CN109494420B - 一种延长动力电池寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

一种延长动力电池寿命的方法，包括如下步骤：根据电池包充电电压设置对应的最大能量值和基本能量值；采集一定时间阈值内的电池用量数据；根据所述电池用量数据生成能量数据曲线；对比所述能量数据曲线中的最大历史能量值与所述基本能量值，并根据比对结果设定充电截止电压。本发明是一种智能充电方法，从电池的工作区间着手，不需要增加额外的硬件成本，可以明显延长电池的循环寿命。

Description

一种延长动力电池寿命的方法
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，特别是一种可以提升动力电池寿命的延长动力电池寿命的方法。
背景技术
动力电池造价高、寿命短是影响电动汽车推广应用的一个重要因素，因此如何提升动力电池的寿命是一个非常重要的课题。
影响电池寿命的因素很多，包括充放电倍率、放电深度、环境温度、电池工作区间等等。然而想要降低放电倍率、放电深度对电池寿命的伤害，就必须选用容量更大的电池或性能更优的电芯，环境温度更是难以改变，只能通过优秀的热管理系统去降低环境温度对电池的负面作用。而上述这些措施都必然会增加高压电池的制造成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种延长动力电池寿命的方法，从电池的工作区间着手，不需要增加额外的硬件成本，可以明显延长电池的循环寿命。
为了实现上述目的，本发明提供了一种延长动力电池寿命的方法，其中，包括如下步骤：
S100、根据电池包充电电压设置对应的最大能量值和基本能量值；
S200、采集一定时间阈值内的电池用量数据；
S300、根据所述电池用量数据生成能量数据曲线；
S400、对比所述能量数据曲线中的最大历史能量值与所述基本能量值，并根据比对结果设定充电截止电压。
上述的延长动力电池寿命的方法，其中，所述最大能量值对应于所述电池包充满电时的电压，所述基本能量值对应于所述电池包的基本充电电压。
上述的延长动力电池寿命的方法，其中，所述最大能量值为50KWh，所述基本能量值为40KWh。
上述的延长动力电池寿命的方法，其中，若所述能量数据曲线中最大历史能量值小于所述基本能量值，则设定所述充电截止电压为基本充电电压。
上述的延长动力电池寿命的方法，其中，若所述能量数据曲线中最大历史能量值等于所述最大能量值，则设定所述充电截止电压为所述电池包充满电时的电压。
上述的延长动力电池寿命的方法，其中，若所述能量数据曲线中最大历史能量值大于所述基本能量值且小于所述最大能量值，则在所述基本能量值与最大能量值之间设置多个标定量，并根据所述能量数据曲线计算对应每个所述标定量的能量需求概率。
上述的延长动力电池寿命的方法，其中，若所述能量需求概率小于所述标定量，则设定所述充电截止电压为所述电池包对应所述标定量的电压。
本发明的技术效果在于：
本发明是一种智能充电方法，从电池的工作区间着手，不需要增加额外的硬件成本，可以明显延长电池的循环寿命。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为第一种能量数据曲线；
图2为第二种能量数据曲线；
图3为第三种能量数据曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
电池的过充和过放在很大程度上会影响电池的寿命，表1给出了现有技术中典型的锂电池循环寿命与充电截止电压的关系。可见，在其它条件一致的情况下，锂离子电池充电至4.0V与充电至4.2V相比，电池循环寿命提高了3倍还多，由此可知，适当降低充电截止电压对电池寿命有明显的提升。
表1充电截止电压与电池循环寿命的关系
序号 充电截止电压(V) 电池循环寿命(次)
1 4.0 1600
2 4.1 1200
3 4.2 500
4 4.3 200
5 4.4 100
本发明从充电的角度出发，通过计算最优的充电截止电压，保证电池始终在最优的区间内工作，实现提升电池寿命的目的。
本发明的延长动力电池寿命的方法，包括如下步骤：
步骤S100、根据电池包充电电压设置对应的最大能量值和基本能量值；
步骤S200、采集一定时间阈值内的电池用量数据；
步骤S300、根据所述电池用量数据生成能量数据曲线；
步骤S400、对比所述能量数据曲线中的最大历史能量值与所述基本能量值，并根据比对结果设定充电截止电压。
其中，所述最大能量值对应于所述电池包充满电时的电压，所述基本能量值对应于所述电池包的基本充电电压。本实施例中，所述最大能量值优选为50KWh，所述基本能量值优选为40KWh。
其中，若所述能量数据曲线中最大历史能量值小于所述基本能量值，则设定所述充电截止电压为基本充电电压。若所述能量数据曲线中最大历史能量值接近或等于所述最大能量值，则设定所述充电截止电压为所述电池包充满电时的电压。若所述能量数据曲线中最大历史能量值大于所述基本能量值且小于所述最大能量值，则在所述基本能量值与最大能量值之间设置多个标定量，并根据所述能量数据曲线计算对应每个所述标定量的能量需求概率。若所述能量需求概率小于所述标定量，则设定所述充电截止电压为所述电池包对应所述标定量的电压。
需要说明的是，充电截止电压下降意味着可用能量将减少，即续驶里程变短，有可能影响用户出行；另一方面，充电截止电压过低可能造成电池长期工作在亏电状态，同样会对电池寿命造成严重伤害。因此是否降低充电截止电压及降低多少是有效提高电池寿命且不影响使用效果的技术关键所在。
根据电池特性可知，充电截止电压与电池包能量之间存在对应关系。本发明假定电池包充满电时的电压为V_max，所含能量为E_max(50KWh)；当电池包充至V_basic时，所含能量为E_basic(40KWh)，此时电池包寿命得到明显提升；而当充电终止电压继续降低时，电池寿命提升不再明显。
下面以具体实施例对本发明予以进一步说明。基于对用户历史出行数据的分析，用户对能量的需求具有一定的规律性，即存在可预测性。通常电动车用户可以分为三类，图1至图3分别反映了三类典型用户对能量的不同需求。图中曲线基于用户最近一个月的出行数据，横坐标表示每次出行所需的能量，纵坐标表示1个月内消耗该能量的统计概率。E_max和E_basic与上文一致，即电池包充满电时的电压为V_max，所含能量为E_max(50KWh)；当电池包充至V_basic时，所含能量为E_basic(40KWh)。
参见图1，图1为第一种能量数据曲线。若所述能量数据曲线中最大历史能量值小于所述基本能量值，则设定所述充电截止电压为基本充电电压。这种情况下对能量需求较少，这类用户的最大能量需求E1_max小于E_basic，因此只需将充电截止电压设定为V_basic，既可完全满足该类用户对能量的需求，又可以有效延长电池寿命。
参见图2，图2为第二种能量数据曲线。若所述能量数据曲线中最大历史能量值大于所述基本能量值且小于所述最大能量值，则在所述基本能量值与最大能量值之间设置多个标定量，并根据所述能量数据曲线计算对应每个所述标定量的能量需求概率。若所述能量需求概率小于所述标定量，则设定所述充电截止电压为所述电池包对应所述标定量的电压。这种情况反映了大多数人对电池能量的需求，即一部分出行的能量需求低于E_basic，另一部分能量需求高于E_basic。此时需要具体分析存在于E_basic和E_max之间的数据。
针对这种情况，例如可以运用下方的表格做进一步统计。表中“概率小计”指当充电至该值时有多大概率不能满足用户出行。例如：P40表示当电池充电池40KWh时，对于用户下次出行，将可能有“P40”的概率不满足用户能量需求。
表2用户能量消耗与电池寿命
能量消耗 40KWh(E_basic) 41KWh 42KWh …. 50KWh(E_max)
循环寿命 1500 800 500 100
发生频率 10％ 7％ 5％ …. 2％
概率小计 P40＝7％+5％+….+2％ P41＝5％+….+2％ P42＝….+2％ …. P50＝0
据此，最终的充电目标可设定如下：
如果P40<Limit40(即可以满足用户的大部分出行需求)，则将电池充至40KWh，否则进行下一步操作；
如果P41<Limit41，则将电池充至41KWh，否则进行下一步操作；
如果P42<Limit42，则将电池充至42KWh，否则进行下一步操作；
……
如果P49<Limit49，则将电池充至49KWh，否则进行下一步操作；
将电池充至满电50KWh。
以上Limit40等均为标定量，取较大值时，则偏向于保护电池；取较小值时，则更偏向于满足用户能量需求。
参见图3，图3为第三种能量数据曲线。若所述能量数据曲线中最大历史能量值接近或等于所述最大能量值，则设定所述充电截止电压为所述电池包充满电时的电压。这种情况对能量的需求集中在E_max附近，即该类用户对电池能量有着强烈的需求，因此为了优先满足用户对能量的需求，对此类用户不再进行充电上的优化，设定所述充电截止电压为所述电池包充满电时的电压。
相对于相应技术，本发明具有如下优点：
1、本发明通过降低充电截止电压来提升电池的循环寿命；
2、从用户出行历史数据出发，将用户分为三类，针对用户对电池能量的不同需求分别采用不同的充电策略；
3、对电池循环寿命和用户能量需求两个矛盾点综合考虑，得出最优的解决方案。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种延长动力电池寿命的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、根据电池包充电电压设置对应的最大能量值和基本能量值；
S200、采集一定时间阈值内的电池用量数据；
S300、根据所述电池用量数据生成能量数据曲线；
S400、对比所述能量数据曲线中的最大历史能量值与所述基本能量值，并根据比对结果设定充电截止电压；
其中，若所述能量数据曲线中最大历史能量值大于所述基本能量值且小于所述最大能量值，则在所述基本能量值与最大能量值之间设置多个第一标定量，并根据所述能量数据曲线计算对应每个所述第一标定量的能量需求概率；
其中，所述最大能量值对应于所述电池包充满电时的电压，所述基本能量值对应于所述电池包的基本充电电压；
若所述能量需求概率小于第二标定量，则设定所述充电截止电压为所述电池包对应所述第二标定量时的电压。
2.如权利要求1所述的延长动力电池寿命的方法，其特征在于，所述最大能量值为50KWh，所述基本能量值为40KWh。
3.如权利要求1或2所述的延长动力电池寿命的方法，其特征在于，若所述能量数据曲线中最大历史能量值小于所述基本能量值，则设定所述充电截止电压为基本充电电压。
4.如权利要求1或2所述的延长动力电池寿命的方法，其特征在于，若所述能量数据曲线中最大历史能量值等于所述最大能量值，则设定所述充电截止电压为所述电池包充满电时的电压。
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