CN105974326A - 锂电池寿命预估方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种锂电池寿命预估方法及装置，所述方法包括：获取所述锂电池的循环容量衰减率与使用条件的关系；获取所述锂电池的存储容量衰减率与存储条件的关系；根据所述锂电池的使用条件以及存储条件，计算所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率；根据所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率，预估所述锂电池的寿命。

Description

锂电池寿命预估方法及装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种锂电池寿命预估方法及装置。
背景技术
随着全世界对节能减排的不断重视，电动汽车的发展已经逐渐占据了汽车行业的重要位置。动力电池作为电动汽车的主要能量来源，是电动汽车上的关键部件，而动力电池性能的好坏则直接影响电动汽车的应用前景。电动汽车的动力电池多用锂电池，容量是锂电池诸多性能指标的直接表现，准确预测电池容量对延长锂电池寿命及性能的充分发挥具有重要意义。
电池容量衰减是电池内部由于副反应、钝化膜的产生造成对反应物质的包裹效应和SEI膜增厚对锂离子的消耗等，使得电池内部的可逆锂离子在寿命过程总量不断减少，最终到达寿命终止状态(例如当电池容量能下降到80％，即SOH＜80％时，电池就应该被更换)。
为解决锂电池容量衰减问题，各国研究人员对电池寿命做了大量研究，利用实验数据，分析电流、温度和放电深度等因素对电池寿命的影响，提供了各种电池的寿命预估方法。
现有的锂电池寿命预估方法，主要研究的是磷酸铁锂电池循环容量衰减对锂电池寿命的影响，而没有综合考虑锂电池储存条件对容量衰减的影响，这就对锂电池的寿命预测造成不准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种锂电池寿命预估方法及装置，以改善上述现有的锂电池寿命预估方法对电池寿命的预测不准确的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种锂电池寿命预估方法，包括：获取所述锂电池的循环容量衰减率与使用条件的关系；获取所述锂电池的存储容量衰减率与存储条件的关系；根据所述锂电池的使用条件以及存储条件，计算所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率；根据所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率，预估所述锂电池的寿命。
一种锂电池寿命预估装置，包括：第一关系获取模块，用于获取所述锂电池的循环容量衰减率与使用条件的关系；第二关系获取模块，用于获取所述锂电池的存储容量衰减率与存储条件的关系；计算模块，用于根据所述锂电池的使用条件以及存储条件，计算所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率；寿命预估模块，用于根据所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率，预估所述锂电池的寿命。
本发明实施例提供的锂电池寿命预估方法及装置，根据锂电池的存储条件以及使用条件，利用锂电池的循环容量衰减率与使用条件的关系以及存储容量衰减率与存储条件的关系，获知锂电池的容量的整体衰减状态，从而预估锂电池的寿命。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明较佳实施例提供的计算机的方框示意图；
图2示出了本发明第一实施例提供的锂电池寿命预估方法的流程图；
图3示出了本发明第一实施例提供的锂电池寿命预估方法部分步骤的流程示意图；
图4示出了本发明第一实施例提供的数据拟合示意图；
图5示出了本发明第一实施例提供的数据拟合示意图；
图6示出了本发明第一实施例提供的锂电池寿命预估方法部分步骤的流程示意图；
图7示出了本发明第一实施例提供的数据拟合示意图；
图8示出了本发明第一实施例提供的数据拟合示意图；
图9示出了本发明第一实施例提供的锂电池寿命预估方法的一种实际应用对比曲线图；
图10示出了本发明第一实施例提供的锂电池寿命预估方法部分步骤的流程示意图；
图11示出了本发明第一实施例提供的数据拟合示意图；
图12示出了本发明第一实施例提供的数据拟合示意图；
图13示出了本发明第一实施例提供的锂电池寿命预估方法的另一种实际应用对比曲线图；
图14示出了本发明第二实施例提供的锂电池寿命预估装置的功能模块图；
图15示出了本发明第二实施例提供的锂电池寿命预估装置的部分模块的功能模块图；
图16示出了本发明第二实施例提供的锂电池寿命预估装置的部分模块的功能模块图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，是计算机100的方框示意图。所述计算机100包括锂电池寿命预估装置200、存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、输入输出单元105以及其他。所述存储器101、存储控制器102、处理器103以及外设接口104各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述锂电池寿命预估装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块，例如所述锂电池寿命预估装置200包括的软件功能模块或计算机程序。
其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器101(Random Access Memory，RAM)，只读存储器101(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器101(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器101(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器101(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。其中，存储器101用于存储程序，所述处理器103在接收到执行指令后，执行所述程序，本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务器/计算机所执行的方法可以应用于处理器103中，或者由处理器103实现。
处理器103可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器103(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器103可以是微处理器或者该处理器103也可以是任何常规的处理器等。
所述外设接口104将各种输入/输入装置耦合至处理器103以及存储器101。在一些实施例中，外设接口104，处理器103以及存储控制器102可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
输入输出单元105用于提供给用户输入数据。所述输入输出单元105可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
电池循环容量衰减以及电池存储容量衰减分别为在不同的因素影响下产生的衰减。通常的，循环容量衰减与温度和电池的充电截止电压关，存储容量衰减与温度以及SOC(State of Charge)有关。电池的容量衰减包括了循环容量衰减与存储容量衰减。本发明实施例综合考量电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率，更全面准确获知电池的容量衰减率。以下为对本发明实施例提供的锂电池寿命预估方法及装置的详细说明。当然，可以理解的，本发明实施例所提到的电池即为锂电池。
第一实施例
图2示出了本发明第一实施例提供的锂电池寿命预估方法，请参见图2，该方法包括：
步骤S110：获取所述锂电池的循环容量衰减率与使用条件的关系。
在本实施例中，本步骤所指的锂电池可以为用于测试的锂电池。该用于测试的锂电池与本发明实施例中需要预估寿命的锂电池为同一种锂电池。在本步骤中，用于测试的锂电池的数量并不作为限制，用户根据实际测试需要使用。
在本实施例中，使用条件为相应的锂电池的在测试过程中所在的环境温度以及其充电截止电压。
具体的，如图3所示，本步骤可以包括：
步骤S111：将所述锂电池置于不同的温度环境中，获取在至少一个充电截止电压下所述锂电池在每个温度环境中的放电量以及相应的容量衰减率，获得相应的充电截止电压下的多组放电量以及相应的容量衰减率，以及获取至少一个温度环境中的多个充电截止电压下的放电量以及相应的容量衰减率，获得相应的温度环境中的多组放电量以及相应的容量衰减率。
当然，在本实施例中，不同的温度环境为该锂电池的测试环境。每个温度环境对应不同的温度值，该温度值为根据实际需要设置的温度值，在本实施例中并不作为限制，优选地，温度值可以分别为25度、45度以及60度。
在至少一个温度环境中，可以设置多个锂电池，给每个锂电池不同的充电截止电压，例如，在温度为25度的温度环境中的多个锂电池分别给与4.025v、4.1v以及4.2v的充电截止电压。同时，在多个温度环境中均设置具有至少一种相同的充电截止电压的锂电池，例如，在温度值可以分别为25度、45度以及60度的温度环境中，均设置充电截止电压为4.1v的锂电池。当然，在不同的温度中，也可以设置给与其他相同的充电截止电压的锂电池，如在不同的温度环境中，均给与4.025v的充电截止电压。
在本实施例中，优选的，在一个温度环境中设置多个给与不同充电截止电压的锂电池，同时，以多个具有同一充电截止电压的电池放入不同的温度环境中。当然，该多个具有同一充电截止电压的锂电池的充电截止电压可以与具有不同充电截止电压的锂电池中的一个锂电池相同，同时，设置具有多个不同充电截止电压的锂电池的温度环境可以等于多个不同温度环境中的一个温度环境。如，在25度的温度环境中的锂电池给与的4.025v、4.1v以及4.2v的充电截止电压，则在25度、45度以及60度的温度环境中分别设置4.1v的锂电池。则可以减少需要处理的数据量。
并且，需要说明的是，同时控制每个温度环境中与锂电池有关的其他条件不变，如充电倍率、放电倍率以及放电截止电压等。
如，在一种具体的实施方式中，环境温度为25度，控制与锂电池有关的其他条件可以是如下表1所示：
表1
充电倍率 充电截止电压 放电倍率 放电截止电压 温度
0.5C 4.025v 1C 3.0v 25℃
0.5C 4.1v 1C 3.0v 25℃
0.5C 4.2v 1C 3.0v 25℃
获取对应的温度环境中多个不同的充电截止电压下的放电量以及相应的容量衰减率。容量衰减率可以根据相应的锂电池的额定容量以及每次循环的放电量计算获得，其计算公式为S0表示额定容量，SAh表示每次循环的放电量，Sloss(Ah)表示容量衰减率。可以理解的，一个锂电池的一次循环为该锂电池从完成充电到放电结束的过程。在一个温度环境中，对应一个充电截止电压获得的多个放电量以及与放电量对应的容量衰减率，为一组放电量以及相应的循环容量衰减率。如，在温度为25度的环境中，充电截止电压为4.1V时，对应的锂电池经多次循环，每次循环获得一个放电量，则获得多个放电量，对应每个放电量，利用公式计算容量衰减率。
于是，在相应的温度环境中，对应多个充电截止电压，可以获得多组对应的放电量以及容量衰减率。
同样的，在不同的温度环境中设置有具有同一充电截止电压的锂电池，如在一种具体的实施方式中，在25度、45度以及60度的温度环境中，均设置具有4.1v的充电截止电压的锂电池，如下表2所示：
表2
充电倍率 充电截止电压 放电倍率 放电截止电压 温度
0.5C 4.1v 1C 3.0v 25℃
0.5C 4.1v 1C 3.0v 45℃
0.5C 4.1v 1C 3.0v 60℃
在相应的充电截止电压下，获取每个不同的温度环境中的锂电池的容量衰减率与放电量。如，在某充电截止电压下，一个温度环境对应一组放电量以及相应的容量衰减率，则在该充电截止电压下，获得多组放电量以及相应的容量衰减率。
当然，可以理解的，在本发明实施例中，放电量以及充电截止电压、温度等可以通过相关的输入输出单元或其他外接单元获得，相关输入输出单元或其他外接单元获得各种环境数据之后，再传送给相关的处理器。
步骤S112：根据每个温度环境中的多组放电量以及相应的容量衰减率，拟合获取充电截止电压下的所述锂电池的循环容量衰减率与放电量之间的第一关系式，以及根据每个充电截止电压下的多组放电量以及相应的容量衰减率，获取不同温度环境中所述锂电池的循环容量衰减率与放电量之间的第一关系式，所述第一关系式为幂指数函数。
在获取所述锂电池的循环容量衰减率与使用条件的关系的过程中，由于只控制使用条件变化，则此过程中的锂电池的容量衰减率的数值与循环容量衰减率的数值一致。
在相应的温度环境中，对应每个充电截止电压，根据一组放电量以及对应的容量衰减率，获取其之间的关系式，该获取的关系式则为循环容量衰减率与放电量之间的关系式，即第一关系式，该第一关系式为幂指数函数。
具体的，如对应上表1，在具体操作过程中，获取在温度为25度，充电截止电压分别为4.025v、4.1v以及4.2v时，以放电量为横坐标、容量衰减率为纵坐标的拟合图如图4所示。在图4中，可以看出由散点构成的三条散点线，其中，从上到下，依次对应4.2v、4.1v以及4.025v。可以理解的，对应每个点的横坐标为该点对应的锂电池在多次充放电循环后的放电量总和。并且在本实施例图示中，放电Ah即为放电量。
如下表3，表示了对应上表1获取的第一关系式：
表3
温度 充电倍率 放电倍率 充电截止电压 第一关系式
25℃ 0.5C 1C 4.025v Sloss1(Ah)＝0.0136Ah0.8779
25℃ 0.5C 1C 4.1v Sloss1(Ah)＝0.0186Ah0.8575
25℃ 0.5C 1C 4.2v Sloss1(Ah)＝0.0251Ah0.8473
同样的，在相应的充电截止电压下，不同温度环境中的锂电池的第一关系式。例如，当充电截止电压为4.1v时，25度、45度以及60度的温度环境及相应的第一关系式可以如下表4所示：
表4
第一关系式表明放电量与容量衰减率成幂指数衰减，其关系符合表达式Sloss1(Ah)＝f(T，V).Ahz，为幂指数函数。f(T,V)是与温度和充电截止电压相关的衰减系数，为该第一关系式的系数。Z为该第一关系式的指数，是与温度和充电截止电压相关的可调参数，请参见表3及表4所示的第一关系式。
步骤S113：根据不同温度环境中的所述第一关系式获取所述第一关系式的指数与温度的关系。
由在同一温度环境中，不同充电截止电压下的第一关系式可以获知，第一关系式的指数在充电截止电压不同的情况下，基本保持不变。在本发明实施例中，认为第一关系式的指数不受充电截止电压的影响。
根据在步骤S112中获得的在同一充电截止电压下，不同温度对应的不同第一关系式的指数Z，可以计算得到第一关系式的指数与温度的关系。
同样的，可以通过拟合得到第一关系式的指数与温度的关系，其拟合示意图如图5所示，横坐标表示温度，纵坐标表示第一关系式得到指数Z。
在本实施例中，可以获得第一关系式的指数Z与温度T之间的表达式为Z＝-0.0133T+4.8223。
步骤S114：根据不同充电截止电压下的所述第一关系式，获取所述第一关系式的系数与温度以及充电截止电压之间的关系。
由于在至少一种温度环境的锂电池给与不同充电截止电压，则可以获得在同一温度环境中的多个充电截止电压下的第一关系式。
在本实施例中，第一关系式的系数f(T,V)的表达式为其中ac(V)＝p1×V2+p2×V+p3，V表示充电截止电压，p1、p2以及p3为未知数。T表示温度，R为气体常数，R＝8.314J/(mol.k)。Ea为未知数。
具体的，请参见图6本步骤包括：
步骤S1141：在每个充电截止电压下，计算获取所述第一关系式的系数的反函数与温度的倒数形成的一次函数，所述一次函数的截距为自然对数，其真数为充电截止电压的二次函数。
由于第一关系式的系数表达式是底数为常数e的指数函数，为便于计算，求取该系数的反函数，得到自然对数ln(f(T,V))，于是，可以得到第一关系式的系数的反函数与温度的倒数形成的一次函数即以1/T为自变量，ln(f(T,V))为因变量的一次函数。该一次函数的截距为自然对数lnac(V)。
于是，在每个充电截止电压下，可以根据步骤S112获得的第一关系式的系数数值以及每个系数数值对应的温度，获取该系数表达式对应的一次函数的截距lnac(V)以及斜率Ea/R。
当然，也可以对进行拟合。例如，请参见图7，为以1/T为横坐标，ln(f(T,V))为纵坐标拟合的的关系示意图，可以理解的，在图7中，横坐标值仅为示例温度值，ln(f(T,V))为以对应于示例温度值的第一关系式的系数为真数的自然对数，并不作为本实施例中对选取温度的限制。
由气体常数斜率Ea/R以及R＝8.314J/(mol.k)，可以求得Ea。
具体的，对应于图7中所示的充电截止电压下的相应的温度值，可以得到截距lnac(V)＝31.55，斜率为Ea/R＝10594。由R＝8.314J/(mol.k)，可以得到Ea＝88079J/mol。
S1142：根据多个充电截止电压以及每个充电截止电压对应的所述一次函数的截距，获取所述充电截止电压与所述截距的关系。
根据步骤S1141获得的每个充电截止电压V对应的所述一次函数的截距lnac(V)，可以获得每个充电截止电压V对应的一次函数的截距lnac(V)的真数ac(V)。由ac(V)＝p1×V2+p2×V+p3，则根据多个一次函数的截距lnac(V)的真数ac(V)以及每个ac(V)对应的充电截止电压，可以计算获得ac(V)的表达式为ac(V)＝(1.754×V2-13.28×V+25.47)×1014。
优选的，也可以根据获得的多个第一关系式的系数以及每个系数对应的充电截止电压，用项式ac(V)＝p1×V2+p2×V+p3拟合获得ac(V)与充电截止电压V之间的关系。
一种具体的实施方式中，对应表3中的数据，ac(V)值用项式ac(V)＝p1×V2+p2×V+p3拟合获得，拟合结果为ac(v)＝(1.754×V2-13.28×V2+25.47)×1014，如图8示出的在多个充电截止电压V以及与其对应的ac(V)进行拟合的关系示意图。
于是，由上述获得的Ea＝88079J/mol，ac(V)＝(1.754×V2-13.28×V+25.47)×1014可以得到
步骤S115：根据所述第一关系式的指数与温度的关系、所述第一关系式的系数与温度以及充电截止电压之间的关系获取所述锂电池的循环容量衰减率与放电量、温度以及充电截止电压的关系。
由于循环容量衰减率与放电量之间的第一关系式符合表达式Sloss1(Ah)＝f(T，V).Ahz，在上述步骤中，获得第一关系式的指数Z与温度T之间的关系为Z＝-0.0133T+4.8223，第一关系式的系数表达式为其中，温度T以及充电截止电压V为使用条件，于是，可以得到循环容量衰减率与使用条件的关系为
具体的，对循环容量衰减率与使用条件的关系进行验证。如图9所示，某锂电池在温度T＝25℃中,其充电截止电压为V＝4.025循环使用，获得的实际的放电容量与容量衰减率之间的关系为如图9中代表实验数据的散点所示。在图9中，直线表示本发明实施例提供的方法获得的循环容量衰减率与使用条件的关系，可以看出，散点走势与直线走势基本一致。可知，根据锂电池的使用条件，利用本发明实施例提供的方法可以准确锂电池的循环容量衰减率。
步骤S120：获取所述锂电池的存储容量衰减率与存储条件的关系。
同样的，本步骤所指的锂电池可以为用于测试的锂电池。本实施例中，存储条件可以为温度以及SOC。具体的，请参见图10本步骤包括：
步骤S121：将所述锂电池置于不同温度环境的过程中，获取在每个温度环境中不同SOC的锂电池的存储时间、对应不同存储时间的放电量以及相应的容量衰减率。
优选的，在每个温度环境中设置多个锂电池，并且每个温度环境中每个锂电池的SOC不同，使该多个锂电池除温度以及SOC以外的其他存储条件一致，即其充电倍率、放电倍率、充电截止电压等保持一致。优选的，在不同的温度环境之间，多个锂电池的不同的SOC一致。如，温度值为25度的温度环境中，多个锂电池的SOC分别为100％、80％、50％，则在温度值为45度的温度环境中，多个锂电池的SOC也分别为100％、80％、50％。
在每个温度环境中，获取不同SOC的锂电池的存储时间、与每个存储时间对应的放电量以及相应的容量衰减率。同样的，在本步骤中，可以根据公式计算容量衰减率。
在每个温度环境中，对应每个锂电池，都存在一组存储时间以及相应的容量衰减率，对应不同SOC的多个锂电池，获得多组存储时间以及相应的容量衰减率。
步骤S122：根据每个温度环境中的多组存储时间以及相应的容量衰减率，拟合获取每个温度环境中所述锂电池的存储容量衰减率与所述存储时间的多个第二关系式，所述多个第二关系式的每个关系式为幂指数函数，所述幂指数函数底数为存储时间。
在获取所述锂电池的存储容量衰减率与存储条件的关系的过程中，由于只控制存储条件变化，则此过程中的锂电池的容量衰减率的数值与存储容量衰减率的数值一致。
在每个温度环境中，对应每个锂电池，根据对应的一组存储时间以及容量衰减率，计算获得其对应的关系式，该关系式为第二关系式，其自变量为存储时间，因变量为存储容量衰减率。可以理解的，对应多个锂电池，获得多个第二关系式。
在本实施例中，每个第二关系式为幂指数函数，所述幂指数函数底数为存储时间。
例如，如下表5，在温度分别为25度以及45度的环境中，SOC分别为100％、80％以及50％对应获得的第二关系式，
表5
SOC/％ 温度/℃ 第二关系式
100 25 Sloss2(Ah)＝0.4738t0.5189
100 45 Sloss2(Ah)＝0.9362t0.4689
80 25 Sloss2(Ah)＝0.7161t0.4203
80 45 Sloss2(Ah)＝1.138t0.4281
50 25 Sloss2(Ah)＝0.3373t0.499
50 45 Sloss2(Ah)＝0.6627t0.4912
第二关系式表明存储时间与容量衰减率成幂指数衰减，其符合表达式Sloss2(Ah)＝f(T，SOC).tz，为幂指数函数，其中f(T,SOC)是与温度T和SOC相关的衰减系数，为该幂指数函数的系数，t表示存储时间，Z是与温度和SOC相关的可调参数。可以理解的，在获取存储容量衰减率与存储条件的关系的过程中，Z所代表的意义与获取循环容量衰减率与使用条件的关系的过程中存在不同。即在获取存储容量衰减率与存储条件的关系的过程中，Z是与温度和SOC相关的可调参数；在获取循环容量衰减率与使用条件的关系的过程中，Z是与温度和充电截止电压相关的可调参数。
当然，也可以通过拟合获得第二关系式。如图11示出了在SOC为100％，温度T分别为25度以及45度时对横坐标为存储时间，纵坐标为存储容量衰减率的拟合示意图。图12示出了SOC为80％，温度T分别为25度以及45度时对横坐标为存储时间，纵坐标为存储容量衰减率的拟合示意图。根据存储时间以及其相对应的存储容量衰减率拟合获得第二关系式。
步骤S123：根据所述多个第二关系式的系数以及相应的温度、SOC，计算获取所述系数与温度以及SOC之间的关系。
在本实施例中，由不同的存储条件下的第二关系式可以获知，Z值在0.45上下波动，没有明显的变化规律，综合考虑，认为Z＝0.45。
在本实施例中，表达式Sloss2(Ah)＝f(T，SOC).tz的系数表达式为其中，T表示温度，R为气体常数，R＝8.314J/(mol.k)，lnac(SOC)、Ea均为SOC的一次函数。
由于第二关系式的系数表达式是底数为常数e的指数函数，为便于计算，求取该系数的反函数，得到自然对数ln(f(T,SOC))，于是得到第二关系式的系数的反函数该式中，以1/T为自变量，ln(f(T,SOC))为因变量，截距lnac(SOC)以及斜率Ea/R。
对应获得的多个第二关系式，存在多个相应的系数。如在Z＝0.45时，对应SOC为100％，温度为25度，对应的第二关系式Sloss2(Ah)＝0.6647t0.5189的系数为0.6647，即f(25℃,100)＝0.6647。又如f(45℃,100)＝1.029。
由于在本实施例中，有多个锂电池在置入相应的温度环境中时设置为相同的SOC,且多个锂电池对应的温度值不唯一，则根据每个SOC对应的锂电池的其中至少两个第二关系式的系数以及相应的SOC、温度，可以获得不同SOC的锂电池对应的中的截距lnac(SOC)以及斜率Ea/R。如，以SOC为100％的锂电池为例，利用其两个第二关系式的系数f(25℃,100)＝0.6647，f(45℃,100)＝1.029，则可求得中lnac(SOC)＝6.54,Ea/R＝2071,获得锂电池的SOC为100％时，
同样的，可以获得锂电池的SOC为其他值时的第二关系式系数中的ac(SOC)以及Ea。例如，下表6所示，
表6
在本实施例中，lnac(SOC)、Ea均为SOC的一次函数，则根据每个ac(SOC)的值以及其对应的SOC可以求得ac(SOC)与SOC的关系式。
对应每一个系数，存在相应的温度以及SOC，则根据系数表达式已知多组对应的温度以及SOC。根据第二关系式中的系数以及其对应的SOC，利用最小二乘法对ac(SOC)以及相应的SOC进行拟合，获得ac(SOC)与SOC的关系为ac(SOC)＝exp(-0.05331×SOC+11.84)。
另外，利用最小二乘法，对每个Ea以及与其对应的SOC进行拟合，可以获得Ea与SOC的关系为Ea＝-(154×SOC-32440)
则第二关系式的系数表示为其中R为气体常数，T为温度，SOC为相应的锂电池的荷电状态。
步骤S124：根据所述系数与温度以及SOC的关系，获得所述锂电池的存储容量衰减率与存储时间、温度以及SOC之间的关系。
由于存储容量衰减率与存储时间之间符合Sloss2(Ah)＝f(T，SOC).tz表达式，在上述步骤中，获得第二关系式的系数与温度以及SOC的关系为其中温度T以及SOC为存储条件，则可获得锂电池的存储容量衰减率与存储时间、温度以及SOC之间的关系为锂电池的存储容量衰减率与存储条件之间的关系，为
S l o s s 2 ( A h ) = exp ( - 0.05331 × S O C + 11.84 ) . exp ( 154 × S O C - 32400 R T ) . t 0.45 .
对本实施例获得的存储容量衰减率与存储条件之间的关系进行验证。获取存储条件为T＝25℃,SOC＝80的锂电池在不同的存储时间下对应的容量衰减率。如图13所示，其中，用米字型符号表示的散点实验数据代表实际获得的锂电池的存储时间与对应的容量衰减率之间的关系，模型仿真对应的曲线为根据本实施例提供的方法获得的存储容量衰减率与存储条件之间的关系曲线。如图13所示，散点数据与曲线数据走势基本一致。可知，根据锂电池的使用条件，利用本实施例提供的方法获得的电池的存储容量衰减率与存储条件之间的关系，可以获知锂电池的存储容量衰减率。
步骤S130：根据所述锂电池的使用条件以及存储条件，计算所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率。
进一步的，在本步骤之前，还包括存储所述锂电池的使用条件以及存储条件。该存储使用条件以及存储条件的锂电池为待预估寿命的锂电池。
即存储锂电池每一次的充电截止电压以及对应的温度，根据每一次充电截止电压及相应的温度以及该次充电截止电压对应的放电量，利用锂电池的循环容量衰减率与使用条件的关系可求得对应每一次充电截止电压的循环容量衰减率。将多次充电截止电压对应的循环容量衰减率相加，则得到要预估寿命的锂电池的循环容量衰减率。
存储锂电池的每一次的SOC以及对应的温度，根据每一次SOC、相应的温度以及该次存储时间，利用存储容量衰减率与存储条件的关系可求得对应每一次SOC的存储容量衰减率。将多次SOC对应的存储容量衰减率相加，则得到要预估寿命的锂电池的存储容量衰减率。
对于同一个待预估寿命的锂电池，计算其循环容量衰减率以及存储容量衰减率，并将循环容量衰减率以及存储容量衰减率相加，则得到其总的容量衰减率。即Sloss(Ah)＝Sloss1(Ah)+Sloss2(Ah)。
步骤S140：根据所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率，预估所述锂电池的寿命。
对于每个锂电池，预设其寿命终止状态，该寿命终止状态对应锂电池的SOH到达某个值。如以SOH为80％对应锂电池的寿命终止状态，则当锂电池的SOH小于或等于80％时，认为该锂电池的寿命终止，应该被更换。
由于SOH+S(loss)(Ah)＝100％，则当S(loss)(Ah)大于或等于20％该电池寿命终止。于是，可以根据锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率所得到的总的容量衰减率，预估电池的寿命。
第二实施例
如图14示出了本实施例提供的锂电池寿命预估装置200，该锂电池寿命预估装置200可以用于电动汽车等锂电池应用领域，请参见图14，该锂电池寿命预估装置200包括：
第一关系获取模块210，用于获取所述锂电池的循环容量衰减率与使用条件的关系；
第二关系获取模块220，用于获取所述锂电池的存储容量衰减率与存储条件的关系；
计算模块230，用于根据所述锂电池的使用条件以及存储条件，计算所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率；
寿命预估模块240，用于根据所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率，预估所述锂电池的寿命。
进一步的，如图15所示，在本实施中，使用条件包括温度以及充电截止电压，第一关系获取模块210还包括：
数据获取单元211，用于将所述锂电池置于不同的温度环境中，获取在至少一个充电截止电压下所述锂电池在每个温度环境中的放电量以及相应的容量衰减率，获得相应的充电截止电压下的多组放电量以及相应的容量衰减率，以及用于获取至少一个温度环境中的多个充电截止电压下的放电量以及相应的容量衰减率，获得相应的温度环境中的多组放电量以及相应的容量衰减率；
第一关系式拟合单元212，用于根据每个温度环境中的多组放电量以及相应的容量衰减率，拟合获取不同充电截止电压下的所述锂电池的循环容量衰减率与放电量之间的第一关系式，以及用于根据每个充电截止电压下的多组放电量以及相应的容量衰减率，获取不同温度环境中所述锂电池的循环容量衰减率与放电量之间的第一关系式，所述第一关系式为幂指数函数；
关系获取单元213，用于根据不同温度环境中的所述第一关系式获取所述第一关系式的指数与温度的关系；
所述关系获取单元213还用于根据不同充电截止电压下的所述第一关系式，获取所述第一关系式的系数与温度以及充电截止电压之间的关系；
所述关系获取单元213还用于根据所述第一关系式的指数与温度的关系、所述第一关系式的系数与温度以及充电截止电压之间的关系获取所述锂电池的循环容量衰减率与放电量、温度以及充电截止电压的关系。
进一步的，在本实施例中，关系获取单元213还可以包括：一次函数计算子单元，用于每个充电截止电压下，计算获取所述第一关系式的系数的反函数与温度的倒数形成的一次函数，所述一次函数的截距为自然对数，其真数为充电截止电压的二次函数；关系获取子单元，用于根据多个充电截止电压以及每个充电截止电压对应的所述一次函数的截距，获取所述充电截止电压与所述截距的关系。
进一步的，如图16所示，在本实施例中，存储条件包括温度以及SOC，具体的，第二关系获取模块220包括：
数据获取单元221，用于将所述锂电池置于不同温度环境的过程中，获取在每个温度环境中不同SOC的锂电池的存储时间、对应不同存储时间的放电量以及相应的容量衰减率；
第二关系式获取单元222，用于根据每个温度环境中的多组存储时间以及相应的存储容量衰减率，拟合获取每个温度环境中所述锂电池的存储容量衰减率与所述时间的多个第二关系式，所述多个第二关系式的每个关系式为幂指数函数，所述幂指数函数底数为存储时间；
关系获取单元223，用于根据所述多个关系式的系数以及相应的温度、SOC，计算获取所述系数与温度以及SOC之间的关系；
所述关系获取单元223还用于根据所述系数与温度以及SOC的关系，获得所述锂电池的存储容量衰减率与存储时间、温度以及SOC之间的关系。
当然，对于待预估寿命的锂电池，还需要存储其实际的使用条件及存储条件，于是，该锂电池寿命预估装置200还包括存储模块250，用于存储所述锂电池的使用条件以及存储条件。以根据存储条件计算其循环容量衰减率以及存储容量衰减率。
综上所述，本实施例提供的锂电池寿命预估方法及装置，综合考虑电池的使用条件及存储条件对电池的容量衰减的影响，对锂电池的寿命的预测更加准确。
当然，本实施例提供的锂电池寿命预估方法及装置可以用于对电动汽车的电池的寿命进行预估。特别是NCM三元锂电池具有能量密度高、使用温度范围广等优点，用于电动汽车上的比例逐年上升，所以可以利用本发明实施例提供的锂电池寿命预估方法及装置准确预测NCM三元锂电池容量衰减。
另外，本实施例提供的锂电池寿命预估方法及装置可以用于电池管理系统，通过对锂电池的寿命进行预估，以达到更好地对电池进行管理。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，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装置、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方式中，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动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。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种锂电池寿命预估方法，其特征在于，包括：
获取所述锂电池的循环容量衰减率与使用条件的关系；
获取所述锂电池的存储容量衰减率与存储条件的关系；
根据所述锂电池的使用条件以及存储条件，计算所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率；
根据所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率，预估所述锂电池的寿命。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用条件包括温度以及充电截止电压，所述获取所述锂电池的循环容量衰减率与使用条件的关系包括：
将所述锂电池置于不同的温度环境中，获取在至少一个充电截止电压下所述锂电池在每个温度环境中的放电量以及相应的容量衰减率，获得相应的充电截止电压下的多组放电量以及相应的容量衰减率，以及
获取至少一个温度环境中的多个充电截止电压下的放电量以及相应的容量衰减率，获得相应的温度环境中的多组放电量以及相应的容量衰减率；
根据每个温度环境中的多组放电量以及相应的容量衰减率，拟合获取不同充电截止电压下的所述锂电池的循环容量衰减率与放电量之间的第一关系式，以及
根据每个充电截止电压下的多组放电量以及相应的容量衰减率，获取不同温度环境中所述锂电池的循环容量衰减率与放电量之间的第一关系式，所述第一关系式为幂指数函数；
根据不同温度环境中的所述第一关系式获取所述第一关系式的指数与温度的关系；
根据不同充电截止电压下的所述第一关系式，获取所述第一关系式的系数与温度以及充电截止电压之间的关系；
根据所述第一关系式的指数与温度的关系、所述第一关系式的系数与温度以及充电截止电压之间的关系获取所述锂电池的循环容量衰减率与放电量、温度以及充电截止电压的关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述第一关系式的系数与温度以及充电截止电压之间的关系包括：
在每个充电截止电压下，计算获取所述第一关系式的系数的反函数与温度的倒数形成的一次函数，所述一次函数的截距为自然对数，其真数为充电截止电压的二次函数；
根据多个充电截止电压以及每个充电截止电压对应的所述一次函数的截距，获取所述充电截止电压与所述截距的关系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储条件包括温度以及SOC，所述获取所述锂电池的存储容量衰减率与存储条件的关系包括：
将所述锂电池置于不同温度环境的过程中，获取在每个温度环境中不同SOC的锂电池的存储时间、对应不同存储时间的放电量以及相应的容量衰减率；
根据每个温度环境中的多组存储时间以及相应的容量衰减率，拟合获取每个温度环境中所述锂电池的存储容量衰减率与所述存储时间的多个第二关系式，所述多个第二关系式的每个关系式为幂指数函数，所述幂指数函数底数为存储时间；
根据所述多个第二关系式的系数以及相应的温度、SOC，计算获取所述系数与温度以及SOC之间的关系；
根据所述系数与温度以及SOC的关系，获得所述锂电池的存储容量衰减率与存储时间、温度以及SOC之间的关系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率之前，还包括：
存储所述锂电池的使用条件以及存储条件。
6.一种锂电池寿命预估装置，其特征在于，包括：
第一关系获取模块，用于获取所述锂电池的循环容量衰减率与使用条件的关系；
第二关系获取模块，用于获取所述锂电池的存储容量衰减率与存储条件的关系；
计算模块，用于根据所述锂电池的使用条件以及存储条件，计算所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率；
寿命预估模块，用于根据所述锂电池的循环容量衰减率以及存储容量衰减率，预估所述锂电池的寿命。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述使用条件包括温度以及充电截止电压，所述第一关系获取模块包括：
数据获取单元，用于将所述锂电池置于不同的温度环境中，获取在至少一个充电截止电压下所述锂电池在每个温度环境中的放电量以及相应的容量衰减率，获得相应的充电截止电压下的多组放电量以及相应的容量衰减率，以及
用于获取至少一个温度环境中的多个充电截止电压下的放电量以及相应的容量衰减率，获得相应的温度环境中的多组放电量以及相应的容量衰减率；
第一关系式拟合单元，用于根据每个温度环境中的多组放电量以及相应的容量衰减率，拟合获取不同充电截止电压下的所述锂电池的循环容量衰减率与放电量之间的第一关系式，以及
用于根据每个充电截止电压下的多组放电量以及相应的容量衰减率，获取不同温度环境中所述锂电池的循环容量衰减率与放电量之间的第一关系式，所述第一关系式为幂指数函数；
关系获取单元，用于根据不同温度环境中的所述第一关系式获取所述第一关系式的指数与温度的关系；
所述关系获取单元还用于根据不同充电截止电压下的所述第一关系式，获取所述第一关系式的系数与温度以及充电截止电压之间的关系；
所述关系获取单元还用于根据所述第一关系式的指数与温度的关系、所述第一关系式的系数与温度以及充电截止电压之间的关系获取所述锂电池的循环容量衰减率与放电量、温度以及充电截止电压的关系。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述关系获取单元包括：
一次函数计算子单元，用于每个充电截止电压下，计算获取所述第一关系式的系数的反函数与温度的倒数形成的一次函数，所述一次函数的截距为自然对数，其真数为充电截止电压的二次函数；
关系获取子单元，用于根据多个充电截止电压以及每个充电截止电压对应的所述一次函数的截距，获取所述充电截止电压与所述截距的关系。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述存储条件包括温度以及SOC，所述第二关系获取模块包括：
数据获取单元，用于将所述锂电池置于不同温度环境的过程中，获取在每个温度环境中不同SOC的锂电池的存储时间、对应不同存储时间的放电量以及相应的容量衰减率；
第二关系式获取单元，用于根据每个温度环境中的多组存储时间以及相应的存储容量衰减率，拟合获取每个温度环境中所述锂电池的存储容量衰减率与所述存储时间的多个第二关系式，所述多个第二关系式的每个关系式为幂指数函数，所述幂指数函数底数为存储时间；
关系获取单元，用于根据所述多个第二关系式的系数以及相应的温度、SOC，计算获取所述系数与温度以及SOC之间的关系；
所述关系获取单元还用于根据所述系数与温度以及SOC的关系，获得所述锂电池的存储容量衰减率与存储时间、温度以及SOC之间的关系。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
存储模块，用于存储所述锂电池的使用条件以及存储条件。
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