[发明专利]用于电池的健康状态估计

说明书

一种用于确定可再充电电池（14）的健康状态（SOH）的方法，所述方法包括：确定充电状态窗口的上边界和下边界内的电荷的变化（Q_x），所述电荷的变化（Q_x）通过对充电状态窗口内测量的电流值求和来被确定；通过利用充电状态窗口的宽度来按比例缩放电荷的变化（Q_x）并除以电池的初始充电容量（Q₁）而确定实际健康状态（SOH_x）；以及通过计算实际健康状态（SOH_x）与至少一个先前确定的健康状态的滑动平均来确定平均健康状态（SOH_i）。

技术领域

本发明涉及电池的充电的领域。特别地，本发明涉及用于确定可再充电电池的健康状态的方法和控制器，以及涉及用于确定可再充电电池的队列（fleet）的健康状态的方法和系统。

背景技术

可再充电电池正越来越多地被用来增加经由逆变器的太阳能光伏功率的自用，以及被用于诸如像汽车和列车之类的电动交通工具的其它应用中。由于可再充电电池通常具有比它们被采用在其中的装置更短的寿命，因此何时必须更换可再充电电池的确定是重要的任务。例如，电池的健康状态可被定义为电池的实际最大容量和初始最大容量的商。当健康状态已达到特定阈值时，可更换电池。

世界的许多地区不允许小规模（诸如小于10kW）电池系统的所有者放电到电力网中，因为它可能破坏电力网的控制。这对于理解电池的健康可能是问题，因为用来测量健康状态的最准确方法可以是进行完全放电，因为电池的充电通常限于诸如来自光伏和太阳能的逆变器动力总成（powertrain）的可变充电功率。

此外，电池特性通常随温度、老化（age）、电荷状态和电流而强烈地改变。在确定健康状态时，这些变量中的每个变量可增加误差。

WO 2012 166489 A2涉及用于估计交通工具电池的电池健康的方法和系统。

US 2010 121587 A1涉及可再充电电池的健康管理。

US 2004 162683 A1描述用于电池电荷状态和健康状态的广义递归最小二乘法过程的方法和设备。

US 2013 038292 A1描述通过库仑计数的电池充电的管理。

US 2014/052 396 A1涉及用于测量电池的容量退化的方法和装置。通过用滑动窗口平均电池的容量值并且除以标称容量来确定健康状态，所述电池的容量值在预确定的电荷状态窗口期间被确定。

WO 2010/055 271 A1涉及用于确定电化学功率源的剩余寿命的方法。通过从先前的健康状态减去值来迭代地确定健康状态，所述值取决于最后的时间跨度（time span）期间电池的温度条件。

US 2014/009 123 A1涉及用于估计电池的健康状态的方法。通过将基于对电池的测量的安培计数值与从具有已知退化的电池来确定的这样的值进行比较来确定健康状态。

发明内容

本发明的目的是提供在电池的正常操作期间确定可再充电电池的健康状态的简单且准确的方法。

此目标通过独立权利要求的主题来实现。根据从属权利要求和以下描述，进一步的示例性实施例是显然的。

本发明的方面涉及用于确定可再充电电池的健康状态的方法。可再充电电池可以是用于存储光伏系统的能量的电池、不间断电源的电池或电动交通工具的电池。通常，健康状态可以是数字，诸如百分比值，其指示：在健康状态可以是100％的情况下电池是完全健康的（即，起作用的），在健康状态可以是0％的情况下电池完全不可用，以及在两者之间的状态。

所述方法可由包括电池的电池系统的控制器来执行，所述控制器还可适于控制电池的充电和放电。例如，控制器还可控制电池被连接到其的光伏系统或其它系统。