以一设定的电流进行放电，若该设定的电流值与电池容量值一致，则放电时间容易获得且计算简单准确。在一实施例中，容量生成模块包括：偏差值生成子模块，电性耦接于平均值计算模块，用于根据充电电量与充电电量算术平均值，生成充电电量的偏差值；偏差判断子模块，电性耦接于偏差值生成子模块，用于判断偏差值与充电量的比值是否同时小于一预设值；执行子模块，电性耦接于偏差判断子模块，用于若偏差值同时小于预设值，则所述充电电量算术平均值为该电池当前最大可用容量；重置子模块，电性耦接于偏差判断子模块和静态模拟模块，用于若偏差值不同时小于预设值，则返回静态模拟模块重新将电池模型处理为静置状态，生成电池当前最大可用容量。在上述实现过程中，分别取三次电池模型的充电电量数据的算术平均值，多次取样使得这一算术平均值更具代表性，在将该算术平均值与三次充电电量比较，设定预设的偏差限定值，进一步提高充电电量的准确性。在一实施例中，数据处理单元包括：原容量获取模块，电性耦接于参数数据库，获取参数数据库中的原电池当前最大可用容量值与原电池当前最大可用容量值对应的原电池健康状态；比对子模块，分别电性耦接于原容量获取子模块、执行模块以及重置子模块，用于判断原电池当前最大可用容量与电池当前最大可用容量是否一致；第一输出模块，分别电性耦接于比对子模块和数据处理单元，用于当比对子模块判断若一致，则输出原电池健康状态；第二输出模块，分别电性耦接于比对子模块和数据处理单元，用于当对比子模块判断若不一致，则输出电池健康状态，并将电池健康状态上传参数数据库。在上述实现过程中，仿真结果会上传到参数数据库，如果针对同样的参数数据仿真生成的电池模型，在仿真过程中最大可用容量值没有发生变化，那么说明电池模型在本次充放电过程中电池容量没有衰减，所以直接输出原电池健康状态SOHold，反之，则说明发生了衰减，输出电池健康状态SOH并将SOH以及对应的Cmax传至参数数据库进行数据更新，减少计算环节，提高计算精准度。本申请实施例还提供一种仿真估算电池健康状态的方法，包括：步骤S100：藉由电池仿真单元获取所述电池参数，根据所述电池参数仿真生成电池模型；步骤S200：藉由充电仿真单元仿真所述电池模型的充电过程，生成电池当前最大可用容量；步骤S300：藉由数据处理单元根据所述电池当前最大可用容量以及电池出厂标准电量值，生成电池健康状态的估算值。在上述实现过程中，仿真生成的电池模型对应参数数据库中的电池数据，具有数据准确，预设可调的优点，所需的参数数据少，计算简单，在线仿真可以在制造电池前模拟电池的放电衰减情况，降低生成成本。在一实施例中，步骤S200：包括：步骤S210：藉由静态模拟模块将电池模型处理为静置状态；步骤S220：藉由充电计量模块记录所述静置状态时的电池模型的充电电量；步骤S230：平均值计算模块根据充电电量生成充电电量算术平均值；步骤S240：容量生成模块根据充电电量算数平均值生成电池当前最大可用容量。在上述实现过程中，由于电动汽车正常使用过程中电池放电深度很少情况能够放电到10％以下，几乎不可能主动放电到0％,往往在较高水平，仿真过程以电池三次满充过程的平均容量作为最大可用容量，提高仿真准确性。在一实施例中，步骤S210包括：步骤S211：藉由静态充电子模块将所述电池模型以电流恒流充电至预设充电截止条件，并静置一预设时间。在上述实现过程中，电池容量的本质是单位时间内以一设定的电流进行放电，若该设定的电流值与电池容量值一致，则放电时间容易获得且计算简单准确。在一实施例中，步骤S240包括：步骤S241：藉由偏差值生成子模块根据充电电量与充电电量算术平均值，生成充电电量的偏差值；步骤S242：藉由偏差判断子模块判断偏差值与充电量的比值是否同时小于一预设值；步骤S243：若偏差值同时小于预设值，则藉由执行子模块输出为该电池当前最大可用容量；否则，步骤S244：藉由重置子模块重新执行根据在线仿真电池模型的充电过程，生成电池当前最大可用容量。在上述实现过程中，分别取三次电池模型的充电电量数据的算术平均值，多次取样使得这一算术平均值更具代表性，在将该算术平均值与三次充电电量比较，设定2％的偏差限定值，进一步提高充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种估算电池健康状态的仿真装置，其特征在于，所述装置包括：电池仿真单元，用于获取电池参数，根据所述电池参数仿真生成电池模型；充电仿真单元，电性耦接于所述电池仿真单元，用于仿真所述电池模型的充电过程，生成电池当前最大可用容量；数据处理单元，分别电性耦接于所述充电仿真单元及参数数据库，用于根据所述电池当前最大可用容量以及电池出厂标准电量值两者的比值，生成电池健康状态的估算值。

【技术特征摘要】
1.一种估算电池健康状态的仿真装置，其特征在于，所述装置包括：电池仿真单元，用于获取电池参数，根据所述电池参数仿真生成电池模型；充电仿真单元，电性耦接于所述电池仿真单元，用于仿真所述电池模型的充电过程，生成电池当前最大可用容量；数据处理单元，分别电性耦接于所述充电仿真单元及参数数据库，用于根据所述电池当前最大可用容量以及电池出厂标准电量值两者的比值，生成电池健康状态的估算值。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充电仿真单元包括：静态模拟模块，电性耦接于电池仿真单元，用于将所述电池模型处理为静置状态；充电计量模块，电性耦接于所述静态模拟模块，用于记录静置状态时的电池模型的充电电量；平均值计算模块，电性耦接于所述充电计量模块，用于根据所述充电电量生成充电电量算术平均值；以及容量生成模块，电性耦接于所述平均值计算模块，用于根据所述充电电量算数平均值生成所述电池当前最大可用容量。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述静态模拟模块包括：静态充电子模块，分别电性耦接于所述电池仿真单元和充电计量模块，用于将所述电池模型以电流恒流充电至预设充电截止条件，并静置一预设时间。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述容量生成模块包括：偏差值生成子模块，电性耦接于所述平均值计算模块，用于根据所述充电电量与所述充电电量算术平均值，生成所述充电电量的偏差值；偏差判断子模块，电性耦接于所述偏差值生成子模块，用于判断所述偏差值与所述充电电量的比值是否同时小于一预设值；执行子模块，电性耦接于所述偏差判断子模块，用于若所述偏差值同时小于所述预设值，则所述充电电量算术平均值为所述电池当前最大可用容量；重置子模块，电性耦接于所述偏差判断子模块和静态模拟模块，用于若所述偏差值不同时小于所述预设值，则返回所述静态模拟模块重新将所述电池模型处理为静置状态，生成电池当前最大可用容量。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据处理单元包括：原容量获取模块，电性耦接于所述参数数据库，获取原电池当前最大可用容量值与原电池当前最大可用容量值对应的原电池健康状态；比对模块，分别电性耦接于所述原容量获取子模块、所述执行子模块以及所述重置子模块，用于判断所述原电池当前最大可用容量与所述电池当前最大可用容量是否一致；第一输出模块，分别电性耦接于所述比对子模块和所述数据处理单元，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冬强，李明星，
申请(专利权)人：杭州华塑加达网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33