CN107317057A - 一种动力电池运行寿命预测和预测装置 - Google Patents
一种动力电池运行寿命预测和预测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107317057A CN107317057A CN201610267154.6A CN201610267154A CN107317057A CN 107317057 A CN107317057 A CN 107317057A CN 201610267154 A CN201610267154 A CN 201610267154A CN 107317057 A CN107317057 A CN 107317057A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrokinetic cell
- instantaneous value
- time
- temperature
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 206010011906 Death Diseases 0.000 claims abstract description 27
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 24
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 16
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 13
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000000205 computational method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- BULVZWIRKLYCBC-UHFFFAOYSA-N phorate Chemical compound CCOP(=S)(OCC)SCSCC BULVZWIRKLYCBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004393 prognosis Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4285—Testing apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种动力电池运行寿命预测和预测装置，涉及电动汽车技术领域。根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，包括搁置容量损失和循环容量损失；采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失；根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失；根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命。从而提高变化温度环境下动力电池运行寿命预测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种动力电池运行寿命预测和预测装置。
背景技术
在电动汽车领域中，动力电池的使用寿命对购车人来说意味着动力电池在能够保持一定续航里程的情况下开到报废时的年限。寿命长的动力电池可以和车辆等寿命，寿命太短的话，在整车报废前就要更换。对汽车厂家而言，搭载寿命短的动力电池意味着其车辆的售后成本比较高，品牌美誉度也会下降。因此，如何准确地预测动力电池的运行寿命就成了一个亟待解决的问题。
目前普遍采用的方案是根据动力电池恒定条件下的循环寿命来估算动力电池的运行寿命。以目前经常采用的磷酸铁锂电池为例，假设25℃和45℃下的1C/1C(1倍容量大小的电流充电和放电)寿命分别是n1次、n2次，25℃和45℃下的0.5C/0.5C(0.5倍容量大小的电流充电和放电)寿命分别是n3次、n4次，分析整车运行工况的平均电流Ia和运行地域的平均温度Ta，采用插值方法得出在Ta下的恒流充放电次数n7。在得到运行工况下的充放电寿命n7之后，根据整车使用工况(例如使用工况为每天运行h小时，每星期运行d天)以及电池的容量，计算出电池循环充放电n7次能够支持的天数或星期数，从而估算出电池的寿命。
然而，在车辆实际运行过程中，电池的电流和温度是经常在波动的。现有技术采用恒定的平均电流和平均温度近似实际工况的方法，虽然能从一定程度上反映车辆在目标工作环境下的工作情况，但是电池的寿命随温度高低和电流大小的变化并不是线性的。当电池的温度处于适宜温度(如25℃)，电池的寿命较长，而当处于高温(如45℃或更高)或低温(如-10℃或更低)下，继续进行充放电，电池的循环寿命将会急剧缩减(如某型号电池在25℃下循环寿命3000次，而在45℃时相同电流充放电的循环寿命只有1600次)。如果电动车运行在四季分明的地区，冬夏温差较大，采用平均电流、平均温度近似工况估计循环寿命的方案将会产生较大的误差。
发明内容
本发明的一个目的在于提高变化温度环境下动力电池运行寿命预测的准确性。
为实现上述目的，本发明提供一种动力电池运行寿命预测方法，包括：根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，其中，单位容量损失包括搁置时每单位时间内的搁置容量损失和每输出单位电量所造成的循环容量损失；根据动力电池在各典型使用条件下的单位容量损失，采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失；根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失；根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命。
在一个实施例中，根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失包括：将动力电池寿命终止时的总容量损失除以动力电池在任一典型电池温度下搁置时的总使用时间，得到动力电池在该典型电池温度下搁置时每单位时间内的搁置容量损失；根据动力电池在任一典型电流和典型电池温度下的总循环次数以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定每次循环的平均容量损失，根据每次循环的平均容量损失以及每次循环输出的电量，确定动力电池在该典型电流和典型电池温度下每输出单位电量所造成的循环容量损失。
在一个实施例中，动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件包括：动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值和动力电池温度实时值；采用以下方法得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件：根据动力电池的使用工况采用仿真工具仿真得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值；根据动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值以及动力电池温度实时值建立生热速率的关系表示；根据动力电池、车舱、太阳以及大气间的数学模型分别建立动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示；根据生热速率的关系表示、动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示确定一个气候周期中各单位时间内的动力电池温度实时值。
在一个实施例，生热速率的关系表示为
动力电池温度实时值的关系表示为
车舱温度实时值的关系表示为
其中，Qt表示当前单位时间t内的生热速率，It、Vt和OCVt、分别表示动力电池当前单位时间t内的电流实时值、电压实时值和开路电压实时值、开路电压随电池温度变化的变化率实时值，T1t、T2t、T3t分别表示当前单位时间t内的动力电池温度实时值、车舱温度实时值、大气温度实时值，R12、R13、R23分别表示动力电池与车舱间的热阻、动力电池与大气间的热阻、车舱与大气间的热阻，S1t、S2t分别表示当前单位时间t内太阳对动力电池、车舱的辐射强度，CP1、CP2分别表示动力电池、车舱的热容量；其中，R12、R13、R23、CP1、CP2通过实车测试得到，S1t、S2t根据动力电池布置情况及运行区域的太阳辐射强度情况得到，T3t根据运行区域的大气温度情况得到。
在一个实施例中，一个气候周期的时长包括一年，单位时间包括小时、分钟。
为实现上述目的，本发明还提供一种动力电池运行寿命预测装置，包括：第一单位容量损失模块，用于根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，其中，单位容量损失包括搁置时每单位时间内的搁置容量损失和每输出单位电量所造成的循环容量损失；第二单位容量损失模块，用于根据动力电池在各典型使用条件下的单位容量损失，采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失；累计容量损失模块，用于根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失；运行寿命预测模块，用于根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命。
在一个实施例中，第一单位容量损失模块包括：搁置容量损失单元，用于将动力电池寿命终止时的总容量损失除以动力电池在任一典型电池温度下搁置时的总使用时间，得到动力电池在该典型电池温度下搁置时每单位时间内的搁置容量损失；循环容量损失单元，用于根据动力电池在任一典型电流和典型电池温度下的总循环次数以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定每次循环的平均容量损失，根据每次循环的平均容量损失以及每次循环输出的电量，确定动力电池在该典型电流和典型电池温度下每输出单位电量所造成的循环容量损失。
在一个实施例中，该装置还包括：实时使用条件模块，用于：根据动力电池的使用工况采用仿真工具仿真得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值；根据动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值以及动力电池温度实时值建立生热速率的关系表示；根据动力电池、车舱、太阳以及大气间的数学模型分别建立动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示；根据生热速率的关系表示、动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示确定一个气候周期中各单位时间内的动力电池温度实时值；其中，动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件包括：动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值和动力电池温度实时值。
在一个实施例中，生热速率的关系表示为
动力电池温度实时值的关系表示为
车舱温度实时值的关系表示为
其中，Qt表示当前单位时间t内的生热速率，It、Vt和OCVt、分别表示动力电池当前单位时间t内的电流实时值、电压实时值和开路电压实时值、开路电压随电池温度变化的变化率实时值，T1t、T2t、T3t分别表示当前单位时间t内的动力电池温度实时值、车舱温度实时值、大气温度实时值，R12、R13、R23分别表示动力电池与车舱间的热阻、动力电池与大气间的热阻、车舱与大气间的热阻，S1t、S2t分别表示当前单位时间t内太阳对动力电池、车舱的辐射强度，CP1、CP2分别表示动力电池、车舱的热容量；其中，R12、R13、R23、CP1、CP2通过实车测试得到，S1t、S2t根据动力电池布置情况及运行区域的太阳辐射强度情况得到，T3t根据运行区域的大气温度情况得到。
本发明采用一种细分运行时间段的方法，将电池寿命转换为容量损失，根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失，进而结合动力电池寿命终止时的总容量损失估算出动力电池的运行寿命，从而提高了变化温度环境下动力电池运行寿命预测的准确性。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是本发明确定动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件的一个实施例的流程示意图。
图2是本发明建立的动力电池、车舱、太阳以及大气间数学模型示意图。
图3是本发明采用的一个大气温度曲线的示意图。
图4是本发明动力电池运行寿命预测方法一个实施例的流程示意图。
图5是本发明动力电池运行寿命预测装置一个实施例的结构示意图。
图6是本发明动力电池运行寿命预测装置另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
为了提高变化温度环境下动力电池运行寿命预测的准确性，提出本发明。通过采用一种细分运行时间段的方法，将电池寿命转换为容量损失，根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失，进而结合动力电池寿命终止时的总容量损失估算出动力电池的运行寿命，从而提高了变化温度环境下动力电池运行寿命预测的准确性。
其中，一个气候周期包括变化温度的不同时间段，一个气候周期的时长例如可以是一年，包括气候分明的四季或两季等。单位时间例如可以是小时、分钟等，可以根据需要进行设定。假设一年为365天，单位时间取小时，365*24＝8760，则单位时间的取值范围是0-8760。
本发明提供了一种确定动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件的方法，其中，动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件包括：动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值和动力电池温度实时值。其中，本发明所指的动力电池温度是指动力电池本身的温度，其并不等同于电池的环境温度，对于电池寿命来说，根据电池本身的温度有利于估算电池的寿命。
参见图1，确定动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件的方法可以包括以下步骤：
S102，根据动力电池的使用工况采用仿真工具仿真得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值。
其中，可以采用统计的典型用户的使用工况作为动力电池寿命预测的基础，一个示例性的典型用户对电动车及其动力电池的使用工况如表1所示：
表1
其中，采用的仿真工具例如可以是为AVL的cruise，根据整车各个部件的运行原理建立起数学模型，在输入制定的使用工况之后，就可以得出该工况下动力电池在一个气候周期中各单位时间内(用t表示)的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值，还可以仿真得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电池状态SOCt、安时变化ΔAh等。
S104，根据动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值以及动力电池温度实时值建立生热速率的关系表示。
在一个实施例中，建立的生热速率的关系表示如以下公式所示：
其中，Qt表示当前单位时间t内的生热速率，It、Vt和OCVt、分别表示动力电池当前单位时间t内的电流实时值、电压实时值和开路电压实时值、开路电压随电池温度变化的变化率实时值，T1t表示当前单位时间t内的动力电池温度实时值。
S106，根据动力电池、车舱、太阳以及大气间的数学模型分别建立动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示。
动力电池、车舱、太阳以及大气间的数学模型如图2所示。其中，T1t、T2t、T3t分别表示当前单位时间t内的动力电池温度实时值、车舱温度实时值、大气温度实时值，R12、R13、R23分别表示动力电池与车舱间的热阻、动力电池与大气间的热阻、车舱与大气间的热阻，S1t、S2t分别表示当前单位时间t内太阳对动力电池、车舱的辐射强度，CP1、CP2分别表示动力电池、车舱的热容量。其中，R12、R13、R23、CP1、CP2通过实车测试得到。S1t、S2t根据动力电池布置情况及运行区域的太阳辐射强度情况得到，运行区域的太阳辐射强度情况例如可以从气象部门公开的数据中可以查询得到。
T3t可以根据运行区域的大气温度情况得到。由于所需要解决的问题是电池在未来若干年内所能运行的时间，需要知道未来若干年内的电池温度变化情况，这就需要知道未来若干年内气温的变化，而目前气象预测还不能预测到如此长远时间内每天的气温变化，因此本发明采用过去某一年内的气温(或某几年内的平均气温)作为估算电池温度的基准，图3是一个大气温度曲线的示意图。根据每天的实时气温，可以得到一个气候周期中各单位时间内的气温情况，例如一年内从第一天到最后一天中每个小时的气温情况，或者说从一年内的第1个小时到第8760个小时(假设一年有365天)的气温情况。
动力电池温度实时值的关系表示如以下公式所示：
车舱温度实时值的关系表示如以下公式所示：
S108，根据生热速率的关系表示、动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示确定一个气候周期中各单位时间内的动力电池温度实时值。
例如，通过上述公式(1)(2)(3)联立，就可以解出其中的动力电池温度实时值T1t，还可以解出T2t、Qt等。
通过上述方案，可以计算出动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值和动力电池温度实时值，以用来预测动力电池运行寿命。下面结合图4描述该预测过程。
图4是本发明动力电池运行寿命预测方法一个实施例的流程示意图。
如图4所示，动力电池运行寿命预测方法包括以下步骤：
S402，根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，其中，单位容量损失包括搁置时每单位时间内的搁置容量损失和每输出单位电量所造成的循环容量损失。
搁置容量损失的计算方法例如为，将动力电池寿命终止时的总容量损失除以动力电池在任一典型电池温度下搁置时的总使用时间，得到动力电池在该典型电池温度下搁置时每单位时间内的搁置容量损失。
循环容量损失(或称循环损失容量)的计算方法例如为，根据动力电池在任一典型电流和典型电池温度下的总循环次数以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定每次循环的平均容量损失，例如将动力电池寿命终止时的总容量损失除以动力电池在任一典型电流和典型电池温度下的总循环次数即可得到每次循环的平均容量损失，然后根据每次循环的平均容量损失以及每次循环输出的电量，例如每次循环的平均容量损失除以每次循环输出的电量，即可确定出动力电池在该典型电流和典型电池温度下每输出单位电量所造成的循环容量损失。
动力电池的寿命数据可以通过测试得到。一个示例性的动力电池的寿命数据如表2所示：
| 电流/电池温度 | -10℃ | 0℃ | 10℃ | 20℃ | 30℃ | 40℃ |
| 0A(搁置) | 20年 | 20年 | 20年 | 20年 | 15年 | 8年 |
| 0.5C(循环) | 3000次 | 3500次 | 5000次 | 5000次 | 5000次 | 3000次 |
| 1C(循环) | 2500次 | 3000次 | 4500次 | 4500次 | 4500次 | 3000次 |
| 1.5C(循环) | 2000次 | 2500次 | 3000次 | 3000次 | 3000次 | 2500次 |
表2
动力电池寿命终止时的总容量损失用ΔQ来表征，在寿命开始(BOL，Beginning of Life)状态下，ΔQ＝0；在寿命结束(EOL，End of Life)的状态下假设ΔQ＝0.2C，其中C指电池的额定容量，即电池容量衰减为额定容量的80％时(也即，电池容量损失掉20％时)认为电池寿命终止。
搁置寿命，如20年，表示20年内损失容量20％，那么20年内的每个小时的搁置容量损失为20％*额定容量/(20*365*24)。
循环寿命，假设总循环次数如5000次，每次循环平均损失Ah数为20％*额定容量/5000，则每输出1Ah的循环损失容量为20％*额定容量/5000/((100％+80％)/2*额定容量)。
S404，根据动力电池在各典型使用条件下的单位容量损失，采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失。所谓恒定使用条件是指在单位时间内(如1小时内)使用条件不变或视为不变。
其中，插值方法例如可以采用线性插值或非线性插值等方法实现。下面举例说明线性插值过程。
例如，10℃下0.5C循环容量损失为A1,10℃下1C循环容量损失为A2；
20℃下0.5C循环容量损失为B1，20℃下1C循环容量为B2损失。欲计算12摄氏度下0.7C循环容量损失，则可以先计算出12℃下0.5C、1C循环容量损失C1、C2，具体可以采用以下公式计算：
C1＝(B1-A1)*(12℃-10℃)/(20℃-10℃)+A1 (4)
C2＝(B2-A2)*(12℃-10℃)/(20℃-10℃)+A2 (5)
然后，根据12℃下0.5C循环容量损失C1和12℃下1C循环容量损失C2计算出12℃下0.7C循环容量损失D，具体可以采用以下公式计算：
D＝(C2-C1)*(0.7C-0.5C)/(1C-0.5C)+C1 (6)
S406，根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失。
S408，根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命，即动力电池寿命终止时的总容量损失除以动力电池在一个气候周期内的累计容量损失得到动力电池的运行寿命。
上述实施例采用一种细分运行时间段的方法，将电池寿命转换为容量损失，根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失，进而结合动力电池寿命终止时的总容量损失估算出动力电池的运行寿命，从而提高了变化温度环境下动力电池运行寿命预测的准确性。
图5是本发明动力电池运行寿命预测装置一个实施例的结构示意图。
如图5所示，该动力电池运行寿命预测装置包括：
第一单位容量损失模块502，用于根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，其中，单位容量损失包括搁置时每单位时间内的搁置容量损失和每输出单位电量所造成的循环容量损失；
第二单位容量损失模块504，用于根据动力电池在各典型使用条件下的单位容量损失，采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失；
累计容量损失模块506，用于根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失；以及
运行寿命预测模块508，用于根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命。
图6是本发明动力电池运行寿命预测装置另一个实施例的结构示意图。
如图6所示，第一单位容量损失模块502包括：搁置容量损失单元6022，用于将动力电池寿命终止时的总容量损失除以动力电池在任一典型电池温度下搁置时的总使用时间，得到动力电池在该典型电池温度下搁置时每单位时间内的搁置容量损失；循环容量损失单元6024，用于根据动力电池在任一典型电流和典型电池温度下的总循环次数以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定每次循环的平均容量损失，根据每次循环的平均容量损失以及每次循环输出的电量，确定动力电池在该典型电流和典型电池温度下每输出单位电量所造成的循环容量损失。
如图6所示，该装置还包括实时使用条件模块605，用于：根据动力电池的使用工况采用仿真工具仿真得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值；根据动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值以及动力电池温度实时值建立生热速率的关系表示；根据动力电池、车舱、太阳以及大气间的数学模型分别建立动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示；根据生热速率的关系表示、动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示确定一个气候周期中各单位时间内的动力电池温度实时值；其中，动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件包括：动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值和动力电池温度实时值。
其中，生热速率的关系表示为
动力电池温度实时值的关系表示为
车舱温度实时值的关系表示为
其中，Qt表示当前单位时间t内的生热速率，It、Vt和OCVt、分别表示动力电池当前单位时间t内的电流实时值、电压实时值和开路电压实时值、开路电压随电池温度变化的变化率实时值，T1t、T2t、T3t分别表示当前单位时间t内的动力电池温度实时值、车舱温度实时值、大气温度实时值，R12、R13、R23分别表示动力电池与车舱间的热阻、动力电池与大气间的热阻、车舱与大气间的热阻，S1t、S2t分别表示当前单位时间t内太阳对动力电池、车舱的辐射强度，CP1、CP2分别表示动力电池、车舱的热容量；其中，R12、R13、R23、CP1、CP2通过实车测试得到，S1t、S2t根据动力电池布置情况及运行区域的太阳辐射强度情况得到，T3t根据运行区域的大气温度情况得到。
上述实施例采用一种细分运行时间段的方法，将电池寿命转换为容量损失，根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失，进而结合动力电池寿命终止时的总容量损失估算出动力电池的运行寿命，从而提高了变化温度环境下动力电池运行寿命预测的准确性。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种动力电池运行寿命预测方法，其特征在于，包括：
根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，其中，单位容量损失包括搁置时每单位时间内的搁置容量损失和每输出单位电量所造成的循环容量损失；
根据动力电池在各典型使用条件下的单位容量损失，采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失；
根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失；
根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失包括：
将动力电池寿命终止时的总容量损失除以动力电池在任一典型电池温度下搁置时的总使用时间，得到动力电池在该典型电池温度下搁置时每单位时间内的搁置容量损失；
根据动力电池在任一典型电流和典型电池温度下的总循环次数以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定每次循环的平均容量损失，根据每次循环的平均容量损失以及每次循环输出的电量，确定动力电池在该典型电流和典型电池温度下每输出单位电量所造成的循环容量损失。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件包括：动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值和动力电池温度实时值；
采用以下方法得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件：
根据动力电池的使用工况采用仿真工具仿真得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值；
根据动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值以及动力电池温度实时值建立生热速率的关系表示；
根据动力电池、车舱、太阳以及大气间的数学模型分别建立动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示；
根据生热速率的关系表示、动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示确定一个气候周期中各单位时间内的动力电池温度实时值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
生热速率的关系表示为
动力电池温度实时值的关系表示为
车舱温度实时值的关系表示为
其中，Qt表示当前单位时间t内的生热速率，It、Vt和OCVt、分别表示动力电池当前单位时间t内的电流实时值、电压实时值和开路电压实时值、开路电压随电池温度变化的变化率实时值，T1t、T2t、T3t分别表示当前单位时间t内的动力电池温度实时值、车舱温度实时值、大气温度实时值，R12、R13、R23分别表示动力电池与车舱间的热阻、动力电池与大气间的热阻、车舱与大气间的热阻，S1t、S2t分别表示当前单位时间t内太阳对动力电池、车舱的辐射强度，CP1、CP2分别表示动力电池、车舱的热容量；其中，R12、R13、R23、CP1、CP2通过实车测试得到，S1t、S2t根据动力电池布置情况及运行区域的太阳辐射强度情况得到，T3t根据运行区域的大气温度情况得到。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，其中，一个气候周期的时长包括一年，单位时间包括小时、分钟。
6.一种动力电池运行寿命预测装置，其特征在于，包括：
第一单位容量损失模块，用于根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，其中，单位容量损失包括搁置时每单位时间内的搁置容量损失和每输出单位电量所造成的循环容量损失；
第二单位容量损失模块，用于根据动力电池在各典型使用条件下的单位容量损失，采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失；
累计容量损失模块，用于根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失；
运行寿命预测模块，用于根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一单位容量损失模块包括：
搁置容量损失单元，用于将动力电池寿命终止时的总容量损失除以动力电池在任一典型电池温度下搁置时的总使用时间，得到动力电池在该典型电池温度下搁置时每单位时间内的搁置容量损失；
循环容量损失单元，用于根据动力电池在任一典型电流和典型电池温度下的总循环次数以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定每次循环的平均容量损失，根据每次循环的平均容量损失以及每次循环输出的电量，确定动力电池在该典型电流和典型电池温度下每输出单位电量所造成的循环容量损失。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
实时使用条件模块，用于：
根据动力电池的使用工况采用仿真工具仿真得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值；
根据动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值以及动力电池温度实时值建立生热速率的关系表示；
根据动力电池、车舱、太阳以及大气间的数学模型分别建立动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示；
根据生热速率的关系表示、动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示确定一个气候周期中各单位时间内的动力电池温度实时值；
其中，动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件包括：动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值和动力电池温度实时值。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，
生热速率的关系表示为
动力电池温度实时值的关系表示为
车舱温度实时值的关系表示为
其中，Qt表示当前单位时间t内的生热速率，It、Vt和OCVt、分别表示动力电池当前单位时间t内的电流实时值、电压实时值和开路电压实时值、开路电压随电池温度变化的变化率实时值，T1t、T2t、T3t分别表示当前单位时间t内的动力电池温度实时值、车舱温度实时值、大气温度实时值，R12、R13、R23分别表示动力电池与车舱间的热阻、动力电池与大气间的热阻、车舱与大气间的热阻，S1t、S2t分别表示当前单位时间t内太阳对动力电池、车舱的辐射强度，CP1、CP2分别表示动力电池、车舱的热容量；其中，R12、R13、R23、CP1、CP2通过实车测试得到，S1t、S2t根据动力电池布置情况及运行区域的太阳辐射强度情况得到，T3t根据运行区域的大气温度情况得到。
10.如权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，其中，一个气候周期的时长包括一年，单位时间包括小时、分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610267154.6A CN107317057B (zh) | 2016-04-27 | 2016-04-27 | 一种动力电池运行寿命预测和预测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610267154.6A CN107317057B (zh) | 2016-04-27 | 2016-04-27 | 一种动力电池运行寿命预测和预测装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107317057A true CN107317057A (zh) | 2017-11-03 |
| CN107317057B CN107317057B (zh) | 2019-09-20 |
Family
ID=60184996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610267154.6A Expired - Fee Related CN107317057B (zh) | 2016-04-27 | 2016-04-27 | 一种动力电池运行寿命预测和预测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107317057B (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109001645A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-12-14 | 日立楼宇技术（广州）有限公司 | 一种电梯电池检测方法、装置、设备及存储介质 |
| CN109598382A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-04-09 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种寿命预测方法及装置 |
| CN109904533A (zh) * | 2017-12-11 | 2019-06-18 | 奥动新能源汽车科技有限公司 | 电动汽车用电池包的电池寿命分析系统及方法 |
| CN110007234A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-07-12 | 清华大学 | 动力电池/电池组的性能测试方法及系统、电动汽车 |
| CN110726943A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-01-24 | 东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 | 一种电芯耐久性的标定方法和装置 |
| CN111175656A (zh) * | 2018-11-13 | 2020-05-19 | 清华大学 | 电池析锂检测方法与电池死锂检测参数的计算方法 |
| CN111175666A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-19 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种soh检测方法及装置 |
| CN113406522A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-09-17 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种电动车锂电池系统寿命预测评估方法及系统 |
| CN115792642A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-03-14 | 中创新航科技股份有限公司 | 一种动力电池寿命的估算方法及装置 |
| CN111751751B (zh) * | 2019-03-27 | 2023-10-31 | 本田技研工业株式会社 | 寿命预测装置、寿命预测方法及存储介质 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102216794A (zh) * | 2008-11-17 | 2011-10-12 | 标致·雪铁龙汽车公司 | 电力拖动用电化学能源剩余使用寿命的评估方法 |
| CN103308864A (zh) * | 2013-07-09 | 2013-09-18 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 二次电池soh值估算和剩余寿命测试方法 |
| CN105116337A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-12-02 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种锂离子电池满电荷存储寿命评价方法 |
| CN105324676A (zh) * | 2013-02-21 | 2016-02-10 | 雷诺两合公司 | 对能够从机动车辆电池中提取的能量的评估 |
| CN105406532A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-16 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 电动汽车及其电池可用能量的检测方法和装置 |
| CN105512475A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-04-20 | 电子科技大学 | 一种参与电网调度的电动汽车电池损耗支出计算方法 |
-
2016
- 2016-04-27 CN CN201610267154.6A patent/CN107317057B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102216794A (zh) * | 2008-11-17 | 2011-10-12 | 标致·雪铁龙汽车公司 | 电力拖动用电化学能源剩余使用寿命的评估方法 |
| CN105324676A (zh) * | 2013-02-21 | 2016-02-10 | 雷诺两合公司 | 对能够从机动车辆电池中提取的能量的评估 |
| CN103308864A (zh) * | 2013-07-09 | 2013-09-18 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 二次电池soh值估算和剩余寿命测试方法 |
| CN105116337A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-12-02 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种锂离子电池满电荷存储寿命评价方法 |
| CN105406532A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-16 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 电动汽车及其电池可用能量的检测方法和装置 |
| CN105512475A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-04-20 | 电子科技大学 | 一种参与电网调度的电动汽车电池损耗支出计算方法 |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109904533A (zh) * | 2017-12-11 | 2019-06-18 | 奥动新能源汽车科技有限公司 | 电动汽车用电池包的电池寿命分析系统及方法 |
| CN109001645A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-12-14 | 日立楼宇技术（广州）有限公司 | 一种电梯电池检测方法、装置、设备及存储介质 |
| CN111175656B (zh) * | 2018-11-13 | 2021-05-07 | 清华大学 | 电池析锂检测方法与电池死锂检测参数的计算方法 |
| CN111175656A (zh) * | 2018-11-13 | 2020-05-19 | 清华大学 | 电池析锂检测方法与电池死锂检测参数的计算方法 |
| CN109598382A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-04-09 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种寿命预测方法及装置 |
| CN109598382B (zh) * | 2018-12-05 | 2021-02-23 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种寿命预测方法及装置 |
| CN110007234A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-07-12 | 清华大学 | 动力电池/电池组的性能测试方法及系统、电动汽车 |
| CN110007234B (zh) * | 2019-03-12 | 2020-02-07 | 清华大学 | 动力电池/电池组的性能测试方法及系统、电动汽车 |
| CN111751751B (zh) * | 2019-03-27 | 2023-10-31 | 本田技研工业株式会社 | 寿命预测装置、寿命预测方法及存储介质 |
| CN110726943A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-01-24 | 东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 | 一种电芯耐久性的标定方法和装置 |
| CN111175666B (zh) * | 2020-01-16 | 2020-09-29 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种soh检测方法及装置 |
| WO2021143482A1 (zh) * | 2020-01-16 | 2021-07-22 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种soh检测方法及装置 |
| CN111175666A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-19 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种soh检测方法及装置 |
| CN113406522A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-09-17 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种电动车锂电池系统寿命预测评估方法及系统 |
| CN113406522B (zh) * | 2021-06-18 | 2022-05-03 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种电动车锂电池系统寿命预测评估方法及系统 |
| CN115792642A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-03-14 | 中创新航科技股份有限公司 | 一种动力电池寿命的估算方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107317057B (zh) | 2019-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107317057A (zh) | 一种动力电池运行寿命预测和预测装置 | |
| Uddin et al. | On the possibility of extending the lifetime of lithium-ion batteries through optimal V2G facilitated by an integrated vehicle and smart-grid system | |
| CN103675706B (zh) | 一种动力电池电荷量估算方法 | |
| CN103529396B (zh) | 一种高精度锂离子电池荷电状态初始值估算方法 | |
| CN105116343B (zh) | 最小二乘支持向量机的动力电池电荷状态估计方法及系统 | |
| CN104773083B (zh) | 混合动力传动系统及车辆 | |
| CN106814329A (zh) | 一种基于双卡尔曼滤波算法的电池soc在线估计方法 | |
| CN107271905B (zh) | 一种用于纯电动汽车的电池容量主动估计方法 | |
| US9377512B2 (en) | Battery state estimator combining electrochemical solid-state concentration model with empirical equivalent-circuit model | |
| CN104773086B (zh) | 使用滚动时域回归分析来估计电池阻抗参数的方法和系统 | |
| CN104617623B (zh) | 一种电动汽车动力电池组均衡控制方法 | |
| CN107171035B (zh) | 锂离子电池的充电方法 | |
| CN106443478B (zh) | 基于闭环混合算法的磷酸铁锂电池剩余电量的估算方法 | |
| Ghorbanzadeh et al. | Long-term degradation based analysis for lithium-ion batteries in off-grid wind-battery renewable energy systems | |
| CN104459551A (zh) | 一种电动汽车动力电池能量状态估算方法 | |
| CN103163480A (zh) | 锂电池健康状态的评估方法 | |
| CN103529393A (zh) | 一种汽车动力锂电池soc估算方法 | |
| CN110795851A (zh) | 一种考虑环境温度影响的锂离子电池建模方法 | |
| CN106772081B (zh) | 基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法 | |
| CN104360286A (zh) | 一种锂离子电池荷电状态估算修正方法 | |
| CN112710955B (zh) | 一种用于提高电池容量估计精度的算法 | |
| CN105572596A (zh) | 锂电池soc估算方法及系统 | |
| CN105116338B (zh) | 一种基于soc补偿器的并联型电池系统建模方法 | |
| CN105353312A (zh) | 一种动力电池soc的预测方法 | |
| Li et al. | State of charge estimation for lithium-ion battery models based on a thermoelectric coupling model |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A power battery operation life prediction and prediction device Effective date of registration: 20211213 Granted publication date: 20190920 Pledgee: BEIJING AUTOMOTIVE GROUP Co.,Ltd. Pledgor: Borgward Automotive (China) Co., Ltd. Registration number: Y2021990001167 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190920 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231201 Granted publication date: 20190920 Pledgee: BEIJING AUTOMOTIVE GROUP Co.,Ltd. Pledgor: Beijing baowo Automobile Co.,Ltd.|Borgward Automotive (China) Co., Ltd. Registration number: Y2021990001167 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |