本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，尤其是涉及一種電池的壽命估算方法。

背景技術(shù)：

隨著消費者對新能源汽車安全性和壽命關(guān)注的日益加深，作為新能源汽車動力源的鋰離子電池壽命估算成為鋰離子電池狀態(tài)估算的重點。

相關(guān)技術(shù)中，車用鋰離子電池壽命要求是8年12萬公里，進行壽命實驗周期長、成本高。以壽命實驗為基礎(chǔ)的鋰離子電池估算方法通常在實驗室進行加速壽命實驗，并以此實驗結(jié)果來建立壽命模型。然而壽命實驗中，一方面壽命實驗很難全面覆蓋鋰離子電池壽命的影響因素，另一方面因素水平的設(shè)置很容易造成鋰離子電池濫用，干擾、破壞鋰離子電池原本的衰老軌跡，最后，實驗室壽命工況跟實際車用工況會有較大區(qū)別。鋰離子電池壽命估計的另一個方法是基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動，該方法對訓(xùn)練樣本的大小和選取具有較高的依賴性，且計算復(fù)雜，實施有難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種電池的壽命估算方法，該電池的壽命估算方法可以快速估算出電池的使用壽命，并且，該壽命估算方法的成本較低、易于實施。

根據(jù)本發(fā)明的電池的壽命估算方法包括以下步驟：s1、從所述電池的恒流初始充電曲線上選取電池電壓v隨soc呈線性相關(guān)的電壓區(qū)間[vr1,vr2],v∈[vr1,vr2]；s2、按照電壓區(qū)間[vr1,vr2]選取所述電池使用過程中適合做soh估算的充電段；s3、計算soh估計所述充電段的充入電量qch；s4、根據(jù)soh估計所述充電段始末電壓，按照所建立的充電曲線計算充電段荷電狀態(tài)差異△socv；s5、估算電池當前容量qc；根據(jù)qc＝qch/△socv，利用公式soh＝qc/qn＝qch/(△socv*qn)估算出所述電池壽命。

根據(jù)本發(fā)明的電池的壽命估算方法，通過步驟s1、s2、s3、s4和s5配合，能夠快速估算出電池的使用壽命，可以判斷出電池的狀態(tài)，從而可以為電池的使用、維護及更換提供參考依據(jù)，并且，該壽命估算方法的成本較低、易于實施。

在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟s1還包括，所述初始充電曲線為所述電池慢充工況下的所述初始充電曲線。

在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟s1還包括，在所述電壓區(qū)間[vr1,vr2]內(nèi)，soc滿足關(guān)系式：soc＝a*v+b，其中，a,b為擬合參數(shù)。

在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟s1還包括，在向所述電池充電時，記錄所述電池充電開始時刻電壓v1、剩余電量soc1、電流i1。

在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟s1還包括，在選取所述電壓區(qū)間時，判斷充電初始位置：若v1＜vr1，記錄所述電池充電到電壓等于vr1時刻的電壓vr1，剩余電量soc2、電流i2；若v1＞vr2，則該次充電不符合soh估算；若vr1≤v1＜vr2，則soh估算段初始值為充電開始時刻數(shù)據(jù)，即vs＝v1，socs＝soc1，is＝i1。

在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟s2還包括：當所述電池充電終止或充電電壓到達soh估算所述充電段上限vr2，記錄電壓v2，剩余電量soc3，電流i3。

在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟s2還包括：設(shè)定恒流電流差值閾值為ir、充入電量導(dǎo)致soc變化最低閾值為socr,若|is-ie|<ir、soce-socs≥socr，則根據(jù)電壓選取出的充電段符合測量要求，執(zhí)行步驟s4；若|is-ie|≥ir和/或soce-socs<socr，則根據(jù)電壓選取出的充電段不符合測量要求，結(jié)束。

在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟s1還包括：獲取車輛離線數(shù)據(jù)電流、電壓、充電狀態(tài)、電池剩余電量。

在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟s1還包括：記錄充電開始數(shù)據(jù)位置socicon1、充電結(jié)束數(shù)據(jù)位置socicon2，根據(jù)位置信息socicon1，socicon2讀取充電開始數(shù)據(jù)v3、充電結(jié)束數(shù)據(jù)v4。

在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟s2還包括：根據(jù)[v3,v4]選取屬于[vr1,vr2]區(qū)間內(nèi)的充電段，記錄與v5對應(yīng)的數(shù)據(jù)位置socicon11、與v6對應(yīng)的數(shù)據(jù)位置socicon22。

在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟s2還包括：根據(jù)充電段的始末位置socicon11、socicon22找出與socicon11對應(yīng)的電流i11和soc11、與socicon22對應(yīng)的電流i22和soc22，設(shè)定恒流電流差值閾值為ir、充入電量導(dǎo)致soc變化最低閾值為socr,篩選出|i11-i22|＜ir且△soc1＝|soc22-soc11|≥socr的充電段，并記錄對應(yīng)的數(shù)據(jù)始末位置[socicon111,socicon222]。

在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟s3還包括：根據(jù)篩選出的充電段的數(shù)據(jù)始末位置[socicon111,socicon222]獲取充電段始末電壓[v111,v222]，通過標準充電v-soc曲線獲得對應(yīng)的剩余電量vsoc1和vsoc2，則從標準曲線上獲得的剩余電量變化△soc2＝|vsoc1-vsoc2|。

在本發(fā)明的一些示例中，充入電量qch＝qn*△soc1,或者，根據(jù)充電段的數(shù)據(jù)始末位置[socicon111,socicon222]，截取出對應(yīng)的充電數(shù)據(jù)i-t安時積分計算充入電量qch。

在本發(fā)明的一些示例中，qc＝qch/△soc2,最終，根據(jù)公式soh＝qc/qn，計算出所述電池的壽命。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池壽命初始充電曲線；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池不同壽命時刻充電曲線上對應(yīng)soh估計充電段；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池的壽命估算方法的流程圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池的壽命估算方法的一個實施例的流程圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池的壽命估算方法的另一個實施例的流程圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參考圖1-圖5描述根據(jù)本發(fā)明實施例的電池的壽命估算方法。

如圖1-圖5所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的壽命估算方法包括以下步驟：s1、s2、s3、s4和s5。s1、從電池的恒流初始充電曲線上選取電池電壓v隨soc(stateofcharge-荷電狀態(tài))呈線性相關(guān)的電壓區(qū)間[vr1,vr2],v∈[vr1,vr2]，選取區(qū)間以電壓為限定條件而不是以soc為限定條件的原因是為了避免車輛長期運行中soc估算有累積誤差。

s2、按照電壓區(qū)間[vr1,vr2]選取電池使用過程中適合做soh(stateofhealth-健康狀態(tài)、壽命)估算的充電段，需要說明的是，如圖2所示，適合估算soh的充電段具有如下要求：(1)、根據(jù)充電電壓判斷位于標準曲線線性段內(nèi)；(2)、電池的充電電量不小于某一設(shè)定值，例如：電池的充電電量不小于初始容量的百分之十五，該設(shè)定是為了確保電池容量的估計精度；(3)、充電段內(nèi)充電電流為恒定值，且電流大小與標準曲線電流一致。

s3、計算soh估計充電段的充入電量qch，qch表示電池的充入電量，qch計算方式有兩種：第一種是安時積分方法，t是指時間，i是指電流，ts、te分別是充電始末時刻；第一種是根據(jù)系統(tǒng)輸出的soc，通過soc差異△soc計算。qch＝qn*△soc，qn表示電池壽命初始的容量，△soc就是充電段始末的soc差，△soc＝soc末-soc始。

s4、根據(jù)soh估計充電段始末電壓，按照所建立的充電曲線計算充電段荷電狀態(tài)差異△socv，△socv＝socm-socs，socm＝(a*vm+b)，socs＝(a*vs+b)＝a*(vm-vs)，△socv表示充電段荷電狀態(tài)差異，socm、socs分別是充電段對應(yīng)標準曲線上充電末端、初始soc，vm、vs分別是充電段對應(yīng)標準曲線上充電末端、初始電壓。s5、估算電池當前容量qc。根據(jù)qch＝qn*△soc，利用公式soh＝qc/qn＝qch/(△socv*qn)估算出電池壽命。

其中，本申請壽命估算方法的成本較低、方法便捷、易于實施，并且，通過步驟s1、s2、s3、s4和s5配合，能夠快速估算出電池的使用壽命，可以判斷出電池的狀態(tài)，從而可以為電池的使用、維護及更換提供參考依據(jù)。

另外，由于該壽命估算方法是基于鋰離子電池恒流充電過程電壓與soc線性相關(guān)段，因此不適用于磷酸鐵鋰體系鋰離子電池(該體系電池恒流充電電壓有較明顯的平臺電壓)，但是適用于含固溶體的鋰離子電池體系，例如三元體系：鎳鈷錳、鎳鈷鋁等。

由此，通過步驟s1、s2、s3、s4和s5配合，能夠快速估算出電池的使用壽命，可以判斷出電池的狀態(tài)，從而可以為電池的使用、維護及更換提供參考依據(jù)，并且，該壽命估算方法的成本較低、易于實施。

在本發(fā)明的一些實施例中，步驟s1還可以包括，初始充電曲線為電池慢充工況下的初始充電曲線，例如：電流小于0.5c，這樣設(shè)置能夠使電流較小，可以在一定程度上緩解極化對電壓的影響，從而可以提升電池全壽命周期的壽命估算精度。

在本發(fā)明的一些實施例中，步驟s1還包括，在電壓區(qū)間[vr1,vr2]內(nèi)，soc滿足關(guān)系式：soc＝a*v+b，其中，a,b為擬合參數(shù)，如此設(shè)置可以算出soc的值，從而可以保證順利完成對電池的壽命估算工作。

如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，該實施例是在線估算電池的壽命方法，步驟s1還可以包括，在向電池充電時，記錄電池充電開始時刻電壓v1、剩余電量soc1、電流i1。需要解釋的是，判斷電池充電開始，判斷依據(jù)可以是充電狀態(tài)、插槍信號、充電電壓、充電電流中的任意一種。具體使用某種信號時可以根據(jù)實際需要進行相應(yīng)調(diào)整。例如，充電狀態(tài)從0變?yōu)榉?，可以斷定充電開始，充電電壓從0變?yōu)榉?，同樣也可以斷定充電開始。斷定電池充電開始后，記錄電池充電開始時刻電壓v1、剩余電量soc1、電流i1。

在本發(fā)明的一些實施例中，如圖4所示，步驟s1還可以包括，在選取電壓區(qū)間時，判斷充電初始位置：若v1＜vr1，記錄電池充電到電壓等于vr1時刻的電壓vr1，剩余電量soc2、電流i2，則soh估算段初始值為該時刻數(shù)據(jù)，即vs＝vr1，socs＝soc2，is＝i2，如果若v1＞vr2，則該次充電不符合soh估算，結(jié)束，若vr1≤v1＜vr2，則soh估算段初始值為充電開始時刻數(shù)據(jù)，即vs＝v1、socs＝soc1、is＝i1，這樣設(shè)置可以判斷出電池的充電初始點是否在標準曲線上的電壓區(qū)間[vr1,vr2]內(nèi)。

在本發(fā)明的一些實施例中，如圖4所示，步驟s2還可以包括：當電池充電終止或者充電電壓到達soh估算充電段上限vr2時，記錄電壓v2、剩余電量soc3、電流i3，且該點數(shù)據(jù)為用于soh估計的充電段末端數(shù)據(jù)ve＝v2、soce＝soc3、ie＝i3，如此設(shè)置可以判斷出電池的充電末端。

在本發(fā)明的一些實施例中，如圖4所示，步驟s2還可以包括：設(shè)定恒流電流差值閾值為ir、充入電量導(dǎo)致soc變化最低閾值為socr,若|is-ie|<ir、soce-socs≥socr，則根據(jù)電壓選取出的充電段符合測量要求，執(zhí)行步驟s4。若|is-ie|≥ir和/或soce-socs<socr，則根據(jù)電壓選取出的充電段不符合測量要求，結(jié)束，需要說明的是，|is-ie|≥ir和/或soce-socs<socr可以指同時滿足關(guān)系式：|is-ie|≥ir、soce-socs<socr，也可以指滿足|is-ie|≥ir、soce-socs<socr中的一個關(guān)系式。這樣設(shè)置可以判斷出電池是否為恒流充電，也可以判斷出電池是否充入足夠電量。

其中，判斷根據(jù)電壓選取出的充電段是否同時符合以下條件：a)電池為恒流充電，即充電段始末電流差值的絕對值小于設(shè)定值ir，|is-ie|<ir。b)充電電量始末電量差值不小于某一設(shè)定值socr，soce-socs≥soc，通過上述步驟可以選取出符合要求的充電段。

并且，充電段充入電量qch＝(soce-socs)*qn，當電壓、電流、電量判斷均合格后，按照所建立的標準充電曲線計算該充電段荷電狀態(tài)差異△socv，△socv＝socve-socvs＝(a*ve+b)-(a*vs+b)＝a*(ve-vs)，然后估算電池當前容量qc＝qch/△socv，則soh＝qc/qn＝(soce-socs)/△socv，從而可以準確估算出電池的使用壽命，進而可以為電池的使用、維護及更換提供參考依據(jù)。

如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實施例，該實施例是離線分析電池的壽命方法，例如離線獲取車載鋰離子電池數(shù)據(jù)，進行soh估算。具體的方法為，在步驟s1中還可以包括：獲取車輛離線數(shù)據(jù)電流、電壓、充電狀態(tài)、電池剩余電量，然后判斷電池的充電過程，若電池的充電狀態(tài)從0變?yōu)榉?，則表示電池充電開始，若電池的充電狀態(tài)從非0變?yōu)?，則表示電池充電結(jié)束。

在本發(fā)明的一些實施例中，如圖5所示，在步驟s1中還可以包括：記錄充電開始數(shù)據(jù)位置socicon1、充電結(jié)束數(shù)據(jù)位置socicon2，根據(jù)位置信息socicon1，socicon2讀取充電開始數(shù)據(jù)v3、充電結(jié)束數(shù)據(jù)v4。需要解釋的是，獲取車輛離線數(shù)據(jù)電流、電壓、充電狀態(tài)、電池剩余電量，然后判斷電池的充電過程后，記錄充電開始數(shù)據(jù)socicon1、充電結(jié)束數(shù)據(jù)socicon2、充電開始數(shù)據(jù)v3、充電結(jié)束數(shù)據(jù)v4。

在本發(fā)明的一些實施例中，如圖5所示，在步驟s2中還可以包括：獲取車輛離線數(shù)據(jù)電流、電壓、充電狀態(tài)、電池剩余電量，然后判斷電池的充電過程，然后記錄充電開始數(shù)據(jù)位置socicon1、充電結(jié)束數(shù)據(jù)位置socicon2、充電開始數(shù)據(jù)v3、充電結(jié)束數(shù)據(jù)v4，然后根據(jù)[v3,v4]選取屬于[vr1,vr2]區(qū)間內(nèi)的充電段[v5,v6]，記錄與v5對應(yīng)的數(shù)據(jù)位置socicon11、與v6對應(yīng)的數(shù)據(jù)位置socicon22，這樣設(shè)置可以選出合適的充電段。

在本發(fā)明的一些實施例中，如圖5所示，在步驟s2中還可以包括：獲取車輛離線數(shù)據(jù)電流、電壓、充電狀態(tài)、電池剩余電量，然后判斷電池的充電過程，然后記錄充電開始數(shù)據(jù)位置socicon1、充電結(jié)束數(shù)據(jù)位置socicon2、充電開始數(shù)據(jù)v3、充電結(jié)束數(shù)據(jù)v4，然后根據(jù)[v3,v4]選取屬于[vr1,vr2]區(qū)間內(nèi)的充電段[v5,v6]，記錄與v5對應(yīng)的數(shù)據(jù)位置socicon11、與v6對應(yīng)的數(shù)據(jù)位置socicon22，這樣設(shè)置可以選出合適的充電段，然后根據(jù)充電段的始末位置socicon11、socicon22找出與socicon11對應(yīng)的電流i11和soc11、與socicon22對應(yīng)的電流i22和soc22，設(shè)定恒流電流差值閾值為ir、充入電量導(dǎo)致soc變化最低閾值為socr,篩選出|i11-i22|＜ir且△soc1＝|soc22-soc11|≥socr的充電段，并記錄對應(yīng)的數(shù)據(jù)始末位置[socicon111,socicon222]，如此設(shè)置可以進一步篩選出符合要求的充電段，從而可以提升電池壽命估算的精確度。

在本發(fā)明的一些實施例中，如圖5所示，在步驟s3還可以包括：根據(jù)篩選出的充電段的數(shù)據(jù)始末位置[socicon111,socicon222]獲取充電段始末電壓[v111,v222]，通過標準充電v-soc曲線獲得對應(yīng)的剩余電量vsoc1和vsoc2，則從標準曲線上獲得的剩余電量變化△soc2＝|vsoc1-vsoc2|。

需要解釋的是，獲取車輛離線數(shù)據(jù)電流、電壓、充電狀態(tài)、電池剩余電量，然后判斷電池的充電過程，然后記錄充電開始數(shù)據(jù)位置socicon1、充電結(jié)束數(shù)據(jù)位置socicon2，根據(jù)位置信息socicon1、socicon2讀取充電開始數(shù)據(jù)v3、充電結(jié)束數(shù)據(jù)v4，然后根據(jù)[v3,v4]選取屬于[vr1,vr2]區(qū)間內(nèi)的充電段[v5,v6]，記錄與v5對應(yīng)的數(shù)據(jù)位置socicon11、與v6對應(yīng)的數(shù)據(jù)位置socicon22，這樣設(shè)置可以選出合適的充電段，然后根據(jù)充電段的始末位置socicon11、socicon22找出與socicon11對應(yīng)的電流i11和soc11、與socicon22對應(yīng)的電流i22和soc22，設(shè)定恒流電流差值閾值為ir、充入電量導(dǎo)致soc變化最低閾值為socr,篩選出|i11-i22|＜ir且△soc1＝|soc22-soc11|≥socr的充電段，并記錄對應(yīng)的數(shù)據(jù)始末位置[socicon111,socicon222]。根據(jù)篩選出的充電段的數(shù)據(jù)始末位置[socicon111,socicon222]獲取充電段始末電壓[v111,v222]，通過標準充電v-soc曲線獲得對應(yīng)的剩余電量vsoc1和vsoc2，則剩從標準曲線上獲得的余電量變化△soc2＝|vsoc1-vsoc2|，這樣設(shè)置可以獲取剩余電量變化△soc2的值。

充入電量qch＝qn*△soc1,或者根據(jù)充電段的數(shù)據(jù)始末位置[socicon111,socicon222]，截取出對應(yīng)的充電數(shù)據(jù)i-t安時積分計算充入電量qch。

在本發(fā)明的一些實施例中，如圖5所示，qc＝qch/△soc2,最終，根據(jù)公式：soh＝△soc1/△soc2，計算出電池的壽命，通過上述步驟配合，能夠更加快速地估算出電池的使用壽命，并且，該壽命估算方法的成本較低、易于實施，可以進一步降低實驗成本。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。

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