CN109116244B

CN109116244B - 一种动力电池老化趋势的判断方法和装置

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Publication number: CN109116244B
Application number: CN201810712644.1A
Authority: CN
Inventors: 聂佳; 孙艳; 干士
Original assignee: Shenzhen Klclear Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Klclear Technology Co ltd
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: CN109116244A

Abstract

本发明实施例提供了一种动力电池老化趋势的判断方法和装置，所述方法包括：获取所述动力电池的容量数据；对所述容量数据进行预处理，得到目标容量数据；采用所述目标容量数据生成容量变化指标曲线，和多条容量移动平均线；判断所述容量变化指标曲线和所述多条移动平均线是否满足预设条件；若是，则判定所述动力电池进入老化趋势；若否，则判定所述动力电池为正常状态。本发明实施例克服了现有技术中理论方法计算复杂、模型健壮性差的问题。

Description

一种动力电池老化趋势的判断方法和装置

技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，特别是涉及一种动力电池老化趋势的判断方法和一种动力电池老化趋势的判断装置。

背景技术

动力电池是电动汽车的核心部件，它的健康状态直接影响到汽车行驶的性能和安全性。和传统汽车不同，动力电池的老化有更加明显的趋势。业界对于动力电池的退役要求通常是容量衰减至初始容量的80％，在这之后动力电池的健康和寿命状态会呈现加速下滑的趋势。

随着使用时间的增加，动力电池的内部结构发生着不可逆的退化，表现为电池容量的逐渐衰减。同时，电池的容量衰减并不是线性过程，在末期失效速率骤然增大，如果不能及时诊断出来，会出现车辆行驶里程突然变短，可能引起安全事故。

目前并没有有效的方法判断电池老化趋势。一些实验室的研究结果趋向于利用历史数据进行容量估计，并根据实际工况数据修正模型，从而建立电池容量模型，然后在某一时刻预测电池剩余寿命。这样的方法对模型依赖，随着使用需要实时调整参数以减少偏差，计算复杂。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提出了一种动力电池老化趋势的判断方法和相应的一种动力电池老化趋势的判断装置。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种动力电池老化趋势的判断方法，包括：

获取所述动力电池的容量数据；

对所述容量数据进行预处理，得到目标容量数据；

采用所述目标容量数据生成容量变化指标曲线，和多条容量移动平均线；

判断所述容量变化指标曲线和所述多条移动平均线是否满足预设条件；

若是，则判定所述动力电池进入老化趋势；若否，则判定所述动力电池为正常状态。

优选的，所述获取所述动力电池的容量数据的步骤包括：

获取所述动力电池的历史数据；

从所述历史数据中提取出所述容量数据，或，采用所述历史数据计算出所述容量数据。

优选的，所述预处理包括：去除奇异点和去除显著离群点。

优选的，采用所述目标容量数据生成容量变化指标曲线，和多条容量移动平均线的步骤包括：

按照日期分组，计算第t日所述动力电池容量的最大值、最小值，以及历史容量平均值；其中，t为正整数，历史容量平均值为第一日至第t-1日的容量平均值；

采用所述最大值、最小值，以及历史容量平均值计算出容量变化指标PR值；

采用所述容量变化指标PR值生成容量变化指标曲线；

按照预设的时间间隔，获取多个日期对应的多个容量平均值；

采用所述多个容量平均值生成多条容量移动平均线。

优选的，所述判断所述容量变化指标曲线和所述多条移动平均线是否满足预设条件的步骤包括：

判断所述容量变化指标PR值是否处于属于预设的正常PR范围；

若是，则判定所述动力电池满足预设条件；

或，

判断所述多条容量平均线的交叠区域是否属于老化区，且RP值不属于正常PR范围；

若是，则判定所述动力电池满足预设条件。

相应的，本发明实施例公开了一种动力电池老化趋势的判断装置，包括：

获取模块，用于获取所述动力电池的容量数据；

预处理模块，用于对所述容量数据进行预处理，得到目标容量数据；

生成模块，用于采用所述目标容量数据生成容量变化指标曲线，和多条容量移动平均线；

判断模块，用于判断所述容量变化指标曲线和所述多条移动平均线是否满足预设条件；

判定模块，用于判定所述动力电池进入老化趋势，或，判定所述动力电池为正常状态。

优选的，所述获取模块包括：

历史数据获取子模块，用于获取所述动力电池的历史数据；

容量数据生成模块，用于从所述历史数据中提取出所述容量数据，或，采用所述历史数据计算出所述容量数据。

优选的，所述预处理包括：去除奇异点和去除显著离群点。

优选的，生成模块包括：

第一计算子模块，用于按照日期分组，计算第t日所述动力电池容量的最大值、最小值，以及历史容量平均值；其中，t为正整数，历史容量平均值为第一日至第t-1日的容量平均值；

第二计算子模块，用于采用所述最大值、最小值，以及历史容量平均值计算出容量变化指标PR值；

容量变化指标曲线生成子模块，用于采用所述容量变化指标PR值生成容量变化指标曲线；

容量平均值获取子模块，用于按照预设的时间间隔，获取多个日期对应的多个容量平均值；

容量移动平均线生成子模块，用于采用所述多个容量平均值生成多条容量移动平均线。

优选的，所述判断模块包括：

第一判断子模块，用于判断所述容量变化指标PR值是否处于属于预设的正常PR范围；

第二判断子模块，用于判断所述多条容量平均线的交叠区域是否属于老化区，且RP值不属于正常PR范围；

判定子模块，用于判定所述动力电池满足预设条件。

本发明实施例包括以下优点：

在本发明实施例中，首先获取动力电池的容量数据，并对容量数据进行预处理，得到目标容量数据，然后，采用目标容量数据生成容量变化指标曲线，和多条容量移动平均线，最后，判断容量变化指标曲线和多条移动平均线是否满足预设条件，若是，则判定动力电池进入老化趋势；若否，则判定动力电池为正常状态。这样，基于容量数据处理，以及移动平均方法来判断电池老化趋势的方法，克服了现有技术中理论方法计算复杂、模型健壮性差的问题。

附图说明

图1是本发明的一种动力电池老化趋势的判断方法实施例的步骤流程图；

图2是本发明的基于容量变化指标曲线单独判断老化趋势的曲线图；

图3是本发明的基于容量变化指标曲线和所述多条移动平均线判断老化趋势的曲线图；

图4是本发明的一种动力电池老化趋势的判断装置实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明的一种动力电池老化趋势的判断方法实施例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤101，获取所述动力电池的容量数据；

动力电池的老化主要表现为容量的逐渐衰减，所以，判断动力电池是否老化，可以基于容量进行判断。

在本发明一种优选实施例中，所述获取所述动力电池的容量数据的步骤包括：

获取所述动力电池的历史数据；

在本发明实施例中，历史数据可以包括动力电池在服役期间的电压、电流、温度、荷电状态、健康状态、功率状态、告警信息、容量、内阻、压差、自放电等数据。在实际应用中，历史数据可以通过电池管理系统来采集，采集到的数据可以存储于本地的数据库中，作为动力电池的历史数据；也可以将采集到的数据上传到服务器，存储在服务器的数据库中，作为动力电池的历史数据。采集数据、存储数据的过程、方式可以根据实际需求进行设置，本发明实施例对此不作限制。

而历史数据则直接从数据库中获取即可，不管是本地的数据库还是服务器中的数据库。

在实际应用中，可以获取动力电池的历史数据，然后从历史数据中直接获取动力电池的容量数据；如果无法直接获取，也可以通过计算得到动力电池的容量数据。

需要说明的是，所谓的“历史数据”是针对老化趋势判断的时间节点而言的，因为这些数据是在老化趋势判断的时间节点之前采集到的，所以称之为“历史数据”，数据的采集其实都是实时采集的。

另外，本发明实施例除了可以对已经退役的动力电池进行评估之外，也可以对正在服役的动力电池进行评估。

步骤102，对所述容量数据进行预处理，得到目标容量数据；

在对容量数据进行判断前，可以先对容量数据进行预处理，包括：去除奇异点和去除显著离群点。

针对奇异点，先计算得到动力电池容量的平均值mean(qi)，然后判断是否“q_i>2*mean(q_i)或者q_i<＝0”，若是，则将q_i作为奇异点去除。

针对显著离群点，对于电池容量的一阶差分{Δq}，其中Δq_i＝q_i-q_i-1，记std(Δq)为电池容量的一阶差分{Δq}的样本标准差，mean(Δq)为电池容量的一阶差分{Δq}的平均值。对于第i天的Δq_i，如果Δq_i<mean(Δq)-std(Δq_i)且Δq_i+1>mean(Δq)+std(Δq)，或者Δq_i>mean(Δq)+std(Δq)且Δq_i+1<mean(Δq)-std(Δq)，则认为该点观测数据q_i是离群点，进行去除。

容量数据去除奇异点和显著离群点之后，剩下的数据作为目标容量数据，用于老化趋势判断。

步骤103，采用所述目标容量数据生成容量变化指标曲线，和多条容量移动平均线；

在本发明一种优选实施例中，采用所述目标容量数据生成容量变化指标曲线，和多条容量移动平均线的步骤包括的步骤包括：

采用所述容量变化指标PR值生成容量变化指标曲线；

采用所述多个容量平均值生成多条容量移动平均线。

具体而言，针对容量变化指标曲线，首先按照日期分组，计算第t日动力电池容量的最大值High_t、最小值Low_t、历史容量平均值Mean_t-1，若存在无数据的天数，则用上一天的结果填充，若存在多天无数据，则采用线性插值的方法填充结果，然后根据所有数据(最大值、最小值，以及平均值)采用如下公式计算容量变化指标PR值：

针对多条容量移动平均线，根据预设的时间间隔，获取多个日期对应的多个容量平均值，以三条平均线为例，分别以ma1、ma2、ma2(例如，预设的时间间隔为20天，ma1＝10天(第10天的容量平均值)，ma1＝30天(第30天的容量平均值)，ma3＝50天(第50天的容量平均值))作为窗口移动平均得到容量移动平均线MA1、MA2、MA3。其中，MA1、MA2、MA3分别对应动力电池容量短期、中期和长期的变化趋势(按照三条曲线的起点出现顺序，三条曲线分别为MA1、MA2、MA3)。

步骤104，判断所述容量变化指标曲线和所述多条移动平均线是否满足预设条件；

判断动力电池是否进入老化趋势可以依据容量变化指标曲线单独判断，也可以同时依据容量变化指标曲线和所述多条移动平均线进行判断。

在本发明一种优选实施例中，所述判断所述容量变化指标曲线和所述多条移动平均线是否满足预设条件的步骤包括：

判断所述容量变化指标PR值是否处于属于预设的正常PR范围；

若是，则判定所述动力电池满足预设条件；

或，

判断所述多条容量平均线的交叠区域是否属于老化区，且容量变化指标RP值不属于正常PR范围；

若是，则判定所述动力电池满足预设条件。

若依据容量变化指标曲线单独判断，可以判断容量变化指标PR值指标是否处于p～q之间(例如p＝20％，q＝80％)，若是，则动力电池的容量处于平稳区，属于正常状态，否则，则属于异常状态；其中，p～q为预设的正常PR范围。异常状态是容量变化指标PR值持续上升且超过正常阈值范围，参照图2，图中圆点为容量变化指标PR值，直线为阈值。

若同时依据容量变化指标曲线和所述多条移动平均线进行判断，则当容量变化指标PR曲线开始脱离前期横向运动的狭窄区域，并由下向上或由上向下开始突破三条MA均线时，特别是容量变化指标PR突破最后一条均线MA3时，如图3中阴影标识区域，表明电池容量状态已进入老化区，需要采取紧急措施。

步骤105，若是，则判定所述动力电池进入老化趋势；若否，则判定所述动力电池为正常状态。

若判定容量变化指标曲线满足预设条件，或，判定容量变化指标曲线和多条移动平均线同时满足预设条件，那么就可以判定动力电池进入老化趋势了，否则就可以判定动力电池是正常的。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

参照图4，示出了本发明的一种动力电池老化趋势的判断装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：

获取模块401，用于获取所述动力电池的容量数据；

预处理模块402，用于对所述容量数据进行预处理，得到目标容量数据；

生成模块403，用于采用所述目标容量数据生成容量变化指标曲线，和多条容量移动平均线；

判断模块404，用于判断所述容量变化指标曲线和所述多条移动平均线是否满足预设条件；

判定模块405，用于判定所述动力电池进入老化趋势，或，判定所述动力电池为正常状态。

在本发明一种优选实施例中，所述获取模块包括：

历史数据获取子模块，用于获取所述动力电池的历史数据；

在本发明一种优选实施例中，所述预处理包括：去除奇异点和去除显著离群点。

在本发明一种优选实施例中，生成模块包括：

在本发明一种优选实施例中，所述判断模块包括：

判定子模块，用于判定所述动力电池满足预设条件。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种动力电池老化趋势的判断方法和一种动力电池老化趋势的判断装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种动力电池老化趋势的判断方法，其特征在于，包括：

获取所述动力电池的容量数据；

对所述容量数据进行预处理，得到目标容量数据；

判断所述容量变化指标曲线和所述多条容量移动平均线是否满足预设条件；

若是，则判定所述动力电池进入老化趋势；若否，则判定所述动力电池为正常状态；

采用所述目标容量数据生成容量变化指标曲线，和多条容量移动平均线的步骤包括：

按照日期分组，计算第t日所述动力电池容量的最大值、最小值、以及历史容量平均值；其中，t为正整数，历史容量平均值为第一日至第t-1日的容量平均值；

采用所述最大值、最小值、以及历史容量平均值计算出容量变化指标PR值；所述容量变化指标PR值的计算公式包括：

其中，n为正整数；

采用所述容量变化指标PR值生成容量变化指标曲线；

采用所述多个容量平均值生成多条容量移动平均线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述动力电池的容量数据的步骤包括：

获取所述动力电池的历史数据；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预处理包括：去除奇异点和去除显著离群点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述容量变化指标曲线和所述多条容量移动平均线是否满足预设条件的步骤包括：

判断所述容量变化指标PR值是否处于预设的正常PR范围；

若是，则判定所述动力电池满足预设条件；

或，

判断所述多条容量移动平均线的交叠区域是否属于老化区，且所述容量变化指标PR值不属于正常PR范围；

若是，则判定所述动力电池满足预设条件。

5.一种动力电池老化趋势的判断装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述动力电池的容量数据；

判断模块，用于判断所述容量变化指标曲线和所述多条容量移动平均线是否满足预设条件；

判定模块，用于判定所述动力电池进入老化趋势，或，判定所述动力电池为正常状态；

所述生成模块包括：

第一计算子模块，用于按照日期分组，计算第t日所述动力电池容量的最大值、最小值、以及历史容量平均值；其中，t为正整数，历史容量平均值为第一日至第t-1日的容量平均值；

第二计算子模块，用于采用所述最大值、最小值、以及历史容量平均值计算出容量变化指标PR值；所述容量变化指标PR值的计算公式包括：

其中，n为正整数；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：

历史数据获取子模块，用于获取所述动力电池的历史数据；

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述预处理包括：去除奇异点和去除显著离群点。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述判断模块包括：

第一判断子模块，用于判断所述容量变化指标PR值是否处于预设的正常PR范围；

第二判断子模块，用于判断所述多条容量移动平均线的交叠区域是否属于老化区，且所述容量变化指标PR值不属于正常PR范围；

判定子模块，用于判定所述动力电池满足预设条件。