CN103969585A - 评估电池的使用状况的方法和装置、相关系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种评估电池的使用状况的方法和装置。该评估电池的使用状况的装置包括：模式识别单元，被配置为根据记录的与电池使用有关的数据以及存储的电池的使用模式及各使用模式对应的衰减曲线，识别电池在某一时间段内的使用模式及其对应的衰减曲线，所述衰减曲线表示电池的满充容量随着电池使用的变化；使用状况评估单元，被配置为根据所记录的数据、识别出的使用模式及其对应的衰减曲线，计算电池的劣化，所述劣化表示电池的满充容量随电池使用的增加而减少的量。解决的一个问题是能够更加准确地评估电池的使用状况，从而能够更合理地判断电池在运营中的残余使用价值。

Description

评估电池的使用状况的方法和装置、相关系统和车辆

技术领域

本发明涉及一种评估电池的使用状况的方法和装置、相关系统和车辆，更具体地，涉及一种利用记录的与电池使用有关的数据以及预先建立的模式表来评估电池的使用状况的方法和装置、相关系统和车辆。

背景技术

随着汽车行业的蓬勃发展，电动车的电池充电慢并且成本高。目前，主要采用两种电动车的电池运营模式。

一种是充电模式，即用户在购买电动车时仍然购买电池，在运营商提供的充电站或充电桩进行充电。充电模式下，用户可根据情况自行选择慢充或快充。前者时间长费率低，后者时间短费率高。两种类型的充电设施都是由运营商运营。运营商根据电池在充电过程中耗费的电量向用户计费。然而，这样的充电完成后电池在使用时放出的电量往往小于充电过程耗费的电量，并且两者之间的差别取决于电池的使用状况。也就是说，对于使用状况不同的电池来说，在耗费了同样的电量的情况下，不同的电池在使用时能够放出的电量也是不同的。因此，仅根据充电时耗费的电量来对用户计费是不合理的。

另一种是电池交换模式，即消费者购买电动车，但不购买电池，而是向电池运营商租借电池，用户根据使用当前电池行驶的距离来支付费用。然而，行驶距离并不能充分反映电池的使用状况，没有充分考虑不同的使用方式对电池造成的劣化，也不能有效遏制对电池的滥用。例如，对于电池行驶了相同距离的两种情形，但是一种是负重行驶而另一种是空载，或者一种是爬坡行驶而另一种是平路行驶，或者一种是变速行驶而另一种是匀速行驶，不同情形对电池造成的劣化是不同的。由此，仅仅根据行驶距离要求向用户计费显然也是不合理的。

因此，需要一种技术来准确地评估电池的使用状况，例如，电池的劣化程度和电池的剩余电量等，从而合理地判断电池在运营中的残余使用价值，以有利于进行合理的计费。

发明内容

本发明解决的一个问题是对上述现有技术进行改进，以提供一种新颖的评估电池的使用状况的方法和装置。

根据本发明的一方面，提供了一种评估电池的使用状况的装置，包括：模式识别单元，被配置为根据记录的与电池使用有关的数据以及存储的电池的使用模式及各使用模式对应的衰减曲线，识别电池在某一时间段内的使用模式及其对应的衰减曲线，所述衰减曲线表示电池的满充容量随着电池使用的变化；使用状况评估单元，被配置为根据所记录的数据、识别出的使用模式及其对应的衰减曲线，计算电池的劣化，所述劣化表示电池的满充容量随电池使用的增加而减少的量。

根据本发明的另一方面，提供了一种评估电池的使用状况的方法，包括：根据记录的与电池使用有关的数据以及存储的电池的使用模式及各使用模式对应的衰减曲线，识别电池在某一时间段内的使用模式及其对应的衰减曲线，所述衰减曲线表示电池的满充容量随着电池使用的变化；根据所记录的数据、识别出的使用模式及其对应的衰减曲线，计算电池的劣化，所述劣化表示电池的满充容量随电池使用的增加而减少的量。

本发明还提供了包括根据本发明上述方面所述的装置的系统。

本发明还提供了包括根据本发明上述方面所述的装置的车辆。

根据本发明的一方面，可以准确地评估电池的使用状况，从而能够更合理地判断电池在运营中的残余使用价值，更好地适应合理计费、预测剩余可行驶里程/时间等方面的需求。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的评估电池的使用状况的装置200的框图。

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的充电模式下的衰减曲线。

图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的放电模式下的衰减曲线。

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的放电模式下的衰减曲线。

图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的闲置模式下的衰减曲线。

图7示出了根据本发明的一个示例性实施例的评估电池的使用状况的方法的流程图。

图8示出了根据本发明的一个示例性实施例的评估电池的使用状况的方法的流程图。

图9示出了根据本发明的一个示例性实施例的评估电池的使用状况的方法的流程图。

图10示出了根据本发明的一个示例性实施例的评估电池的使用状况的方法的流程图。

图11示意性地示出了电池的多种使用模式。

图12示出了根据本发明的一个示例性实施例的计费系统2的框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件（包括固件、驻留软件、微代码等），还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

下面将参照本发明实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其它可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。

也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置(instruction means)的制造品（manufacture）。

也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。

图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图。图1显示的计算机系统/服务器12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图1所示，计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件（包括系统存储器28和处理单元16）的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构（ISA）总线，微通道体系结构（MAC）总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会（VESA）局域总线以及外围组件互连（PCI）总线。

计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机系统/服务器12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器（RAM）30和/或高速缓存存储器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质（图1未显示，通常称为“硬盘驱动器”）。尽管图1中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘（例如“软盘”）读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘（例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质）读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组（例如至少一个）程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组（至少一个）程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备14（例如键盘、指向设备、显示器24等）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如网卡，调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O）接口22进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络（例如局域网（LAN），广域网（WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机系统/服务器12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机系统/服务器12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

现在参看图2，图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的评估电池的使用状况的装置200的框图。

根据本发明的一个示例性实施例的评估电池的使用状况的装置200包括：模式识别单元201，被配置为根据记录的与电池使用有关的数据以及存储的电池的使用模式及各使用模式对应的衰减曲线，识别电池在某一时间段内的使用模式及其对应的衰减曲线，所述衰减曲线f表示电池的满充容量c随着电池使用的变化；使用状况评估单元202，被配置为根据所记录的数据、识别出的使用模式及其对应的衰减曲线，计算电池的劣化，所述劣化表示电池的满充容量随电池使用的增加而减少的量。

除了前面所述的安装到电动车中，这种评估电池的使用状况的装置还可以安装到或者耦接到其他使用电池的各种装置。

电池的使用模式及各使用模式对应的衰减曲线可以存储在各种存储介质中。例如，可以存储在模式表{M}或其他数据库中。电池的使用模式可以包括充电模式、闲置模式和放电模式。

电池的劣化可以体现为电池的满充容量随电池使用的增加而减少，其中电池的满充容量一般是指电池在充满电的情况下，按照特定的放电方式放电至标准截止电压U_t的放电量。标准截止电压U_t是与锂离子电池的电极材料相关的固定值，一般为2.75V。将电池充满电例如可以是将电池充电至标准限制电压的情况，对于锂离子电池来说，一般为4.2V。

下面以锂离子电池为例来描述该实施例。

可以实时记录与电池使用有关的数据，其包括下列数据：电池使用的起始时间和终止时间、电池使用的起始电压和终止电压、充电电流、充电等级、温度、放电电流、闲置时间和表示电池在闲置前的电量的放电深度。对于充电来说，电池使用的起始时间和终止时间就是充电的起始时间和终止时间。对于放电来说，电池使用的起始时间和终止时间就是放电的起始时间和终止时间。充电等级一般有Level I、Level II、Level III三种，具体电压、电流规格根据各个国家的标准有所不同。

作为一种示例，可以根据特定型号锂电池（正极、负极、电解液材料）的实验数据，分别建立电池的充电模式、放电模式和闲置模式的模式表{M_c}、{M_d}和{M_i}。充电模式表{M_c}、放电模式表{M_d}和闲置模式表{M_i}可以统称为模式表{M}。

假定充电模式可以由充电等级L、充电量δe、温度T、以及终止电压U来确定，可以根据下面的示例方式获得不同的充电等级L-终止电压U-充电量δe-温度T模式下的电池的衰减曲线。

例如，假设电池出厂容量为c_o，按照1C的标准放电方式对刚出厂的未使用电池进行放电，记录电池从某电压放电至标准截止电压的放电量E₀，C表示电池充放电时电流大小的比率。电池所用的容量1小时放电完毕，称为1C的标准放电方式。利用某充电等级的充电设备，在某温度下，将电池从标准截止电压充电至上述某电压（即，充电终止电压），并记录充电量，然后按照1C的标准放电方式对电池进行放电，放电至标准截止电压，记录放电量。电池的一次充电加放电称为一个循环。重复如上处理多个循环，并且进行相应的数据处理，可以得到多次循环后电池的使用状况。可以分别通过计算充电电流和放电电流对时间的积分来得到上述的充电量和放电量。

对于某充电终止电压，假设在第1次循环中电池从该充电终止电压放电至标准截止电压时记录的放电量为E₁，则在第1次循环后，电池的满充容量为以类似方式可以计算在第2次循环后，电池的满充容量为依此类推，可以得到在第n＋1（n为正整数）次循环后在该充电模式下的电池的满充容量为根据实际情况，例如可以将n取为500，通过上述处理可以得到在该充电模式下的电池的满充容量(纵轴)与循环次数(横轴)的关系曲线f。

通过计算多次循环中记录的充电量的平均值可得到将电池从标准截止电压充电至终止电压需要的充电量。需要注意的是，即使对于同样的充电等级、终止电压和温度的情况下，充电量不同也对应着不同的充电模式。例如，在25℃下，利用充电等级Level I将电池从标准截止电压充电至4.35伏（V），如果充电在电压随时间的线性上升阶段停止，消耗的充电量例如为3.20安时（Ah），而如果充电在电压达到4.35V后采用恒压方式充电一段时间，消耗的充电量则为大于3.20Ah的值，例如为3.30Ah。这两种情形将认为对应的不同的充电模式。

作为一个示例，对于充电等级Level I，温度为25℃，分别选择终止电压为4.35V、4.30V、4.25V、4.20V……，将执行上述处理，可以得到如图3所示的衰减曲线。

从图3可以看出，在充电终止电压为4.35V的情况下，电池的满充容量随循环次数的增加迅速下降，在循环次数不到200次的时候就几乎下降为0；而在充电终止电压为4.20V的情况下，电池的满充容量即使在循环次数高达400次的情况下也仅下降了20％左右。假设将电池的劣化s定义为例如电池的满充容量随循环次数的变化率，则可以看出电池的劣化s随着充电终止电压从4.20V增加到4.35V不断增加。

分别选择不同的参数对电池进行上述处理即可得到在各种充电模式下的模式表{M_c}，例如表1所示。

表1：充电模式表

充电等级	终止电压	充电量	温度	曲线
					Level I	4.35V	3.20Ah	25℃	C＝f1(n)
Level I	4.30V	3.12Ah	25℃	C＝f2(n)
					Level I	4.25V	3.05Ah	25℃	C＝f3(n)
Level I	4.20V	3.00Ah	25℃	C＝f4(n)
					...	...	...	...	...

显然，各参数的刻度可以根据实际情况选择其他值，理论上来说刻度越小越精确，但考虑到采样量，只要能够有效地区分不同模式就可以选择较大的刻度。例如，终止电压的刻度也可以选择为0.1V等其他刻度，只要能有效地区分各种模式即可。

下面结合图4和5以及表2描述根据本发明的一个示例性实施例的放电模式表。

假定放电模式可以由放电电流I_d、温度T、以及放电起始电压U_a来确定，可以根据下面的示例方式获得不同的放电电流-放电起始电压-温度模式下电池的衰减曲线。放电电流可以包含多个属性，例如类型(直流、交流或脉冲)、放电倍率、放电频率。

例如，采用1C的标准充电方式充电至电池的充电限制电压，利用某类型和大小的电流对电池进行放电，放电至标准截止电压，记录电压降至每一个电压刻度值的放电量。采用1C的标准放电方式时所使用的电流对电池进行恒流充电，称为1C的标准充电方式。再将电池从标准截止电压按照1C的标准充电方式充电至电池的充电限制电压，然后重复上述的放电处理，即为电池使用的1次循环。重复如上处理多次，并且进行相应的数据处理，可以得到多次循环后电池的使用状况。这里，充电限制电压可以设置为比标准限制电压4.2V稍高的电压，例如4.35V，以便考虑实际使用中的各种情况，并且记录更多的数据点。电压降至每一个电压刻度值的放电量可以通过计算放电电流对时间的积分来得到。每一个电压刻度值可以当作放电的起始电压来处理，通过简单的运算可以得到从各个起始电压放电至标准截止电压的放电量。

对于某放电起始电压，假设刚出厂的电池从该放电起始电压放电至标准截止电压时的放电量为E₀，而在第1次循环中电池从该放电起始电压放电至标准截止电压时记录的放电量为E₁，则在第1次循环后，电池的满充容量为以类似方式可以计算在第2次循环后，电池的满充容量为依此类推，可以得到在第n＋1（n为正整数）次循环后在该放电模式下的电池的满充容量为根据实际情况，例如可以将n取为300，通过上述处理可以得到在该放电模式下的电池的满充容量(纵轴)与循环次数(横轴)的关系曲线f。

图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的放电模式下的衰减曲线，示出了在不同类型的放电电流的情况下，电池的满充容量随着循环次数的变化。从图4可以看出，放电电流是直流的情况对电池的满充容量的影响最小，即使在循环了900次的时候，电池的满充容量也仅下降了大约20％；而放电电流是脉冲电流的情况下对电池的满充容量的影响最大，同样在循环了900次的时候，电池的满充容量下降了大约70％。显然，相比于直流放电，脉冲放电对电池的劣化更大。

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的放电模式下的衰减曲线，示出了在不同大小的放电电流的情况下，电池的满充容量随着循环次数的变化。从图5可以看出，在放电电流都是直流的情况下，在循环了300多次后，放电电流越大，对电池的满充容量的影响越大，也就是，对电池的劣化越大。

分别选择不同的参数对电池进行上述处理即可得到在各种放电模式下的模式表{M_d}，例如表2所示。

表2：放电模式表

电流类型	放电倍率	电流频率	起始电压	温度	曲线
						直流	1C	--	4.35V	20℃	C＝f1(n)
脉冲	0.1C/1C	100Hz	4.35V	20℃	C＝f2(n)
						直流	1C	--	4.30V	20℃	C＝f3(n)
脉冲	0.1C/1C	100Hz	430V	20℃	C＝f4(n)
						...	...	...	...	...	...

假定闲置模式可以由温度T、放电深度d和闲置时间H来确定，可以根据下面的示例方式获得不同的闲置模式下电池闲置若干天（例如，10天）的衰减曲线。

例如，采用1C的标准放电方式从标准限制电压放电至某放电深度后，在某环境温度下闲置一段时间，然后仍按照1C的标准放电方式放电至放电截止电压，记录放电量（电流对时间的积分）。再将电池从标准截止电压按照1C的标准充电方式充电至标准限制电压，然后重复上述的放电和闲置处理，即为电池使用的1次循环。重复如上处理多次，并且进行相应的数据处理，可以得到多次循环后电池的使用状况。可以通过计算放电电流对时间的积分来得到该放电量。

对于某放电深度（对应于某一放电起始电压），假设刚出厂的电池从该放电起始电压放电至标准截止电压时的放电量为E₀，而在第1次循环中电池从该放电起始电压闲置上述一段时间后放电至标准截止电压时记录的放电量为E₁，则在第1次循环后，电池的满充容量为以类似方式可以计算在第2次循环后，电池的满充容量为依此类推，可以得到在第n＋1（n为正整数）次循环后在该闲置模式下的电池的满充容量为根据实际情况，例如可以将n取为30，通过上述处理可以得到在该闲置模式下的电池的满充容量(纵轴)与循环次数(横轴)的关系曲线f。

图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的闲置模式下的衰减曲线，示出了电池闲置前在不同放电深度的情况下，电池的满充容量随着循环次数的变化。从图6可以看出，在放电深度为40％的情况下对电池的满充容量的影响最小，即使在循环了400次的时候，电池的满充容量也仅下降了大约11％；而在放电深度为10％和70％的情况下，同样在循环了400次的时候，电池的满充容量分别下降了大约33％和22％。也就是说，如果确实需要闲置电池，则可以选择在恰当的放电深度下闲置电池，以使得尽可能减小闲置对电池的劣化。

分别选择不同的参数对电池进行上述处理即可得到在各种闲置模式下的模式表{M_i}，例如表3所示。

表3：闲置模式表

温度	放电深度	曲线
			25℃	80％	C＝f1(n)
25℃	75％	C＝f2(n)
			25℃	70％	C＝f3(n)
25℃	65％	C＝f4(n)
			...	...	...

参考存储的电池的使用模式及各使用模式对应的衰减曲线，例如，参考按上述方式得到的模式表{M}，模式识别单元201根据记录的与电池使用有关的数据，识别电池在某一时间段内的使用模式属于充电模式、放电模式还是闲置模式，并在模式表{M}中找到各使用模式对应的衰减曲线，如图7的步骤S1所示。

然后，在步骤S2，使用状况评估单元202根据所记录的数据、识别出的使用模式及其对应的衰减曲线，计算电池的劣化，所述劣化表示电池的满充容量随电池使用的增加而减少的量。

例如，在识别出的使用模式属于充电模式的情况下，使用状况评估单元202可以进行如图8所示的处理，根据充电等级L、充电量δe、温度T、以及充电起始电压U_a和充电终止电压U_b来计算电池的劣化。

首先，在步骤S101，根据该时间段的充电起始时间t_a、充电终止时间t_b和充电电流I_c来计算该时间段的充电量δe。

其次，在步骤S102，在所述模式表中查找与充电等级L、充电起始电压U_a和温度T匹配的所有充电模式的集合{M_a}以及与充电等级L、充电终止电压U_b和温度T匹配的所有充电模式的集合{M_b}。

接下来，在步骤S103，在集合{M_b}中与集合{M_a}中分别找到模式m_b和模式m_a，使得模式m_b的充电量与模式m_a的充电量之差等于δe。

然后，在步骤S104，根据模式m_a和m_b对应的衰减曲线f_a和f_b，分别计算所述衰减曲线f_a和f_b在c＝c_a点的斜率s_a和s_b，其中，c_a表示电池在时间t_a时的满充容量，s_a和s_b分别表示在所述充电电流I_c和温度T的条件下将电池从标准截止电压充电至充电起始电压U_a和充电终止电压U_b造成的劣化。

最后，在步骤S105，计算该时间段对电池造成的劣化s＝s_b-s_a，从而获得电池在时间t_b时的满充容量c_b＝c_a＋s。

另一方面，在识别出的使用模式属于放电模式的情况下，使用状况评估单元202则可以进行如图9所示的处理，根据放电电流I_d、温度T、以及放电起始电压U_a和放电终止电压U_b来计算电池的劣化，所述劣化表示电池的满充容量随电池使用的增加而减少的量。

首先，在步骤S201，在所述模式表中查找与放电电流I_d、放电起始电压U_a和温度T匹配的放电模式m_a以及与放电电流I_d、放电终止电压U_b和温度T匹配的放电模式m_b。

然后，在步骤S202，根据模式m_a和m_b对应的衰减曲线f_a和f_b，分别计算所述衰减曲线f_a和f_b在c＝c_a点的斜率s_a和s_b，其中s_a和s_b分别表示在所述放电电流I_d和温度T的条件下将电池从放电起始电压U_a和放电终止电压U_b放电至标准截止电压造成的劣化。

最后，在步骤S203，计算该时间段对电池造成的劣化s＝s_b-s_a，从而获得电池在时间t_b时的满充容量c_b＝c_a＋s。

然而，在识别出的使用模式属于闲置模式的情况下，使用状况评估单元202则可以进行如图10所示的处理，根据放电深度d和温度T来计算电池的劣化，所述劣化表示电池的满充容量随电池使用的增加而减少的量。

首先，在步骤S301，在所述模式表中查找与放电深度d和温度T匹配的闲置模式m。

然后，在步骤S302，根据模式m对应的衰减曲线f，计算所述衰减曲线f在c＝c_a点的斜率s，其中s表示该时间段对电池造成的劣化。

最后，在步骤S303，计算电池在时间t_b时的满充容量其中H_o为建立所述模式m时使用的闲置时间，H为该时间段对应的闲置时间。

上面描述了评估某一时间段内电池的使用状况的示例性实施方式。显然，在一段较长的时间内评估电池的使用状况时，可以根据电池的使用方式将该较长的时间分为若干个时间段，然后按照上面所述的方式依次进行评估。例如，可以根据电池的荷电状态随时间的变化将电池的使用划分为多个时间段所分别对应的多个使用模式。图11示出了依次为放电、闲置、放电、闲置、充电、放电、充电的各种使用模式。可以看出，不同时间段内对应的使用方式是不同的，即使都是放电模式，在t2-t3时间段内的放电模式与在t5-t6时间段内的放电模式也是不同的，因此对电池的劣化不同。通过依次评估电池的使用状况可以得到在较长的时间内对电池的劣化以及经该较长的时间后电池的满充容量。

根据按上述方式得到的电池的满充容量，使用状况评估单元202还可以计算一次电池使用的折旧率其中c_e为电池报废容量。相应地，可以根据折旧率来评估电池的折旧费用，从而合理地判断在运营中的残余使用价值。例如，电池的折旧费用B_D可以定义为电池价格P与折旧率D_r的乘积。电池的运营商也可以结合电池的折旧费用和与电池的充/放电量对应的费用以及相关的运营费用来对用户合理计费。例如，根据本发明的一个示例性实施例，还可以提供一种计费系统20，如图12所示。计费系统2包括如图2所示的评估电池的使用状况的装置200。计费系统2可以利用评估电池的使用状况的装置200评估得到的电池的使用状况，对来充电站充电的电动车辆进行计费，从而克服了目前的充电站不考虑电池的使用状况进行计费而导致的不合理。

另外，在根据实验数据建立电池的模式表时，也可以相应记录各使用模式下的充电/放电效率，从而建立存储有电池的充电模式、闲置模式和放电模式及各使用模式对应的效率的效率表。可以如下定义充电效率、放电效率和闲置模式下的自放电率：充电效率=（放电电流×放电至截止电压的时间）/（充电电流×充电时间）；放电效率=放电至截止电压所放出的实际电量/额定容量；自放电率=放置导致电池减少的能量/放置前电池总能量。

根据该效率表，使用状况评估单元202可以计算电池的剩余电量。可以根据在电池出厂电量为e_o的基础上依次累加由电池的使用引起的剩余电量的变化值得到电池的剩余电量。

例如，在识别出的使用模式属于充电模式的情况下，使用状况评估单元202可以如下计算电池的剩余电量：根据该时间段的起始时间t_a、终止时间t_b和充电电流I_c来计算该时间段的充电量δe；根据在该时间段记录的与电池使用有关的数据，在所述效率表中查找该充电模式及其对应的充电效率α；计算电池在时间t_b时的剩余电量其中，c_o为电池出厂容量，e_a为电池在时间t_a时的剩余电量。

另一方面，在识别出的使用模式属于放电模式的情况下，使用状况评估单元202可以如下计算电池的剩余电量：根据该时间段的起始时间t_a、终止时间t_b和放电电流I_d来计算该时间段的放电量δe，根据在该时间段记录的与电池使用有关的数据，在所述效率表中查找该放电模式及其对应的放电效率β，计算电池在时间t_b时的剩余电量

然而，在识别出的使用模式属于闲置模式的情况下，使用状况评估单元202则可以如下计算电池的剩余电量：根据在该时间段记录的与电池使用有关的数据，在所述效率表中查找该闲置模式及其对应的自放效率γ；计算电池在时间t_b时的剩余电量其中，H_γ为建立效率表时自放效率γ所对应的闲置时间，H为该时间段对应的闲置时间。

进一步地，还可以根据电池剩余电量的计算结果，为电动汽车驾驶员提供以下服务：提示在当前状态下行驶电池还可继续供能的时间、提示在当前状态下可继续行驶里程数、等等。

具体地，例如，可以根据当前电池的放电模式，计算单位时间内的平均放电倍率及放电效率，然后计算供能时间=放电效率×剩余电量/平均放电倍率。结合计算得到的电池还可继续供能的时间和车辆行驶速度，即可以得到可继续行驶里程数。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (22)

1.一种评估电池的使用状况的方法，包括：

根据记录的与电池使用有关的数据以及存储的电池的使用模式及各使用模式对应的衰减曲线，识别电池在某一时间段内的使用模式及其对应的衰减曲线，所述衰减曲线表示电池的满充容量随着电池使用的变化；

根据所记录的数据、识别出的使用模式及其对应的衰减曲线，计算电池的劣化，所述劣化表示电池的满充容量随电池使用的增加而减少的量。

2.如权利要求1所述的方法，其中，与电池使用有关的数据包括下列数据：电池使用的起始时间和终止时间、电池使用的起始电压和终止电压、充电电流、充电等级、温度、放电电流、闲置时间和表示电池在闲置前的电量的放电深度。

3.如权利要求2所述的方法，其中，在识别出的使用模式属于充电模式的情况下，根据充电等级L、充电量δe、温度T、以及充电起始电压U_a和充电终止电压U_b来计算电池的劣化：

根据该时间段的充电起始时间t_a、充电终止时间t_b和充电电流I_c来计算该时间段的充电量δe；

在存储的电池的充电模式及各充电模式对应的衰减曲线中查找与充电等级L、充电起始电压U_a和温度T匹配的所有充电模式的集合{M_a}以及与充电等级L、充电终止电压U_b和温度T匹配的所有充电模式的集合{M_b}；

在集合{M_b}中与集合{M_a}中分别找到模式m_b和模式m_a，使得模式m_b的充电量与模式m_a的充电量之差等于δe；

根据模式m_a和m_b对应的衰减曲线f_a和f_a，分别计算所述衰减曲线f_a和f_a在c＝c_a点的斜率s_a和s_b，其中，c_a表示电池在时间t_a时的满充容量，s_a和s_b分别表示在所述充电电流I_c和温度T的条件下将电池从标准截止电压充电至充电起始电压U_a和充电终止电压U_b造成的劣化；

计算该时间段对电池造成的劣化s＝s_b-s_a，并且获得电池在时间t_b时的满充容量c_b＝c_a＋s。

4.如权利要求2所述的方法，其中，在识别出的使用模式属于放电模式的情况下，根据放电电流I_d、温度T、以及放电起始电压U_a和放电终止电压U_b来计算电池的劣化：

在存储的电池的放电模式及各放电模式对应的衰减曲线中查找与放电电流I_d、放电起始电压U_a和温度T匹配的放电模式m_a以及与放电电流I_d、放电终止电压U_b和温度T匹配的放电模式m_b；

根据模式m_a和m_b对应的衰减曲线f_a和f_b，分别计算所述衰减曲线f_a和f_b在c＝c_a点的斜率s_a和s_b，其中，电池在时间t_a时的满充容量为c_a，s_a和s_b分别表示在所述放电电流I_d和温度T的条件下将电池从放电起始电压U_a和放电终止电压U_b放电至标准截止电压造成的劣化；

计算该时间段对电池造成的劣化s＝s_b-s_a，并且获得电池在时间t_b时的满充容量c_b＝c_a＋s。

5.如权利要求2所述的方法，其中，在识别出的使用模式属于闲置模式的情况下，根据放电深度d和温度T来计算电池的劣化：

在存储的电池的闲置模式及各闲置模式对应的衰减曲线中查找与放电深度d和温度T匹配的闲置模式m；

根据模式m对应的衰减曲线f，计算所述衰减曲线f在c＝c_a点的斜率s，其中，电池在时间t_a时的满充容量为c_a，s表示该时间段对电池造成的劣化；

计算电池在时间t_b时的满充容量其中H_o为建立所述模式m时使用的闲置时间，H为该时间段对应的闲置时间。

6.如权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，评估电池的使用状况还包括：计算一次电池使用的折旧率其中，c_o为电池出厂容量，c_e为电池报废容量。

7.如权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，评估电池的使用状况还包括：

根据存储的电池的使用模式及各使用模式对应的效率，计算电池的剩余电量，其中，所述电池的剩余电量根据在电池出厂电量为e_o的基础上依次累加由电池的使用引起的剩余电量的变化值得到。

8.如权利要求7所述的方法，其中，在识别出的使用模式属于充电模式的情况下，如下计算电池的剩余电量：

根据该时间段的充电起始时间t_a、充电终止时间t_b和充电电流I_c来计算该时间段的充电量δe；

根据在该时间段记录的与电池使用有关的数据，在所述存储的电池的使用模式及各使用模式对应的效率中查找该充电模式及其对应的充电效率α；

计算电池在时间t_b时的剩余电量其中，c_o为电池出厂容量，e_a为电池在时间t_a时的剩余电量。

9.如权利要求7所述的方法，其中，在识别出的使用模式属于放电模式的情况下，如下计算电池的剩余电量：

根据该时间段的放电起始时间t_a、放电终止时间t_b和放电电流I_d来计算该时间段的放电量δe，

根据在该时间段记录的与电池使用有关的数据，在所述存储的电池的使用模式及各使用模式对应的效率中查找该放电模式及其对应的放电效率β，

计算电池在时间t_b时的剩余电量其中，c_o为电池出厂容量，e_a为电池在时间t_a时的剩余电量。

10.如权利要求7所述的方法，其中，在识别出的使用模式属于闲置模式的情况下，如下计算电池的剩余电量：

根据在该时间段记录的与电池使用有关的数据，在所述存储的电池的使用模式及各使用模式对应的效率中查找该闲置模式及其对应的自放效率γ；

计算电池在时间t_b时的剩余电量其中，c_o为电池出厂容量，e_a为电池在时间t_a时的剩余电量，H_γ为建立效率表时自放效率γ所对应的闲置时间，H为该时间段对应的闲置时间。

11.一种评估电池的使用状况的装置，包括：

模式识别单元，被配置为根据记录的与电池使用有关的数据以及存储的电池的使用模式及各使用模式对应的衰减曲线，识别电池在某一时间段内的使用模式及其对应的衰减曲线，所述衰减曲线表示电池的满充容量随着电池使用的变化；

使用状况评估单元，被配置为根据所记录的数据、识别出的使用模式及其对应的衰减曲线，计算电池的劣化，所述劣化表示电池的满充容量随电池使用的增加而减少的量。

12.如权利要求11所述的装置，其中，与电池使用有关的数据包括下列数据：电池使用的起始时间和终止时间、电池使用的起始电压和终止电压、充电电流、充电等级、温度、放电电流、闲置时间和表示电池在闲置前的电量的放电深度。

13.如权利要求12所述的装置，其中，在识别出的使用模式属于充电模式的情况下，根据充电等级L、充电量δe、温度T、以及充电起始电压U_a和充电终止电压U_b来计算电池的劣化：

根据该时间段的充电起始时间t_a、充电终止时间t_b和充电电流I_c来计算该时间段的充电量δe；

在存储的电池的充电模式及各充电模式对应的衰减曲线中查找与充电等级L、充电起始电压U_a和温度T匹配的所有充电模式的集合{M_a}以及与充电等级L、充电终止电压U_b和温度T匹配的所有充电模式的集合{M_b}；

在集合{M_b}中与集合{M_a}中分别找到模式m_b和模式m_a，使得模式m_b的充电量与模式m_a的充电量之差等于δe；

根据模式m_a和m_b对应的衰减曲线f_a和f_b，分别计算所述衰减曲线f_a和f_b在c＝c_a点的斜率s_a和s_b，其中，c_a表示电池在时间t_a时的满充容量，s_a和s_b分别表示在所述充电电流I_c和温度T的条件下将电池从标准截止电压充电至充电起始电压U_a和充电终止电压U_b造成的劣化；

计算该时间段对电池造成的劣化s＝s_b-s_a，并且获得电池在时间t_b时的满充容量c_b＝c_a＋s。

14.如权利要求12所述的装置，其中，在识别出的使用模式属于放电模式的情况下，根据放电电流I_d、温度T、以及放电起始电压U_a和放电终止电压U_b来计算电池的劣化：

在存储的电池的放电模式及各放电模式对应的衰减曲线中查找与放电电流I_d、放电起始电压U_a和温度T匹配的放电模式m_a以及与放电电流I_d、放电终止电压U_b和温度T匹配的放电模式m_b；

根据模式m_a和m_b对应的衰减曲线f_a和f_b，分别计算所述衰减曲线f_a和f_b在c＝c_a点的斜率s_a和s_b，其中，电池在时间t_a时的满充容量为c_a，s_a和s_b分别表示在所述放电电流I_d和温度T的条件下将电池从放电起始电压U_a和放电终止电压U_b放电至标准截止电压造成的劣化；

计算该时间段对电池造成的劣化s＝s_b-s_a，并且获得电池在时间t_b时的满充容量c_b＝c_a＋s。

15.如权利要求12所述的装置，其中，在识别出的使用模式属于闲置模式的情况下，根据放电深度d和温度T来计算电池的劣化：

在存储的电池的闲置模式及各闲置模式对应的衰减曲线中查找与放电深度d和温度T匹配的闲置模式m；

根据模式m对应的衰减曲线f，计算所述衰减曲线f在c＝c_a点的斜率s，其中，电池在时间t_a时的满充容量为c_a，s表示该时间段对电池造成的劣化；

计算电池在时间t_b时的满充容量其中H_o为建立所述模式m时使用的闲置时间，H为该时间段对应的闲置时间。

16.如权利要求13至15中任一项所述的装置，其中，评估电池的使用状况还包括：计算一次电池使用的折旧率其中，c_o为电池出厂容量，c_e为电池报废容量。

17.如权利要求13至15中任一项所述的装置，评估电池的使用状况还包括：

根据存储的电池的使用模式及各使用模式对应的效率，计算电池的剩余电量，其中，所述电池的剩余电量根据在电池出厂电量为e_o的基础上依次累加由电池的使用引起的剩余电量的变化值得到。

18.如权利要求17所述的装置，其中，在识别出的使用模式属于充电模式的情况下，如下计算电池的剩余电量：

根据该时间段的充电起始时间t_a、充电终止时间t_b和充电电流I_c来计算该时间段的充电量δe；

根据在该时间段记录的与电池使用有关的数据，在所述存储的电池的使用模式及各使用模式对应的效率中查找该充电模式及其对应的充电效率α；

计算电池在时间t_b时的剩余电量其中，c_o为电池出厂容量，e_a为电池在时间t_a时的剩余电量。

19.如权利要求17所述的装置，其中，在识别出的使用模式属于放电模式的情况下，如下计算电池的剩余电量：

根据该时间段的放电起始时间t_a、放电终止时间t_b和放电电流I_d来计算该时间段的放电量δe，

根据在该时间段记录的与电池使用有关的数据，在所述存储的电池的使用模式及各使用模式对应的效率中查找该放电模式及其对应的放电效率β，

计算电池在时间t_b时的剩余电量其中，c_o为电池出厂容量，e_a为电池在时间t_a时的剩余电量。

20.如权利要求17所述的装置，其中，在识别出的使用模式属于闲置模式的情况下，如下计算电池的剩余电量：

根据在该时间段记录的与电池使用有关的数据，在所述存储的电池的使用模式及各使用模式对应的效率中查找该闲置模式及其对应的自放效率γ；

计算电池在时间t_b时的剩余电量其中，c_o为电池出厂容量，e_a为电池在时间t_a时的剩余电量，H_γ为建立效率表时自放效率γ所对应的闲置时间，H为该时间段对应的闲置时间。

21.一种包括如权利要求11-20中任一项所述的装置的系统。

22.一种包括如权利要求11-20中任一项所述的装置的车辆。