CN111044905A - 数据确定方法及装置 - Google Patents

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陈振
李卓群
潘鸣宇
李香龙
孙舟
袁小溪
张宝群
王伟贤
及洪泉
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Abstract

本发明公开了一种数据确定方法及装置。其中，该方法包括：获取电池的应力数据，其中，上述应力数据为影响上述电池的电池衰减速率的数据；基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据。本发明解决了现有技术中无法有效确定电池寿命衰减数据的技术问题。

Description

数据确定方法及装置
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种数据确定方法及装置。
背景技术
由于电池的使用环境条件或使用模式中的许多因素相互作用产生的不同的老化效应，导致电池的老化和退化过程十分复杂，由于电池老化和退化过程中不依赖于相同的影响条件，使得识别电池的寿命衰减状态成为一项困难的任务，因此，建立识别电池老化和退化的机制以确定寿命衰减状态是非常重要且具挑战性的，多年来引起许多研究人员不懈的探索。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种数据确定方法及装置，以至少解决现有技术中无法有效确定电池寿命衰减数据的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种数据确定方法，包括：获取电池的应力数据，其中，上述应力数据为影响上述电池的电池衰减速率的数据；基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据。
进一步地，上述应力数据包括以下至少之一：充电倍率、充电截止电压、放电倍率、放电截止电压和环境温度；上述电池寿命衰减模型包括：二次多项式统计学模型和经验模型，上述经验模型还至少用于反映上述电池衰减速率与电池所处环境温度之间的关系。
进一步地，在上述应力数据为多个的情况下，基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，包括：确定与各个上述应力数据对应的各个应力水平，并基于二次回归正交法对上述各个应力水平进行组合；在目标温度环境下，在充放电设备中对上述电池进行各应力水平组合下的充放电测试，并在循环执行预定次数的上述充放电测试后，采用阻抗谱测试仪对测试后的上述电池进行内阻标定和容量标定，得到测试结果；基于上述测试结果建立上述电池寿命衰减模型。
进一步地，若上述电池寿命衰减模型为上述经验模型，基于上述测试结果建立上述电池寿命衰减模型，包括：确定预设的基于阿伦尼乌斯公式的待拟合经验模型；将上述测试结果作为待拟合参数代入上述待拟合经验模型进行拟合运算，得到上述经验模型。
进一步地，依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据，包括：确定上述电池的电池数据，其中，上述电池数据包括以下至少之一：电池容量数据、电阻阻抗数据；依据上述电池寿命衰减模型对上述电池数据进行分析，得到分析结果；基于上述分析结果确定上述寿命衰减数据。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种数据确定装置，包括：获取模块，用于获取电池的应力数据，其中，上述应力数据为影响上述电池的电池衰减速率的数据；建立模块，用于基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；确定模块，用于依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据。
进一步地，上述应力数据包括以下至少之一：充电倍率、充电截止电压、放电倍率、放电截止电压和环境温度；上述电池寿命衰减模型包括：二次多项式统计学模型和经验模型，上述经验模型还至少用于反映上述电池衰减速率与电池所处环境温度之间的关系。
进一步地，在上述应力数据为多个的情况下，上述建立模块包括：确定单元，用于确定与各个上述应力数据对应的各个应力水平，并基于二次回归正交法对上述各个应力水平进行组合；处理单元，用于在目标温度环境下，在充放电设备中对上述电池进行各应力水平组合下的充放电测试，并在循环执行预定次数的上述充放电测试后，采用阻抗谱测试仪对测试后的上述电池进行内阻标定和容量标定，得到测试结果；建立单元，用于基于上述测试结果建立上述电池寿命衰减模型。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，上述存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述存储介质所在设备执行任意一项上述的数据确定方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行任意一项上述的数据确定方法。
在本发明实施例中，通过获取电池的应力数据，其中，上述应力数据为影响上述电池的电池衰减速率的数据；基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据，达到了有效确定电池寿命衰减数据的目的，从而实现了提高监测电池的老化和退化过程的有效性的技术效果，进而解决了现有技术中无法有效确定电池寿命衰减数据的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种数据确定方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种可选的数据确定方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的一种可选的数据确定方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的一种数据确定装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种数据确定方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种数据确定方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，获取电池的应力数据，其中，上述应力数据为影响上述电池的电池衰减速率的数据；
步骤S104，基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；
步骤S106，依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据。
在本发明实施例中，通过获取电池的应力数据，其中，上述应力数据为影响上述电池的电池衰减速率的数据；基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据，达到了有效确定电池寿命衰减数据的目的，从而实现了提高监测电池的老化和退化过程的有效性的技术效果，进而解决了现有技术中无法有效确定电池寿命衰减数据的技术问题。
在一种可选的实施例中，上述应力数据包括以下至少之一：充电倍率、充电截止电压、放电倍率、放电截止电压和环境温度；上述电池寿命衰减模型包括：二次多项式统计学模型和经验模型，上述经验模型还至少用于反映上述电池衰减速率与电池所处环境温度之间的关系。
作为一种可选的实施例，影响电池的寿命衰减的两个主要影响因素：容量衰减和阻抗升高，这两种现象的化学原因不同，也即影响电池的寿命衰减因素存在非线性依赖性，并且，电池的性能损失是由各种依赖于电极材料的物理机制造成的，即可以是机械的，也可以是化学的。
在本申请实施例中，在基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型之后，可以确定上述电池的电池数据，并依据上述电池寿命衰减模型对上述电池数据进行分析，得到分析结果；进而基于该分析结果确定上述寿命衰减数据。
在一种可选的实施例中，图2是根据本发明实施例的一种可选的数据确定方法的流程图，如图2所示，在上述应力数据为多个的情况下，基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，包括：
步骤S202，确定与各个上述应力数据对应的各个应力水平，并基于二次回归正交法对上述各个应力水平进行组合；
步骤S204，在目标温度环境下，在充放电设备中对上述电池进行各应力水平组合下的充放电测试，并在循环执行预定次数的上述充放电测试后，采用阻抗谱测试仪对测试后的上述电池进行内阻标定和容量标定，得到测试结果；
步骤S206，基于上述测试结果建立上述电池寿命衰减模型。
作为一种可选的实施例，由于不同的应力数据对应不同的应力水平，可以确定与各个上述应力数据对应的各个应力水平，并基于二次回归正交法对上述各个应力水平进行组合。例如，以上述电池为磷酸铁锂的18650电池、目标温度为25℃恒温、充放电设备为Chroma电池充放电设备为例，可以对磷酸铁锂的18650电池在25℃恒温环境下，于Chroma电池充放电设备中进行了各应力组合下的充放电测试，并在循环执行预定次数(例如，50次)的上述充放电测试后，对从充放电设备中取出的上述电池，使用阻抗谱测试仪进行内阻的内阻标定和容量标定。
可选的，上述充放电测试可以为重复性RPT测试，例如，对处于满电态的电池采用0.5℃进行10％额定容量的阶段性放电，两个放电阶段之间的休息时间可以为10min。最后执行的放电阶段为恒压放电，截止电流为0.22℃，用于标定当前循环下的热力学容量；最后通过对测试结果进行分析以建立该电池寿命衰减模型。
作为一种可选的实施例，为了消除各个应力组合下单次循环的实际容量和平均电压差异带来的影响，本申请实施例中可以使用等效循环次数来表征电池的工作能力：
Figure BDA0002304869240000051
其中，Neq为等效循环数，Whthrough为累计能量值。
作为一种可选的实施例，本申请实施例可以采用二次多项式模型构建各个应力数据与电池衰减速率之间的关系：
Figure BDA0002304869240000052
其中，xi为各个归一化和无量纲化的应力指标。
Figure BDA0002304869240000053
T为环境温度，C1为充电倍率，C2为放电倍率，V1为充电截止电压，V2为放电截止电压。
在一种可选的实施例中，若上述电池寿命衰减模型为上述经验模型，基于上述测试结果建立上述电池寿命衰减模型，包括：
步骤S302，确定预设的基于阿伦尼乌斯公式的待拟合经验模型；
步骤S304，将上述测试结果作为待拟合参数代入上述待拟合经验模型进行拟合运算，得到上述经验模型。
作为一种可选的实施例，本申请实施例可以采用Arrhenius形式的经验模型，以至少用于反映所述电池衰减速率与电池所处环境温度之间的关系。
在本申请实施例中，由于电池衰减速率和电池所处环境温度成Arrhenius关系，其原因归结于负极SEI膜的增长，即电池在老化初期的主要衰减原因是SEI膜所致。本质是电解液和可嵌入锂离子之间的副反应产物，故SEI膜生长速率取决于电解液在负极表面上的分解速率：
Figure BDA0002304869240000061
在本申请一种可选的实施例中，通过对应力因子与衰减速率的相关性分析，剔除了放电截止电压。充电倍率和充电截止电压主要影响电池过电势和负极电势，从而影响副反应发生的难易程度，所以其影响反映在Arrhenius中的活化能E0中。放电倍率影响负极表面锂离子的浓度，所以其影响反应在系数A中。
Figure BDA0002304869240000062
A＝A0+b·C2；
其中，
Figure BDA0002304869240000063
为标准活化能，Ea为通过应力因子修正后的活化能。所以结合了应力因子的经验模型修正如下：
Figure 1
其中，A0、b、c均为待拟合参数，将实验数据集带入该经验模型实现拟合，得出最终经验模型为：
Figure 2
在一种可选的实施例中，图3是根据本发明实施例的一种可选的数据确定方法的流程图，如图3所示，依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据，包括：
步骤S402，确定上述电池的电池数据，其中，上述电池数据包括以下至少之一：电池容量数据、电阻阻抗数据；
步骤S404，依据上述电池寿命衰减模型对上述电池数据进行分析，得到分析结果；
步骤S406，基于上述分析结果确定上述寿命衰减数据。
作为一种可选的实施例，影响电池的寿命衰减的两个主要影响因素：容量衰减和阻抗升高，这两种现象的化学原因不同，也即影响电池的寿命衰减因素存在非线性依赖性，并且，电池的性能损失是由各种依赖于电极材料的物理机制造成的，即可以是机械的，也可以是化学的。
在本申请实施例中，在基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型之后，可以确定上述电池的电池容量数据和/或电阻阻抗数据，并依据上述电池寿命衰减模型对上述电池容量数据和/或电阻阻抗数据进行分析，得到分析结果；进而基于该分析结果确定上述寿命衰减数据。
实施例2
根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述数据确定方法的装置实施例，图4是根据本发明实施例的一种数据确定装置的结构示意图，如图4所示，上述数据确定装置，包括：获取模块40、建立模块42和确定模块44，其中:
获取模块40，用于获取电池的应力数据，其中，上述应力数据为影响上述电池的电池衰减速率的数据；建立模块42，用于基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；确定模块44，用于依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据。
在一种可选的实施例中，上述应力数据包括以下至少之一：充电倍率、充电截止电压、放电倍率、放电截止电压和环境温度；上述电池寿命衰减模型包括：二次多项式统计学模型和经验模型，上述经验模型还至少用于反映上述电池衰减速率与电池所处环境温度之间的关系。
在一种可选的实施例中，在上述应力数据为多个的情况下，上述建立模块包括：确定单元，用于确定与各个上述应力数据对应的各个应力水平，并基于二次回归正交法对上述各个应力水平进行组合；处理单元，用于在目标温度环境下，在充放电设备中对上述电池进行各应力水平组合下的充放电测试，并在循环执行预定次数的上述充放电测试后，采用阻抗谱测试仪对测试后的上述电池进行内阻标定和容量标定，得到测试结果；建立单元，用于基于上述测试结果建立上述电池寿命衰减模型。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，例如，对于后者，可以通过以下方式实现：上述各个模块可以位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的方式位于不同的处理器中。
此处需要说明的是，上述获取模块40、建立模块42和确定模块44对应于实施例 1中的步骤S102至步骤S106，上述模块与对应的步骤所实现的实例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以运行在计算机终端中。
需要说明的是，本实施例的可选或优选实施方式可以参见实施例1中的相关描述，此处不再赘述。
上述的数据确定装置还可以包括处理器和存储器，上述获取模块40、建立模块42和确定模块44等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元，上述内核可以设置一个或以上。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
根据本申请实施例，还提供了一种存储介质实施例。可选地，在本实施例中，上述存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述存储介质所在设备执行上述任意一种数据确定方法。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中，上述存储介质包括存储的程序。
可选地，在程序运行时控制存储介质所在设备执行以下功能：获取电池的应力数据，其中，上述应力数据为影响上述电池的电池衰减速率的数据；基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据。
根据本申请实施例，还提供了一种处理器实施例。可选地，在本实施例中，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述任意一种数据确定方法。
本申请实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：获取电池的应力数据，其中，上述应力数据为影响上述电池的电池衰减速率的数据；基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取电池的应力数据，其中，上述应力数据为影响上述电池的电池衰减速率的数据；基于上述应力数据建立上述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；依据上述电池寿命衰减模型确定上述电池的寿命衰减数据。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数据确定方法，其特征在于，包括：
获取电池的应力数据，其中，所述应力数据为影响所述电池的电池衰减速率的数据；
基于所述应力数据建立所述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；
依据所述电池寿命衰减模型确定所述电池的寿命衰减数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述应力数据包括以下至少之一：充电倍率、充电截止电压、放电倍率、放电截止电压和环境温度；所述电池寿命衰减模型包括：二次多项式统计学模型和经验模型，所述经验模型还至少用于反映所述电池衰减速率与电池所处环境温度之间的关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述应力数据为多个的情况下，基于所述应力数据建立所述电池的电池寿命衰减模型，包括：
确定与各个所述应力数据对应的各个应力水平，并基于二次回归正交法对所述各个应力水平进行组合；
在目标温度环境下，在充放电设备中对所述电池进行各应力水平组合下的充放电测试，并在循环执行预定次数的所述充放电测试后，采用阻抗谱测试仪对测试后的所述电池进行内阻标定和容量标定，得到测试结果；
基于所述测试结果建立所述电池寿命衰减模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述电池寿命衰减模型为所述经验模型，基于所述测试结果建立所述电池寿命衰减模型，包括：
确定预设的基于阿伦尼乌斯公式的待拟合经验模型；
将所述测试结果作为待拟合参数代入所述待拟合经验模型进行拟合运算，得到所述经验模型。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述电池寿命衰减模型确定所述电池的寿命衰减数据，包括：
确定所述电池的电池数据，其中，所述电池数据包括以下至少之一：电池容量数据、电阻阻抗数据；
依据所述电池寿命衰减模型对所述电池数据进行分析，得到分析结果；
基于所述分析结果确定所述寿命衰减数据。
6.一种数据确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取电池的应力数据，其中，所述应力数据为影响所述电池的电池衰减速率的数据；
建立模块，用于基于所述应力数据建立所述电池的电池寿命衰减模型，该电池寿命衰减模型至少用于反映应力数据与电池衰减速率之间的关系；
确定模块，用于依据所述电池寿命衰减模型确定所述电池的寿命衰减数据。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述应力数据包括以下至少之一：充电倍率、充电截止电压、放电倍率、放电截止电压和环境温度；所述电池寿命衰减模型包括：二次多项式统计学模型和经验模型，所述经验模型还至少用于反映所述电池衰减速率与电池所处环境温度之间的关系。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述应力数据为多个的情况下，所述建立模块包括：
确定单元，用于确定与各个所述应力数据对应的各个应力水平，并基于二次回归正交法对所述各个应力水平进行组合；
处理单元，用于在目标温度环境下，在充放电设备中对所述电池进行各应力水平组合下的充放电测试，并在循环执行预定次数的所述充放电测试后，采用阻抗谱测试仪对测试后的所述电池进行内阻标定和容量标定，得到测试结果；
建立单元，用于基于所述测试结果建立所述电池寿命衰减模型。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至5中任意一项所述的数据确定方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至5中任意一项所述的数据确定方法。
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