CN113009351A - 电池容量的确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电池容量的确定方法及装置。其中，该方法包括：获取待测电池的电池相变特征曲线，其中，相变特征曲线至少包括：第一函数变化曲线；确定第一函数变化曲线与基准电池的第二函数变化曲线的第一相似度；在第一相似度大于第一阈值的情况下，获取待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数变化曲线；确定目标曲线段与基准电池的基准曲线段的第二相似度；在第二相似度大于第二阈值的情况下，根据目标曲线段和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量。本申请解决了由于相关技术中缺乏快速、准确地预估电池剩余容量的方法造成的对电池剩余容量预估时间长，且预估的结果不准确、精度较低的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及预估电池容量领域，具体而言，涉及一种电池容量的确定方法及装置。
背景技术
目前由于全球能源紧张以及环境污染等问题，要求传统内燃机汽车有更少的石化能源消耗，更低的污染物排放，同时人们还追求其具有良好的动力性和燃油经济性， 然而以现有的内燃机技术和能量转换效率来看，平衡环保、动力、经济性这三方面的 要求是非常困难的。汽车作为现代生活的必需品，需要破除传统燃油机动力技术的弊 端，在动力性能方面有待质的突破。在此背景下，近年来新能源汽车得到了爆发式的 迅猛发展。
综合考虑节能环保、产业特点、技术积累和资源状况等方面的因素，很多国家尤其是发达国家都积极发展新能源汽车，极力研究纯电动汽车和燃料电池汽车，希望通 过技术革新和发明创造来实现车辆的完全电气化驱动，而把混合动力汽车仅仅作为一 种过渡性产品。
为了加快纯电动汽车的发展进程，国内外针对电池的研究非常多，特别是针对锂离子电池的能量密度、充放电性能和轻量化等方面都已进行了较为深入的研究，但是 由于锂离子电池剩余寿命(Remaining Useful Life，RUL)是近些年来才开始研究的课 题，针对锂离子RUL预测方面的研究相对较少，即，缺乏快速、准确地预估电池剩 余容量的方法，同时较为准确的预测锂离子电池的RUL能够为电池系统的故障预测、 系统维护和健康管理(Prognostics and Health Management，PHM)提供有效的决策参 考及预测性维护信息，进一步提高电池系统的安全性和可靠性，降低使用成本和运维 保障费用。
因此，锂离子电池的剩余寿命(RUL)预测研究已然成为纯电动汽车电池系统故 障预测和健康管理(PHM)领域的研究热点问题，对研究纯电动汽车的使用寿命和应 用推广具有重要意义。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种电池容量的确定方法及装置，以至少解决由于相关技术中缺乏快速、准确地预估电池剩余容量的方法造成的对电池剩余容量预估时间长，且 预估的结果不准确、精度较低的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种电池容量的确定方法，包括：获取待测电池的电池相变特征曲线，其中，相变特征曲线至少包括：用于指示待测电池的剩 余容量与额定容量的比值随着充放电循环次数变化的变化趋势的第一函数变化曲线； 确定第一函数变化曲线与基准电池的第二函数变化曲线的第一相似度；在第一相似度 大于第一阈值的情况下，获取待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数 变化曲线；从第三函数变化曲线中截取目标曲线段，确定目标曲线段与基准电池的基 准曲线段的第二相似度；在第二相似度大于第二阈值的情况下，根据目标曲线段和待 测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量。
可选地，获取待测电池的电池相变特征曲线，包括：间隔预定的充放电循环次数，计算待测电池的剩余容量；根据剩余容量，确定剩余容量与额定容量的比值；根据间 隔预定的充放电循环次数与比值确定散点集合，其中，散点集合为随着间隔预定的充 放电循环次数的变化，比值形成的散点分布；基于第一拟合算法散点分布进行拟合， 得到待测电池的电池相变特征曲线。
可选地，其中，第三函数变化曲线，包括：第四函数变化曲线和第五函数变化曲线，获取待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数变化曲线，包括：获 取待测电池第一次充电时，随着待测电池的电池端电压的递增，待测电池对应的电池 容量的变化值；根据待测电池第一次充电时，随着待测电池的电池端电压的递增，待 测电池对应的电池容量的变化值，确定第四函数变化曲线；获取待测电池最后一次充 电时，随着待测电池的电池端电压的递增，待测电池对应的电池容量的变化值；根据 待测电池最后一次充电时，随着待测电池的电池端电压的递增，待测电池对应的电池 容量的变化值，确定第五函数变化曲线。
可选地，从第三函数变化曲线中截取目标曲线段，包括：截取第四函数变化曲线中，随着电池端电压的增长，待测电池对应的电池容量增长速率大于第三阈值的第一 曲线段；截取第五函数变化曲线中，随着电池端电压的增长，待测电池对应的电池容 量增长速率大于第四阈值的第二曲线段；将第一曲线段和/或第二曲线段作为目标曲线 段。
可选地，在根据目标曲线段和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量之前，方法还包括：获取待测电池随着充放电循环次数的增加，待测电池对应的电池容 量的变化值对应的第六函数变化曲线；获取目标曲线段对应的区间内，随着待测电池 随着充放电循环次数的增加，区间内实际容量的变化值对应的第七函数变化曲线；确 定第六函数变化曲线与第七函数变化曲线的第三相似度；在第三相似度大于第五阈值 的情况下，根据目标曲线段和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量。
可选地，根据目标曲线段和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量，包括：确定目标曲线段对应的出厂容量、实际容量、电压差；根据出厂容量、实际容量、 电压差和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量。
可选地，通过如下方式确定待测电池的电池容量：
Qage＝((Q(init)*DQ/DQ(init)*(1+/DQ))；
其中，Qage表示待测电池的电池容量，Q(init)表示额定容量，DQ表示目标曲线 段对应的实际容量，DQ(init)表示目标曲线段对应的出厂容量，DV表示目标曲线段对 应的电压差。
可选地，在确定待测电池的电池容量之后，方法还包括：判断使用待测电池的用电设备的类型，其中，类型对应不同的电池容量需求；确定用电设备的类型对应的电 池容量需求的最小阈值；当电池容量小于最小阈值，则控制待测电池停止对用电设备 进行供电。
可选地，基准电池满足以下至少之一特性：第一峰值电压与第二峰值电压的差值小于预定阈值，其中，第一峰值电压为基准电池在第一次充电时对应的电池端电压的 峰值、第二峰值电压为最后一次充电时对应的电池端电压的峰值；基准电池在第一次 充电时、在最后一次充电时各自对应的电池端电压的预定区间对应的导数为零，其中， 导数为电池端电压对电池容量的导数。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种电池容量的确定装置，包括：第一获取模块，用于获取待测电池的电池相变特征曲线，其中，相变特征曲线至少包括： 用于指示待测电池的剩余容量与额定容量的比值随着充放电循环次数变化的变化趋势 的第一函数变化曲线；第一确定模块，用于确定第一函数变化曲线与基准电池的第二 函数变化曲线的第一相似度；第二获取模块，用于在第一相似度大于第一阈值的情况 下，获取待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数变化曲线；第二确定 模块，用于从第三函数变化曲线中截取目标曲线段，确定目标曲线段与基准电池的基 准曲线段的第二相似度；第三确定模块，用于在第二相似度大于第二阈值的情况下， 根据目标曲线段和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量。
可选地，第三确定模块还包括第一确定子模块和第二确定子模块，其中，第一确定子模块用于确定目标曲线段对应的出厂容量、实际容量、电压差；第二确定子模块 用于根据出厂容量、实际容量、电压差和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池 容量。
可选地，第二确定子模块通过如下方式确定待测电池的电池容量：
Qage＝((Q(init)*DQ/DQ(init)*(1+/DQ))；
其中，Qage表示待测电池的电池容量，Q(init)表示额定容量，DQ表示目标曲线 段对应的实际容量，DQ(init)表示目标曲线段对应的出厂容量，DV表示目标曲线段对 应的电压差。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行任意 一种电池容量的确定方法。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行任意一种电池容量的确定方法。
在本申请实施例中，采用将待测电池同基准电池进行比较的方式，通过获取待测电池的电池相变特征曲线，其中，相变特征曲线至少包括：用于指示待测电池的剩余 容量与额定容量的比值随着充放电循环次数变化的变化趋势的第一函数变化曲线；确 定第一函数变化曲线与基准电池的第二函数变化曲线的第一相似度；在第一相似度大 于第一阈值的情况下，获取待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数变 化曲线；从第三函数变化曲线中截取目标曲线段，确定目标曲线段与基准电池的基准 曲线段的第二相似度；在第二相似度大于第二阈值的情况下，根据目标曲线段和待测 电池的额定容量，确定待测电池的电池容量，达到了根据待测电池的电池容量随电池 端电压的增加的函数变化曲线中截取的一部分变化曲线，确定待测电池的电池容量， 即，仅基于电池的电池容量随着电池端电压的变化的部分函数曲线估计电池剩余容量 的目的，从而实现了快速、准确预估电池剩余容量的技术效果，进而解决了由于相关 技术中缺乏快速、准确地预估电池剩余容量的方法造成的对电池剩余容量预估时间长， 且预估的结果不准确、精度较低的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图 中：
图1是根据本申请实施例的一种可选的电池容量的确定方法的流程示意图；
图2是根据本申请实施例的一种可选的基准电池第一次充电时记录的详细电压与充电容量增量曲线的示意图；
图3是1号(1#)基准电池的第二函数变化曲线的示意图；
图4是2号基准电池的第二函数变化曲线的示意图；
图5是5号退役电池的电池相变特征曲线的示意图；
图6是6号退役电池的电池相变特征曲线的示意图；
图7为5号退役电池的第四函数变化曲线的示意图；
图8为5号退役电池的第五函数变化曲线的示意图；
图9是5号退役电池的第六函数变化曲线图的示意图；
图10是5号退役电池随着充放电循环次数的增加，区间内实际容量的变化值对应的第七函数变化曲线的示意图；
图11是根据本申请一种可选的预估的电池容量Qage曲线图；
图12是根据本申请实施例一种可选的预估的电池容量与实际容量的误差示意图；
图13是根据本申请实施例一种可选的电池的实际容量的曲线的示意图；
图14是根据本申请实施例一种可选的实际的P2区间的DQ曲线的示意图；
图15是根据本申请实施例一种可选的电池容量的确定方法预估的容量Qage的示意图；
图16是根据本申请实施例一种可选的实际容量与预估的容量的误差示意图；
图17是根据本申请实施例一种可选的1号基准电池的第一峰值电压和第二峰值电压的示意图；
图18是根据本申请实施例一种可选的1号基准电池的第一次和最后一次充电时的Dv/Dq曲线(电池端电压对电池容量的导数)的示意图；
图19是根据本申请实施例一种可选的提供的一种电池容量的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申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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 仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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 本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请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，以便这里描述的本申请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。
根据本申请实施例，提供了一种电池容量的确定方法实施例，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是根据本申请实施例的电池容量的确定方法，如图1所示，该方法包括如下 步骤：
步骤S102，获取待测电池的电池相变特征曲线，其中，相变特征曲线至少包括： 用于指示待测电池的剩余容量与额定容量的比值随着充放电循环次数变化的变化趋势 的第一函数变化曲线；
步骤S104，确定第一函数变化曲线与基准电池的第二函数变化曲线的第一相似度；
步骤S106，在第一相似度大于第一阈值的情况下，获取待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数变化曲线；
步骤S108，从第三函数变化曲线中截取目标曲线段，确定目标曲线段与基准电池的基准曲线段的第二相似度；
步骤S110，在第二相似度大于第二阈值的情况下，根据目标曲线段和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量。
该电池容量的确定方法中，首先，可获取待测电池的电池相变特征曲线，其中， 相变特征曲线至少包括：用于指示待测电池的剩余容量与额定容量的比值随着充放电 循环次数变化的变化趋势的第一函数变化曲线；然后确定第一函数变化曲线与基准电 池的第二函数变化曲线的第一相似度；并在第一相似度大于第一阈值的情况下，获取 待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数变化曲线；然后，从第三函数 变化曲线中截取目标曲线段，确定目标曲线段与基准电池的基准曲线段的第二相似度； 并在第二相似度大于第二阈值的情况下，根据目标曲线段和待测电池的额定容量，确 定待测电池的电池容量，达到了根据待测电池的电池容量随电池端电压的增加的函数 变化曲线中截取的一部分变化曲线，确定待测电池的电池容量，即，仅基于电池的电 池容量随着电池端电压的变化的部分函数曲线估计电池剩余容量的目的，从而实现了 快速、准确预估电池剩余容量的技术效果，进而解决了由于相关技术中缺乏快速、准 确地预估电池剩余容量的方法造成的对电池剩余容量预估时间长，且预估的结果不准 确、精度较低的技术问题。
需要说明的是，上述基准电池的基准曲线段，可通过如下方式确定：图2为基准 电池第一次充电时记录的详细电压与充电容量增量曲线，从图2可以看出钛酸锂电池 的完整充电容量可由三部分组成，第一部分为区间2.0到2.19，为P1区，第二份为区 间2.19到2.61，为P2区，第三部分为2.61到2.9为P3区,而绝大部分的容量集中 在2.19到2.61之间，即P2区，因此，将P2区作为基准曲线段。
需要说明的是，上述详细电压与充电容量增量曲线可通过傅里叶拟合得到的，其拟合过程可以为:
f(x)＝a0+a1*cos(x*w)+b1*sin(x*w)；
a0＝12.98(-2.595,28.56),
a1＝-11.09(-101.3,79.15),
b1＝28.64(-21.8,79.09),
w＝2.991(1.738,4.244)；
本申请一些可选的实施例中，基准电池可以有多个，多个基准电池的第二函数变化曲线可以通过如下方式确定，具体地，现以四只额定容量为40AH的钛酸锂电池为 基准电池进行实验，4支基准钛酸锂电池的初始容量分别为42.213AH，41.06AH， 42.176AH，42.077AH。其详细数据如下表所示：
循环实验设计：选取1，2号基准电池，常温25±2℃，3，4号电池高温为55±2℃。
充放电电流为2C(80A)，充放电截止的电压为1.5/2.9V.静置时间为10min。
实验过程中，记录电池电压、温度、充放电容量、循环次数、内阻等数据。其中， 由于钛酸锂电池标定循环寿命为25000次，为缩短试验时间，对电池进行深度充放电， 设置充放电电压区间为1.5V-2.9V。此外，经实验测试，在1.5V-2.9V电压测试区间 内使用2C倍率电流对电池进行充放电得到的容量值，与常规小电流标准容量测试(电 压区间为1.8V-2.6V)得到的标准容量值相近，可近似认为2C倍率下的深度充放电容 量值≈标准容量值。
图3是1号(1#)基准电池的第二函数变化曲线，如图3所示，纵坐标为剩余容 量与额定容量的比值，横坐标为循环次数。从图3可看出本实验做了4500次循环，通 过循环数据可以看出随着循环次数的增多，电池(剩余容量)呈下降趋势，通过Matlab Polynomial多线式拟合，大概11000次循环后达到60％的容量。
其中Liner model Poly1:f(x)＝p1*x+p2；
p1＝-0.004014(-0.004057,-0.003971)；
p2＝103.9(103.8,104)；
图4是2号基准电池的第二函数变化曲线，如图4所示，纵坐标为剩余容量与额 定容量的比值，横坐标为循环次数，从图4可看出本实验大概做了4600次循环，通过 循环数据可以看出随着循环次数的增多，电池(电池剩余容量)呈下降趋势。
容易注意到的是，与1号基准电池相比，2号基准容量衰减速度较慢，通过MatlabPolynomial多线式拟合，大概15000次循环后达到60％的容量。
其中，Liner model Poly1:f(x)＝p1*x+p2；
P1＝-0.002718(-0.002741,-0.002696)；
P2＝100.7(100.7,100.8)
可以理解的，高温下的3号基准电池与4号基准电池的第二函数变化曲线的确定方式，同上述1号基准电池、2号基准电池的第二函数变化曲线的确定方式相同，在 此不再赘述。
本申请一些可选的实施例中，可以通过如下方式获取待测电池的电池相变特征曲线，具体地，间隔预定的充放电循环次数，计算待测电池的剩余容量；根据剩余容量， 确定剩余容量与额定容量的比值；根据间隔预定的充放电循环次数与比值确定散点集 合，其中，散点集合为随着间隔预定的充放电循环次数的变化，比值形成的散点分布； 基于第一拟合算法散点分布进行拟合，得到待测电池的电池相变特征曲线。
需要说明的是，上述待测电池包括但不限于：退役钛酸锂电池，上述第一拟合算法包括但不限于：Matlab Polynomial多线时拟合算法。
本申请一种可选的实施例中，以两只退役圆柱钛酸锂电池为实验对象，得到其对应的电池相变特征曲线，具体地，这两只退役圆柱钛酸锂电池的出厂容量分别是 41.891A和42.13Ah,出厂时间为2014年，退役时间为2018年。退役容量分别为 35.951Ah和38.976Ah在常温25±2℃，充放电电流为2C(80A)，充放电截止的电压为 1.5/2.9V.静置时间为10min进行实验。以下是电池的详细信息：
以5号(5#)退役电池为例，间隔预定的充放电循环次数，计算待测电池的剩余 容量，根据剩余容量，确定剩余容量与额定容量的比值；根据间隔预定的充放电循环 次数与比值确定散点集合，其中，散点集合为随着间隔预定的充放电循环次数的变化， 比值形成的散点分布；基于第一拟合算法散点分布进行拟合，得到如图5所示的电池 相变特征曲线，该电池相变特征曲线中，纵坐标为剩余容量与额定容量的比值，横坐 标为循环次数，从图5可以看出本实验大概做了4500次循环，通过循环数据可以看出 随着循环次数的增多，上述比值呈下降趋势，通过Matlab Polynomial多线式拟合， 其中Liner model Poly1:f(x)＝p1*x+p2；
P1＝-0.002552(-0.002577,-0.002527)；
P2＝90.16(90.09,90.22)
通过数据比较，可发现该电池的第一函数变化曲线，与上述基准电池2的第二函数变化曲线的变化趋势相似，即容量衰退速度相似，具体地，其第一相似度体现为大 概在4000次循环后容量(剩余容量与额定容量的比值)达到90％，8000次循环后容量 达到80％，即当退役电池与基准电池在至少两个处于相同的循环次数时，对应的剩余 容量与额定容量的比值相同，则认为该第一相似度大于第一阈值。
以6号退役电池为例，间隔预定的充放电循环次数，计算待测电池的剩余容量， 根据剩余容量，确定剩余容量与额定容量的比值；根据间隔预定的充放电循环次数与 比值确定散点集合，其中，散点集合为随着间隔预定的充放电循环次数的变化，比值 形成的散点分布；基于第一拟合算法散点分布进行拟合，得到如图6所示的电池相变 特征曲线，该电池相变特征曲线中，纵坐标为剩余容量与额定容量的比值，横坐标为 循环次数，从图6可以看出本实验做了3000次循环，通过循环数据可以看出随着循环 次数的增多，上述比值呈下降趋势，通过Matlab Polynomial多线式拟合，其中Liner model Poly1:f(x)＝p1*x+p2；
P1＝-0.001525(-0.001544,-0.001507)；
P2＝97.26(97.22,97.29)
通过数据比较，可发现退役电池6的第一函数变化曲线，同退役电池5的第一函 数变化曲线的变化趋势相似，均是随着循环次数的增加，剩余容量与额定容量的的比 值越来越小，但退役电池6的衰减速度比退役电池5的衰减速度慢，大概在6000次循 环后容量达到90％，11000次循环后容量达到80％，可以理解的，可将上述退役电池6 的第一函数变化曲线同多个基准电池中任意一个基准电池的第二函数变化曲线比较， 若基准电池的第二函数变化曲线中也存在6000次循环后容量达到90％，11000次循环 后容量达到80％，则认为退役电池6的第一相似度大于第一阈值，即当退役电池与基 准电池在至少两个处于相同的循环次数时，对应的剩余容量与额定容量的比值相同， 则认为该第一相似度大于第一阈值。
本申请一些可选的实施例中，上述第三函数变化曲线，包括：第四函数变化曲线和第五函数变化曲线，因此，可通过如下方式获取待测电池的电池容量随着电池端电 压的增加的第三函数变化曲线，具体地，获取待测电池第一次充电时，随着待测电池 的电池端电压的递增，待测电池对应的电池容量的变化值；根据待测电池第一次充电 时，随着待测电池的电池端电压的递增，待测电池对应的电池容量的变化值，确定第 四函数变化曲线；获取待测电池最后一次充电时，随着待测电池的电池端电压的递增， 待测电池对应的电池容量的变化值；根据待测电池最后一次充电时，随着待测电池的 电池端电压的递增，待测电池对应的电池容量的变化值，确定第五函数变化曲线。
具体地，以5号退役电池为例进行说明，图7为5号退役电池的第四函数变化曲 线，可以理解的，在获取待测电池第一次充电时，随着待测电池的电池端电压的递增， 待测电池对应的电池容量的变化值后，可通过傅里叶拟合确定上述第四函数变化曲线， 上述傅里叶拟合过程为：
f(x)＝a0+a1*cos(x*w)+b1*sin(x*w)；
a0＝-1.226e+09(-1.761e+15,1.761e+15),
a1＝1.226e+09(-1.761e+15，1.761e+15)，
b1＝1.38e+06(-9.915e+11，9.915e+11)，
w＝0.0004081(-293.1，293.1)。
图8为5号退役电池的第五函数变化曲线，可以理解的，在获取待测电池最后一 次充电时，随着待测电池的电池端电压的递增，待测电池对应的电池容量的变化后， 可通过傅里叶拟合确定上述第五函数变化曲线，上述傅里叶拟合过程为：
f(x)＝a0+a1*cos(x*w)+b1*sin(x*w)；
a0＝12.61(7.901，17.32)，
a1＝-17.87(-34.17，-1.578)，
b1＝-4.936(-48.2，38.33)，
w＝3.468(2.529，4.407)。
本申请一些实施例中，从第三函数变化曲线中截取目标曲线段，包括：截取第四函数变化曲线中，随着电池端电压的增长，待测电池对应的电池容量增长速率大于第 三阈值的第一曲线段；截取第五函数变化曲线中，随着电池端电压的增长，待测电池 对应的电池容量增长速率大于第四阈值的第二曲线段；将第一曲线段和/或第二曲线段 作为目标曲线段。
具体地，截取第四函数变化曲线中，随着电池端电压的增长，待测电池对应的电池容量增长速率大于第三阈值的第一曲线段可以通过如下方式实现：
从图7所示的第四函数变化曲线可以看出，5号退役电池在第一次充电时，完整 电池容量可由三部分组成，第一部分为区间2.0到2.19，为P1区，第二份为区间2.19 到2.61，为P2区，第三部分为2.61到2.9，为P3区，从图7可得知，钛酸锂电池 在充电情况下P1区间增长的容量很少，可忽略不计，在P2区间，容量持续上升， 在P3区间，容量增长开始变缓慢，通过计算确定P2区间的电池容量速率大于第三阈 值，因此将，P2区间对应的曲线段作为第一曲线段。
具体地，从图8所示的第五函数变化曲线可以看出，5号退役电池在最后一次充 电时，完整电池容量可由三部分组成，第一部分为区间2.0到2.19，为P1区，第二 份为区间2.19到2.61，为P2区，第三部分为2.61到2.9，为P3区，从图8可得 知，钛酸锂电池在充电情况下P1区间增长的容量很少，可忽略不计，在P2区间，容 量持续上升，在P3区间，容量增长开始变缓慢，通过计算确定P3区间的电池容量大 于第四阈值，因此，将P2区间对应的曲线段作为第二曲线段，需要说明的是，上述 增长速率为在预定的电池端电压区间内，电池容量与电池端电压的比值，可以理解的， 上述第三阈值和第四阈值大小可以相同。
本申请一些实施例中，在根据目标曲线段和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量之前，还可获取待测电池随着充放电循环次数的增加，待测电池对应的电 池容量的变化值对应的第六函数变化曲线；获取目标曲线段对应的区间内，随着待测 电池随着充放电循环次数的增加，区间内实际容量的变化值对应的第七函数变化曲线； 确定第六函数变化曲线与第七函数变化曲线的第三相似度；在第三相似度大于第五阈 值的情况下，根据目标曲线段和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量。
具体地，第六函数变化曲线可通过如下方式确定：可获取待测电池随着充放电循环次数的增加，待测电池对应的电池容量的变化值，通过拟合得到第六函数变化曲线， 图9是5号退役电池的第六函数变化曲线图，从图9可以看出随着循环次数的增加， 电池容量在不断降低。
上述拟合过程可以为通过Matlab Polynomial多线式拟合，其中，
Liner model Poly1:f(x)＝p1*x+p2；
P1＝-0.000749(-0.0007698,-0.0007282)；
P2＝35.72(35.68,35.75)。
具体地，第七函数变化曲线可通过如下方式确定：可获取目标曲线段对应的区间内，随着待测电池随着充放电循环次数的增加，区间内实际容量的变化值，通过拟合 得到第七函数变化曲线。
上述拟合过程可以为通过Matlab Polynomial多线式拟合，其中，
Liner model Poly1:f(x)＝p1*x+p2；
P1＝-0.0007461(-0.0007615,-0.0007299)；
P2＝31.16(31.14,31.18)；
以下数据为5号退役电池的第一次充电数据，以2C(80A)电流充电，每10秒记 录一次数据，记录数据包括但不限于：电池端电压、温度、电池容量等。
从上述数据可以看出，在充电的过程中，P1区的增加容量为0.664，P2区的增 加容量为31.544，P3区的增加容量为3.08，总容量为35.298，而P2区的容量增加 占整个容量的89.3％，以下简称P2区的增加容量为DQ(实际容量的变化值DQ)。图 10是5号退役电池随着充放电循环次数的增加，区间内实际容量的变化值对应的第七 函数变化曲线，可通过深度学习算法确定第六函数变化曲线与第七函数变化曲线的第 三相似度；在第三相似度大于第五阈值的情况下，容易注意到的是，从图9与图10 可以看出，在P2区实际容量的变化值DQ与待测电池对应的电池容量Q的下降趋势随 着循环次数的增加，呈现出线性关系。
本申请一些实施例中，根据目标曲线段和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量，可通过如下方式实现：确定目标曲线段对应的出厂容量、实际容量、电压 差；根据出厂容量、实际容量、电压差和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池 容量。
具体地，通过如下方式确定待测电池的电池容量：
Qage＝((Q(init)*DQ/DQ(init)*(1+/DQ))；
其中，Qage表示待测电池的电池容量，Q(init)表示额定容量，DQ表示目标曲线 段对应的实际容量，DQ(init)表示目标曲线段对应的出厂容量，DV表示目标曲线段对 应的电压差。
图11是根据上述公式得到的预估的电池容量Qage曲线图，其中，该曲线是通过Matlab Polynomial多线式拟合得到的，其中，
Liner model Poly1:f(x)＝p1*x+p2；
P1＝-0.0008402(-0.0008554,-0.000825)；
P2＝35.54(35.52，35.56)
图12是预估的电池容量与实际容量的误差图，从图12可以看出绝大部分的误差集中在3％以内，最大误差不超过4％。
本申请一些可选的实施例中，可提取上述6号退役电池的部分数据，对上述电池容量的确定方法进行验证，图13是该电池的实际容量的曲线，图14是实际的P2区间 的DQ曲线，图15是根据上述电池容量的确定方法预估的容量Qage，图16是实际容 量与预估的容量的误差示意图，从图中可以看出误差基本集中在2％以内。
在本申请一种可选的实施例中，在确定待测电池的电池容量之后，可判断使用待测电池的用电设备的类型，其中，类型对应不同的电池容量需求；确定用电设备的类 型对应的电池容量需求的最小阈值；当电池容量小于最小阈值，则控制待测电池停止 对用电设备进行供电。
本申请一些实施例中，基准电池满足以下至少之一特性：第一峰值电压与第二峰值电压的差值小于预定阈值，其中，第一峰值电压为基准电池在第一次充电时对应的 电池端电压的峰值、第二峰值电压为最后一次充电时对应的电池端电压的峰值；基准 电池在第一次充电时、在最后一次充电时各自对应的电池端电压的预定区间对应的导 数为零，其中，导数为电池端电压对电池容量的导数。
以1号基准电池为例，图17是1号基准电池的第一峰值电压和第二峰值电压的示意图，其中，横轴为电池端电压，纵轴为电池容量对电池端电压的导数，符号表示为 Dq/Dv，如图17所示，1号基准电池在第一次充电时对应的电池端电压的第一峰值电 压、与最后一次充电时对应的电池端电压的第二峰值电压均为2.3V，
图18是1号基准电池的第一次和最后一次充电时的Dv/Dq曲线(电池端电压对电池容量的导数)，从图18可知，从2.19到2.65V左右，基于电池容量状态对电压响 应微分可得到电池DV(也称为Dv/Dq-v)曲线值接近于0，即在2.19到2.65V这一 区间内，1号基准电池在第一次充电时、在最后一次充电时各自对应的电池端电压的 预定区间对应的导数为零。
图19是根据本申请实施例提供的一种电池容量的确定装置，如图19所示，该装 置包括：
第一获取模块40，用于获取待测电池的电池相变特征曲线，其中，相变特征曲线至少包括：用于指示待测电池的剩余容量与额定容量的比值随着充放电循环次数变化 的变化趋势的第一函数变化曲线；
第一确定模块42，用于确定第一函数变化曲线与基准电池的第二函数变化曲线的第一相似度；第二获取模块，用于在第一相似度大于第一阈值的情况下，获取待测电 池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数变化曲线；
第二确定模块44，用于从第三函数变化曲线中截取目标曲线段，确定目标曲线段与基准电池的基准曲线段的第二相似度；
第三确定模块46，用于在第二相似度大于第二阈值的情况下，根据目标曲线段和待测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量。
该电池容量的确定装置中，第一获取模块40，用于获取待测电池的电池相变特征曲线，其中，相变特征曲线至少包括：用于指示待测电池的剩余容量与额定容量的比 值随着充放电循环次数变化的变化趋势的第一函数变化曲线；第一确定模块42，用于 确定第一函数变化曲线与基准电池的第二函数变化曲线的第一相似度；第二获取模块， 用于在第一相似度大于第一阈值的情况下，获取待测电池的电池容量随着电池端电压 的增加的第三函数变化曲线；第二确定模块44，用于从第三函数变化曲线中截取目标 曲线段，确定目标曲线段与基准电池的基准曲线段的第二相似度；第三确定模块46， 用于在第二相似度大于第二阈值的情况下，根据目标曲线段和待测电池的额定容量， 确定待测电池的电池容量，达到了根据待测电池的电池容量随电池端电压的增加的函 数变化曲线中截取的一部分变化曲线，确定待测电池的电池容量，即，仅基于电池的 电池容量随着电池端电压的变化的部分函数曲线估计电池剩余容量的目的，从而实现 了快速、准确预估电池剩余容量的技术效果，进而解决了由于相关技术中缺乏快速、 准确地预估电池剩余容量的方法造成的对电池剩余容量预估时间长，且预估的结果不 准确、精度较低的技术问题。
本申请一些实施例中，第三确定模块还包括第一确定子模块和第二确定子模块，其中，第一确定子模块用于确定目标曲线段对应的出厂容量、实际容量、电压差；第 二确定子模块用于根据出厂容量、实际容量、电压差和待测电池的额定容量，确定待 测电池的电池容量。
需要说明的是，第二确定子模块通过如下方式确定待测电池的电池容量：
Qage＝((Q(init)*DQ/DQ(init)*(1+/DQ))；
其中，Qage表示待测电池的电池容量，Q(init)表示额定容量，DQ表示目标曲线 段对应的实际容量，DQ(init)表示目标曲线段对应的出厂容量，DV表示目标曲线段对 应的电压差。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行任意 一种电池容量的确定方法。
具体地，上述存储介质用于存储执行以下功能的程序指令，实现以下功能:获取待测电池的电池相变特征曲线，其中，相变特征曲线至少包括：用于指示待测电池的 剩余容量与额定容量的比值随着充放电循环次数变化的变化趋势的第一函数变化曲线； 确定第一函数变化曲线与基准电池的第二函数变化曲线的第一相似度；在第一相似度 大于第一阈值的情况下，获取待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数 变化曲线；从第三函数变化曲线中截取目标曲线段，确定目标曲线段与基准电池的基 准曲线段的第二相似度；在第二相似度大于第二阈值的情况下，根据目标曲线段和待 测电池的额定容量，确定待测电池的电池容量。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行任意一种电池容量的确定方法。
具体地，上述处理器用于调用存储器中的程序指令，实现以下功能：获取待测电池的电池相变特征曲线，其中，相变特征曲线至少包括：用于指示待测电池的剩余容 量与额定容量的比值随着充放电循环次数变化的变化趋势的第一函数变化曲线；确定 第一函数变化曲线与基准电池的第二函数变化曲线的第一相似度；在第一相似度大于 第一阈值的情况下，获取待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数变化 曲线；从第三函数变化曲线中截取目标曲线段，确定目标曲线段与基准电池的基准曲 线段的第二相似度；在第二相似度大于第二阈值的情况下，根据目标曲线段和待测电 池的额定容量，确定待测电池的电池容量。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，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，在本申请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，本申请的技术方案本质上或者说对相关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)执行本申请各个实施例所 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。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润 饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (14)
1.一种电池容量的确定方法，其特征在于，包括：
获取待测电池的电池相变特征曲线，其中，所述相变特征曲线至少包括：用于指示所述待测电池的剩余容量与额定容量的比值随着充放电循环次数变化的变化趋势的第一函数变化曲线；
确定所述第一函数变化曲线与基准电池的第二函数变化曲线的第一相似度；
在所述第一相似度大于第一阈值的情况下，获取所述待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数变化曲线；
从所述第三函数变化曲线中截取目标曲线段，确定所述目标曲线段与基准电池的基准曲线段的第二相似度；
在所述第二相似度大于第二阈值的情况下，根据所述目标曲线段和所述待测电池的额定容量，确定所述待测电池的电池容量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取待测电池的电池相变特征曲线，包括：
间隔预定的所述充放电循环次数，计算所述待测电池的所述剩余容量；
根据所述剩余容量，确定所述剩余容量与额定容量的比值；
根据所述间隔预定的所述充放电循环次数与所述比值确定散点集合，其中，所述散点集合为随着所述间隔预定的所述充放电循环次数的变化，所述比值形成的散点分布；
基于第一拟合算法所述散点分布进行拟合，得到所述待测电池的电池相变特征曲线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述第三函数变化曲线，包括：
第四函数变化曲线和第五函数变化曲线，获取所述待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数变化曲线，包括：
获取所述待测电池第一次充电时，随着所述待测电池的电池端电压的递增，所述待测电池对应的电池容量的变化值；
根据所述待测电池第一次充电时，随着所述待测电池的电池端电压的递增，所述待测电池对应的电池容量的变化值，确定所述第四函数变化曲线；
获取所述待测电池最后一次充电时，随着所述待测电池的电池端电压的递增，所述待测电池对应的电池容量的变化值；
根据所述待测电池最后一次充电时，随着所述待测电池的电池端电压的递增，所述待测电池对应的电池容量的变化值，确定所述第五函数变化曲线。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，从所述第三函数变化曲线中截取目标曲线段，包括：
截取所述第四函数变化曲线中，随着所述电池端电压的增长，所述待测电池对应的所述电池容量增长速率大于第三阈值的第一曲线段；
截取所述第五函数变化曲线中，随着所述电池端电压的增长，所述待测电池对应的所述电池容量增长速率大于第四阈值的第二曲线段；
将所述第一曲线段和/或所述第二曲线段作为所述目标曲线段。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述目标曲线段和所述待测电池的额定容量，确定所述待测电池的电池容量之前，所述方法还包括：
获取所述待测电池随着充放电循环次数的增加，所述待测电池对应的电池容量的变化值对应的第六函数变化曲线；
获取所述目标曲线段对应的区间内，随着所述待测电池随着充放电循环次数的增加，所述区间内实际容量的变化值对应的第七函数变化曲线；
确定所述第六函数变化曲线与所述第七函数变化曲线的第三相似度；
在所述第三相似度大于第五阈值的情况下，根据所述目标曲线段和所述待测电池的额定容量，确定所述待测电池的电池容量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标曲线段和所述待测电池的额定容量，确定所述待测电池的电池容量，包括：
确定所述目标曲线段对应的出厂容量、实际容量、电压差；
根据所述出厂容量、所述实际容量、所述电压差和所述待测电池的额定容量，确定所述待测电池的电池容量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过如下方式确定所述待测电池的电池容量：
Qage＝((Q(init)*DQ/DQ(init)*(1+/DQ))；
其中，Qage表示所述待测电池的电池容量，Q(init)表示所述额定容量，DQ表示所述目标曲线段对应的所述实际容量，DQ(init)表示所述目标曲线段对应的所述出厂容量，DV表示所述目标曲线段对应的所述电压差。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述待测电池的电池容量之后，所述方法还包括：
判断使用所述待测电池的用电设备的类型，其中，所述类型对应不同的电池容量需求；
确定所述用电设备的类型对应的所述电池容量需求的最小阈值；
当所述电池容量小于所述最小阈值，则控制所述待测电池停止对所述用电设备进行供电。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基准电池满足以下至少之一特性：
第一峰值电压与第二峰值电压的差值小于预定阈值，其中，所述第一峰值电压为所述基准电池在第一次充电时对应的电池端电压的峰值、所述第二峰值电压为最后一次充电时对应的电池端电压的峰值；
所述基准电池在第一次充电时、在最后一次充电时各自对应的所述电池端电压的预定区间对应的导数为零，其中，所述导数为所述电池端电压对所述电池容量的导数。
10.一种电池容量的确定装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取待测电池的电池相变特征曲线，其中，所述相变特征曲线至少包括：用于指示所述待测电池的剩余容量与额定容量的比值随着充放电循环次数变化的变化趋势的第一函数变化曲线；
第一确定模块，用于确定所述第一函数变化曲线与基准电池的第二函数变化曲线的第一相似度；
第二获取模块，用于在所述第一相似度大于第一阈值的情况下，获取所述待测电池的电池容量随着电池端电压的增加的第三函数变化曲线；
第二确定模块，用于从所述第三函数变化曲线中截取目标曲线段，确定所述目标曲线段与基准电池的基准曲线段的第二相似度；
第三确定模块，用于在所述第二相似度大于第二阈值的情况下，根据所述目标曲线段和所述待测电池的额定容量，确定所述待测电池的电池容量。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第三确定模块还包括第一确定子模块和第二确定子模块，其中，所述第一确定子模块用于确定所述目标曲线段对应的出厂容量、实际容量、电压差；第二确定子模块用于根据所述出厂容量、所述实际容量、所述电压差和所述待测电池的额定容量，确定所述待测电池的电池容量。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二确定子模块通过如下方式确定所述待测电池的电池容量：
Qage＝((Q(init)*DQ/DQ(init)*(1+/DQ))；
其中，Qage表示所述待测电池的电池容量，Q(init)表示所述额定容量，DQ表示所述目标曲线段对应的所述实际容量，DQ(init)表示所述目标曲线段对应的所述出厂容量，DV表示所述目标曲线段对应的所述电压差。
13.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性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非易失性存储介质所在设备执行权利要求1至9中任意一项所述电池容量的确定方法。
14.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至9中任意一项所述电池容量的确定方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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