CN109425835A - 一种电池寿命、基于大数据的车辆性能检测方法及系统 - Google Patents
一种电池寿命、基于大数据的车辆性能检测方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种电池寿命、基于大数据的车辆性能检测方法及系统，通过记录电池充电过程中的荷电状态、电压、电流以及温度，计算电池的实际容量和电池容量保持率，来实时跟踪动力电池的容量，评估动力电池的寿命，该方法计算得到的电池容量比较准确，能够准确判断出电池的寿命，为研究电池寿命衰减规律提供有效支撑；将计算得到的这些参数存储于后台大数据库，还可研究影响车辆性能因素与对应车辆电池容量保持率之间的关系，可以得到不同车辆在不同影响因素下的性能，通过本发明的车辆性能检测方法可以为车辆编写操作使用规程，为不同车辆的使用性能的研究提供了支持。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域，特别涉及一种电池寿命、基于大数据的车辆性能检测方法及系统。
背景技术
新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其他能源汽车，包括燃料电池汽车、混合动力汽车、插电式汽车和纯电动汽车等，其废气排放量比较低，据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万天然气汽车。目前，中国市场在售的新能源汽车多是混合动力汽车和纯电动汽车。
随着新能源汽车的日益普及，作为主要动力源的动力电池备受关注，特别是动力电池的使用寿命是否能够满足整车使用年限需求更加备受关注。目前以客车为例，使用年限通常为8年，所以相对应的动力电池的使用寿命要求也是8年，由于新能源动力电池的应用环境非常复杂，受到应用环境温度、驾驶员使用习惯以及应用路况等各方面影响，其电池寿命很难通过实验数据拟合转换准确得到。通常的有关电池寿命的评估方法主要是通过实验单体寿命的测试数据拟合推算到系统上，然后大致评估电池系统是否可以满足需求。由于测试环境和实际使用环境的差异以及电池单体与系统的性能差异，使得这种评估方法得到的评估结果准确性不高。另一方面，如果通过人为对车辆电池进行逐一排查与测试，则极为耗费人力、物力与财力，同时随着车辆数量的增加，人力几乎难以完成这一任务。由于电池寿命会进一步影响车辆的性能，当电池寿命检测结果正确的情况下，对车辆的使用性能也能做出正确的判断。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池寿命检测方法及系统，用于解决现有技术中电池寿命检测不准确的问题；同时还提供了一种基于大数据的车辆性能检测方法及系统，用于对车辆的性能进行检测。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种电池寿命检测方法，包括如下步骤：
1)实时记录电池充电开始到充电结束之间的充电时间内电池的电压、电流、电池荷电状态及温度参数，所述电池荷电状态包括充电开始时的电池荷电状态和充电结束时的电池荷电状态；
2)若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态及电池温度分别满足设定条件，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量；
3)利用所述差值和电池的充电容量计算电池的实际容量；
4)利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，根据电池的实际容量和电池容量保持率，检测电池的寿命。
进一步地，充电开始时的荷电状态满足的条件范围为小于30％；充电结束时的荷电状态满足的条件为100％；电池温度满足的条件范围为电池最高温度低于35℃或最低温度高于0℃。
进一步地，所述电池的实际容量表示为：
C2＝C1/X
其中，C2为电池的实际容量，C1为电池的充电容量，X为充电结束时电池的荷电状态值与充电开始时电池的荷电状态值的差值。
进一步地，所述电池容量保持率表示为：
R＝C2/C0
其中，R为电池容量保持率，C2为电池的实际容量，C0为电池的额定容量。
本发明还提供了一种基于大数据的车辆性能检测方法，包括如下步骤：
1)实时记录电池充电开始到充电结束之间的充电时间内电池的电压、电流、电池荷电状态及温度参数，所述电池荷电状态包括充电开始时的电池荷电状态和充电结束时的电池荷电状态，并存储于后台大数据库；实时采集影响车辆性能的因素，所述因素包括车辆行驶时间、行驶里程、行驶区域、行驶过程中的温度及驾驶员的驾驶习惯；
2)若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态及电池温度分别满足设定条件，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量，并存储于后台大数据库；
3)利用所述差值和电池的充电容量计算电池的实际容量，并存储于后台大数据库；
4)利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，并存储于后台大数据库，判断影响车辆性能的因素与对应车辆电池容量保持率之间的关系，进一步检测车辆的性能。
进一步地，充电开始时的荷电状态满足的条件范围为小于30％；充电结束时的荷电状态满足的条件为100％；电池温度满足的条件范围为电池最高温度低于35℃或最低温度高于0℃。
进一步地，所述电池的实际容量表示为：
C2＝C1/X
其中，C2为电池的实际容量，C1为电池的充电容量，X为充电结束时电池的荷电状态值与充电开始时电池的荷电状态值的差值。
进一步地，所述电池容量保持率表示为：
R＝C2/C0
其中，R为电池容量保持率，C2为电池的实际容量，C0为电池的额定容量。
本发明还提供了一种电池寿命检测系统，在电池管理装置中包括执行以下步骤指令的单元：
参数记录单元：用于实时记录电池充电开始到充电结束之间的充电时间内电池的电压、电流、电池荷电状态及温度参数，所述电池荷电状态包括充电开始时的电池荷电状态和充电结束时的电池荷电状态；
电池的充电容量计算单元：用于若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态分别满足第一设定阈值和第二设定阈值，电池温度满足第三设定阈值，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量；
电池的实际容量计算单元：用于利用所述差值和电池的充电容量计算电池的实际容量；
电池寿命检测单元：用于利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，根据电池的实际容量和电池容量保持率，检测电池的寿命。
本发明还提供了一种基于大数据的车辆性能检测系统，在电池管系统装置中包括执行以下步骤指令的单元：
参数记录单元：用于实时记录电池充电开始到充电结束之间的充电时间内电池的电压、电流、电池荷电状态及温度参数，所述电池荷电状态包括充电开始时的电池荷电状态和充电结束时的电池荷电状态；实时采集影响车辆性能的因素，所述因素包括车辆行驶时间、行驶里程、行驶区域、行驶过程中的温度及驾驶员的驾驶习惯；
电池的充电容量计算单元：用于若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态及电池温度分别满足设定条件，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量；
电池的实际容量计算单元：用于利用所述差值和电池的充电容量计算电池的实际容量；
车辆性能检测单元：用于利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，并存储于后台大数据库，判断影响车辆性能的因素与对应车辆电池容量保持率之间的关系，进一步检测车辆的性能。
本发明的有益效果是：
本发明提供了电池寿命检测方法，通过记录电池充电过程中的荷电状态以及温度，计算电池的实际容量和电池容量保持率，来实时跟踪动力电池的容量，评估动力电池的寿命，该方法计算得到的电池容量比较准确，能够准确判断出电池的寿命，为研究电池寿命衰减规律提供有效支撑。
本发明的基于大数据的车辆性能检测方法，通过记录电池充电过程中的荷电状态以及温度，计算电池的实际容量和电池容量保持率，并将计算得到的这些参数都存储于后台大数据库，研究影响车辆性能因素与对应车辆电池容量保持率之间的关系，可以得到不同车辆在不同影响因素下的性能，通过本发明的车辆性能检测方法可以为车辆编写操作使用规程，为不同车辆的使用性能的研究提供了支持。
附图说明
图1为本发明的电池寿命检测方法流程图；
图2为充电过程中电池电流、电池荷电状态与充电时间的对应关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
动力电池在实际应用过程(整车行驶过程)中，以整车动力需求功率作为输入，变电流实时响应整车需求，同时电池电压也随之变化。所以，在整车行驶过程中，电池电流变化值非常大，同时过程中掺杂整车回馈过程的充电，所以这个过程很难作为电池容量评估条件。但是电池充电过程则完全不同，在充电过程中，电池充电电流前期为恒流过程，末端采用降流限压充电，这个过程电池的充电容量即可作为电池容量的评估条件。电池充电过程中，电池电流和电池荷电状态的变化如图2所示，图中呈上升趋势的曲线为电池充电过程中电池荷电状态的变化，基本呈平缓趋势的曲线为充电过程中电池充电电流的变化。所以，本发明采用满足计算条件的充电过程作为计算条件来实时评估电池的实际容量。
一种电池寿命检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
1、充电开始时，电池管理系统发送充电开始信号Sstart。
2、电池管理系统上传充电过程中电池电压电池管理系统上传充电过程中电池电压、电流、SOC、温度等关键信息。
3、充电结束，电池管理系统发送充电结束信号Send。
4、监控平台实时上传、记录所有车辆充电信息(Sstart至Send区间内)及相关数据，存储与后台大数据库。
5、若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态分别满足第一设定阈值和第二设定阈值，电池温度满足第三设定阈值，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量，其中，第一设定阈值范围为小于30％；第二设定阈值为100％；第三设定阈值为电池最高温度低于35℃或最低温度高于0℃，如若不符合则根据温度进行修正计算，电池的充电容量计算公式表示为：
其中，C1为电池的充电容量，t1和t2分别对应充电开始和充电结束的时刻，I为充电过程中的电池电流。
6、利用所述差值和电池的充电容量计算电池的实际容量，电池的实际容量表示为：
C2＝C1/X
其中，C2为电池的实际容量，C1为电池的充电容量，X为充电结束时电池的荷电状态值与充电开始时电池的荷电状态值的差值。
7、利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，根据所有时刻电池的实际容量和所有时刻电池容量保持率，刻实时跟踪市场上动力电池容量，评估电池寿命，检测电池的寿命，并为研究电池寿命规律提供有效支撑，电池容量保持率表示为：
R＝C2/C0
其中，R为电池容量保持率，C2为电池的实际容量，C0为电池的额定容量。
本发明还提供了一种基于大数据的车辆性能检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)、充电开始时，电池管理系统发送充电开始信号Sstart。
2)、电池管理系统上传充电过程中电池电压电池管理系统上传充电过程中电池电压、电流、SOC、温度等关键信息，存储于后台数据库；实时采集影响车辆性能的因素，所述因素包括车辆行驶时间、行驶里程、行驶区域、行驶过程中的温度及驾驶员的驾驶习惯，存储于后台数据库。
3)、充电结束，电池管理系统发送充电结束信号Send。
4)、监控平台实时上传、记录所有车辆充电信息(Sstart至Send区间内)及相关数据，存储于后台大数据库。
5)、若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态分别满足第一设定阈值和第二设定阈值，电池温度满足第三设定阈值，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量，并存储于后台大数据库，其中，第一设定阈值范围为小于30％；第二设定阈值为100％；第三设定阈值为电池最高温度低于35℃或最低温度高于0℃，如若不符合则根据温度进行修正计算，电池的充电容量计算公式表示为：
其中，C1为电池的充电容量，t1和t2分别对应充电开始和充电结束的时刻，I为充电过程中的电池电流。
6)、利用上述差值和电池的充电容量计算电池的实际容量，并存储于后台大数据库，电池的实际容量表示为：
C2＝C1/X
其中，C2为电池的实际容量，C1为电池的充电容量，X为充电结束时电池的荷电状态值与充电开始时电池的荷电状态值的差值。
7)、利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，并存储于后台大数据库，判断影响车辆性能的因素与对应车辆电池容量保持率之间的关系，进一步检测车辆的性能，电池容量保持率表示为：
R＝C2/C0
其中，R为电池容量保持率，C2为电池的实际容量，C0为电池的额定容量。
本发明的基于大数据的车辆性能检测方法的步骤7)中，影响车辆性能的因素包括车辆行驶时间、行驶里程、行驶区域以及行驶过程中的温度等，比如研究不同车辆的行驶时间与对应车辆电池容量保持率之间的关系，通过记录车辆行驶时间、对应不同行驶时间下的电池容量保持率，根据这些数据可以绘制曲线，通过对大数据挖掘以及大数据分析，分析不同车辆的行驶时间与电池容量保持率的相互之间的影响，为车辆编写操作使用规程，为不同车辆的使用性能的研究提供了支持。
本发明还提供了一种电池寿命检测系统，包括参数记录单元、电池的充电容量计算单元、电池的实际容量计算单元及电池寿命检测单元。
其中，参数记录单元：用于实时记录电池充电开始到充电结束之间的充电时间内电池的电流、电池荷电状态及温度参数，电池荷电状态包括充电开始时的电池荷电状态和充电结束时的电池荷电状态；
电池的充电容量计算单元：用于若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态及电池温度分别满足设定条件，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量；
电池的实际容量计算单元：用于利用差值和电池的充电容量计算电池的实际容量；
电池寿命检测单元：用于利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，根据电池的实际容量和电池容量保持率，检测电池的寿命。
本发明还提供了一种基于大数据的车辆性能检测系统，包括参数记录单元、电池的充电容量计算单元、电池的实际容量计算单元及电池寿命检测单元。
其中，参数记录单元：用于实时记录电池充电开始到充电结束的一段时间内电池的电流、电池荷电状态及温度参数，电池荷电状态包括充电开始时的电池荷电状态和充电结束时的电池荷电状态；
电池的充电容量计算单元用于若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态及电池温度分别满足设定条件，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量；
电池的实际容量计算单元用于利用差值和电池的充电容量计算电池的实际容量；
车辆性能检测单元用于利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，并存储于后台大数据库，判断影响车辆性能的因素与对应车辆电池容量保持率之间的关系，进一步检测车辆的性能。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电池寿命检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)实时记录电池充电开始到充电结束之间的充电时间内电池的电压、电流、电池荷电状态及温度参数，所述电池荷电状态包括充电开始时的电池荷电状态和充电结束时的电池荷电状态；
2)若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态及电池温度分别满足设定条件，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量；
3)利用所述差值和电池的充电容量计算电池的实际容量；
4)利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，根据电池的实际容量和电池容量保持率，检测电池的寿命。
2.根据权利要求1所述的电池寿命检测方法，其特征在于，充电开始时的荷电状态满足的条件范围为小于30％；充电结束时的荷电状态满足的条件为100％；电池温度满足的条件范围为电池最高温度低于35℃或最低温度高于0℃。
3.根据权利要求1所述的电池寿命检测方法，其特征在于，所述电池的实际容量表示为：
C2＝C1/X
其中，C2为电池的实际容量，C1为电池的充电容量，X为充电结束时电池的荷电状态值与充电开始时电池的荷电状态值的差值。
4.根据权利要求1所述的电池寿命检测方法，其特征在于，所述电池容量保持率表示为：
R＝C2/C0
其中，R为电池容量保持率，C2为电池的实际容量，C0为电池的额定容量。
5.一种基于大数据的车辆性能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)实时记录电池充电开始到充电结束之间的充电时间内电池的电压、电流、电池荷电状态及温度参数，所述电池荷电状态包括充电开始时的电池荷电状态和充电结束时的电池荷电状态，并存储于后台大数据库；实时采集影响车辆性能的因素，所述因素包括车辆行驶时间、行驶里程、行驶区域、行驶过程中的温度及驾驶员的驾驶习惯；
2)若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态及电池温度分别满足设定条件，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量，并存储于后台大数据库；
3)利用所述差值和电池的充电容量计算电池的实际容量，并存储于后台大数据库；
4)利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，并存储于后台大数据库，判断影响车辆性能的因素与对应车辆电池容量保持率之间的关系，进一步检测车辆的性能。
6.根据权利要求5所述的基于大数据的车辆性能检测方法，其特征在于，充电开始时的荷电状态满足的条件范围为小于30％；充电结束时的荷电状态满足的条件为100％；电池温度满足的条件范围为电池最高温度低于35℃或最低温度高于0℃。
7.根据权利要求5所述的基于大数据的车辆性能检测方法，其特征在于，所述电池的实际容量表示为：
C2＝C1/X
其中，C2为电池的实际容量，C1为电池的充电容量，X为充电结束时电池的荷电状态值与充电开始时电池的荷电状态值的差值。
8.根据权利要求5所述的基于大数据的车辆性能检测方法，其特征在于，所述电池容量保持率表示为：
R＝C2/C0
其中，R为电池容量保持率，C2为电池的实际容量，C0为电池的额定容量。
9.一种电池寿命检测系统，其特征在于，在电池管理装置中包括执行以下步骤指令的单元：
参数记录单元：用于实时记录电池充电开始到充电结束之间的充电时间内电池的电压、电流、电池荷电状态及温度参数，所述电池荷电状态包括充电开始时的电池荷电状态和充电结束时的电池荷电状态；
电池的充电容量计算单元：用于若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态分别满足第一设定阈值和第二设定阈值，电池温度满足第三设定阈值，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量；
电池的实际容量计算单元：用于利用所述差值和电池的充电容量计算电池的实际容量；
电池寿命检测单元：用于利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，根据电池的实际容量和电池容量保持率，检测电池的寿命。
10.一种基于大数据的车辆性能检测系统，其特征在于，在电池管系统装置中包括执行以下步骤指令的单元：
参数记录单元：用于实时记录电池充电开始到充电结束之间的充电时间内电池的电压、电流、电池荷电状态及温度参数，所述电池荷电状态包括充电开始时的电池荷电状态和充电结束时的电池荷电状态；实时采集影响车辆性能的因素，所述因素包括车辆行驶时间、行驶里程、行驶区域、行驶过程中的温度及驾驶员的驾驶习惯；
电池的充电容量计算单元：用于若充电开始时的荷电状态、充电结束时的荷电状态及电池温度分别满足设定条件，则计算充电结束时的荷电状态值与电池开始时的荷电状态值的差值，并通过安时积分法计算电池的充电容量；
电池的实际容量计算单元：用于利用所述差值和电池的充电容量计算电池的实际容量；
车辆性能检测单元：用于利用电池的实际容量和电池的额定容量计算电池容量保持率，并存储于后台大数据库，判断影响车辆性能的因素与对应车辆电池容量保持率之间的关系，进一步检测车辆的性能。
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