CN110703118A

CN110703118A - 一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法

Info

Publication number: CN110703118A
Application number: CN201810644903.1A
Authority: CN
Inventors: 徐金龙; 李群; 陈娟; 吴宁宁; 刘建红
Original assignee: CITIC Guoan Mengguli Power Technology Co Ltd
Current assignee: RiseSun MGL New Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2020-01-17
Anticipated expiration: 2038-06-21
Also published as: CN110703118B

Abstract

本发明公开了一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法，其特征在于，包括以下步骤，1)、车辆运行时刻表提取：获取车辆每天的工作时段和搁置时段；2)、某地区实际工况数据采集：通过电动汽车管理系统实时采集该地区不同车辆的电池运行信息；3)、电压和SOC提取：根据车载运行数据提取电池的工作电压范围和SOC范围；4)、车载运行电流提取步骤：提取该地区电池单位时间的吞吐量；将运行电流分段，提取各段运行电流出现的频次；结合所述吞吐量和所述频次获得单位时间内的运行电流谱图；5)、搁置和运行温度的提取步骤：获取该地区电池所处环境温度作为电池搁置温度，根据车辆运行的温升与初始温度的关系计算运行温度。

Description

一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法

技术领域

本发明涉及动力电池运行工况的提取方法，尤其涉及一种基于某地区的环境温度和车辆运行状况的提取方法。

背景技术

随着电动汽车市场的发展，电动汽车的销量逐年攀升，而关于运行车辆上车载电池的寿命预测却没有可靠的方法，如果能提出一个有效的车载电池寿命的预测方法，将在电池维护与质保方面为电池企业提供指导。

目前关于电池寿命的研究主要集中在实验室寿命部分，包括搁置寿命、循环寿命和工况寿命的寿命模型建立。车载电池寿命预测方面目前最常见的是提取某一实际运行工况，在实验室中进行该工况的寿命实验。而该方法的缺点是适用范围窄，由于电动汽车在运行时，车载电池的电流为脉冲形式，且运行工况与路况、温度均有关，所以提取实际工况片段代替该地区的普适性工况偏差会较大。另一种适用范围较广的车载电池寿命预测的思路为，根据车载数据提取电流、电压、温度等寿命影响因子的数据并代入实验室寿命模型中，预测电池的剩余寿命。

实验室模型运用到实际车载电池寿命预测时需要解决以下问题：车辆运行时电流为脉冲状态且电池的运行温度和搁置温度为时刻变化的，将电流和温度的数据转换为能代入实验室模型的标准数据是车辆寿命预测的前提。因此，本专利制定了通过统计大量某地区实际工况来提取该地区普适性电池运行工况的方法，使提取的工况数据可直接代入到实验室寿命模型中对该地区的电池寿命进行预测。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是，针对车载电池寿命预测的问题，本发明提供一种地区普适性电池运行工况提取的方法。

(二)技术方案

实现本发明目的的技术方案为：

工况提取包括以下步骤，包括步骤：

1)、车辆运行时刻表提取：获取车辆每天的工作时段和搁置时段；

2)、某地区实际工况数据采集：通过电动汽车管理系统实时采集该地区不同车辆的电池运行信息；

3)、电压和SOC提取：根据车载运行数据提取电池的工作电压范围和SOC范围；

4)、车载运行电流提取步骤：提取该地区电池单位时间的吞吐量；将运行电流分段，提取各段运行电流出现的频次；结合所述吞吐量和所述频次获得单位时间内的运行电流谱图；

5)、搁置和运行温度的提取步骤：获取该地区电池所处环境温度作为电池搁置温度，根据车辆运行的温升与初始温度的关系计算运行温度。

本发明中，步骤1)，根据车辆运行时刻表和单程运行时间提取车辆的工作时段和搁置时段。

本发明中，步骤2)，系统中每个最小单元需布置一个传感器用于采集电池的运行数据，包括步时间、电压、电流、SOC以及温度，数据采集间隔在0.1～60s范围内，优选为1～10s。

本发明中，步骤3)，根据车载运行数据提取电池的最大最小电压和最高最低SOC。

本发明中，步骤4)，吞吐量为车辆运行时一段时间内的充放电容量，数据时长在0.5～24h范围内，优选为1～12h。需统计一年中的不同月份、不同车辆的单位时间吞吐量，并取平均值作为该地区该月份的单位时间吞吐量。月份选取在2～12个月范围内，优选为3～6个月；车辆数选取在2～20辆范围内，优选为5～10辆。

本发明中，步骤4)，运行电流分段需根据最大运行电流作为上限，对电流段划分2～20个区间，优选为6～10个区间，每个区间用平均电流等效代替，并根据车载数据统计各电流出现频率。

本发明中，步骤4)，单位时间内的运行电流谱图制定，根据单位时间内的吞吐量和电流的出现频率制定电池运行电流谱图，前提是假设电流的顺序对寿命影响可以忽略。

本发明中，步骤5)，结合环境温度和车辆的搁置时段，提取全年车辆搁置时的环境温度作为电池的搁置温度。

本发明中，步骤5)，车辆运行的温升与初始温度的关系，需统计车载数据中的单位时间温升和运行初始温度。

(三)有益效果

本发明的有益效果在于：

本发明中工况的提取方法不仅制定了行驶电流的提取方法，还制定了温度的提取方法，用于寿命预测时更准确；数据提取时分为循环寿命和搁置寿命代入数据的提取，更符合车辆运行的实际情况；且本方法不局限于一条路线，是适用于该地区的普适性工况提取方法。

附图说明

所包含的附图提供了对本发明的进一步理解，并且其并入本说明书并组成本说明书的一部分。附图示出了实施方式，并且与说明共同用于理解本技术的原理。

图1是用于说明工况提取方法的示意图。

图2是用于说明该地区单位时间(h^-1)吞吐量的示意图。

图3是用于说明电流排序的示意图。

图4是用于说明等效工况谱图的示意图。

图5是用于说明单位时间(h^-1)单位吞吐量(Ah^-1)温升与初始温度的关系的示意图。

图6是用于说明运行温度统计的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围

如图1所示，为准确预测车载电池的寿命，本发明提出了一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法。包括以下步骤：

1)、车辆运行时刻表提取包括车辆的运行时刻表、出车次数、单程运行时间、发车间隔，根据上述数据提取车辆的工作时段和搁置时段，从而得到车辆全天的运行和搁置时长。

2)、通过电动汽车管理系统实时采集某地区实际工况数据并保存，保存方式有两种，一是直接保存在跟车电脑中，二是直接将数据上传到车辆运行数据库中。数据采集对象为配备了相同动力系统的同地区不同运行路线和不同运行时段的车辆。

系统中每个最小单元需布置一个传感器用于采集电池的运行数据，包括步时间、电压、电流、SOC以及温度，数据采集间隔在0.1～60s范围内，优选为1～10s。

3)、电压和SOC提取，需根据车载运行数据提取单体电池日常最低最高电压和最大最小SOC，异常情况下的电压和SOC不考虑。

4)、如图2所示，为提取的某地区某一季度多车辆的单位时间吞吐量。吞吐量需统计一年中的不同月份、不同车辆的单位时间吞吐量，不同月份单位时间吞吐量有较大差异，特别是冬天和夏天，所以需对不同月份的数据进行提取，月份选取在2～12个月范围内，优选为3～6个月；车辆数选取在2～20辆范围内，优选为5～10辆。统计数据后除去异常过高过低值后取平均值作为该月份的单位时间吞吐量，温度相近的月份可用一个月的数据代替。

行车过程中电流为脉冲形式，需将运行电流分段，并提取各段运行电流出现的频次，再结合单位时间的吞吐量，从而获得单位时间内的运行电流谱图。运行电流分段需根据最大运行电流作为上限，对电流段划分2～20个区间，优选为6～10个区间，每个区间用平均电流等效代替，并根据车载数据统计各电流出现频率。

如图3所示，为了统计每个区间电流的时长，可先将某个季度的电流与相应的步时间进行排序后，再对每个区间的电流时长进行提取，获得单位时间内电流的频率。

如图4所示，根据上述统计的单位时间内的吞吐量和电流的概率可计算出电池静置的时间(车辆运行时，电池可能处于静置状态，特别是混合动力车型)，从而制定电池运行工况(假设电流的顺序对寿命影响可以忽略，只考虑电流的大小和持续时间)，再根据车辆的工作时长提取全年的电流分布。

5)、运行温度的提取分为三个步骤：获取该地区电池所处环境温度；根据车辆运行数据获取温升与初始温度的关系；车辆运行起始温度与温升计算全天的运行温度。

环境温度可根据该地区往年天气预报获取或通过不同时间段车辆运行数据的起始温度获取(可认为车辆在环境中静置4～8h后，电池温度近似为环境温度)。

如图5所示，为某地区单位时间单位吞吐量的温升与初始温度的关系。行车过程中，有电流的情况下，电池温度是持续上升，温升与初始温度和单位时间吞吐量有关。根据车载数据统计，获得温升与初始温度和单位时间吞吐量的关系。

如图6所示，根据车辆的运行时段和环境温度确定车辆初始运行温度，结合初始温度和温升的关系绘制全天的运行温度曲线，将全年的电流分布、运行温度分布、搁置温度、电压和SOC运行范围代入实验室寿命模型中预测该地区的剩余寿命。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)车辆运行时刻表提取：获取车辆每天的工作时段和搁置时段；

2)某地区实际工况数据采集：通过电动汽车管理系统实时采集该地区不同车辆的电池运行信息；

3)电压和SOC提取：根据车载运行数据提取电池的工作电压范围和SOC范围；

4)车载运行电流提取步骤：提取该地区电池单位时间的吞吐量；将运行电流分段，提取各段运行电流出现的频次；结合所述吞吐量和所述频次获得单位时间内的运行电流谱图；

5)搁置和运行温度的提取步骤：获取该地区电池所处环境温度作为电池搁置温度，根据车辆运行的温升与初始温度的关系计算运行温度。

2.根据权利要求1所述的一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法，其特征在于：在步骤1)中，根据车辆运行时刻表和单程运行时间提取车辆的工作时段和搁置时段。

3.根据权利要求1所述的一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法，其特征在于：在步骤2)中，系统中每个最小单元布置一个传感器用于采集电池的运行数据，包括步时间、电压、电流、SOC以及温度，数据采集间隔在0.1～60s范围内。

4.根据权利要求1所述的一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法，其特征在于：在步骤4)中，吞吐量为车辆运行时一段时间内的充放电容量，数据时长在0.5～24h范围内。

5.根据权利要求1所述的一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法，其特征在于：在步骤4)中，运行电流分段需根据最大运行电流作为上限，对电流段划分2～20个区间，每个区间用平均电流等效代替，并根据车载数据统计各电流出现频率。

6.根据权利要求1所述的一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法，其特征在于：在步骤4)中，单位时间内的运行电流谱图制定，根据单位时间内的吞吐量和电流的出现频率制定电池运行电流谱图。

7.根据权利要求1所述的一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法，其特征在于：在步骤5)中，结合环境温度和车辆的搁置时段，提取全年车辆搁置时的环境温度作为电池的搁置温度。

8.根据权利要求1所述的一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法，其特征在于：在步骤5)中，车辆运行的温升与初始温度的关系，包括统计车载数据中的单位时间温升和运行初始温度。

9.根据权利要求1所述的一种用于车载电池寿命预测的该地区普适性电池运行工况提取的方法，其特征在于：在步骤5)中，运行温度的计算需结合工作时环境温度和从工况数据中统计的温升数据，获得每个季度的运行温度。