CN114114051A - 一种电池老化值的确定方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池老化值的确定方法，该方法包括：获取电池的电池参数和历史时间段内的驾驶工况参数；根据所述电池参数和所述驾驶工况参数，确定所述电池在所述历史时间段内的循环老化值和日历老化值；根据所述循环老化值和所述日历老化值，确定预设时间点的所述电池的老化值。本发明可以通过结合电池的电池参数和用户在历史时间段内的驾驶工况参数准确的计算出电池的老化值，并预测出电池在未来预设时间后例如一年时间的电池的老化值。

Description

一种电池老化值的确定方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种电池老化值的确定方法、装置及电子设备。

背景技术

新能源汽车在国人用车中的占比逐渐提升，其中EV车型以其经济性、舒适性等优势成为当前热销车型。电动汽车的驾驶工况主要包含驾驶时长、驾驶路况、电流、功率、温度等，是十分复杂且难以预测的。在不同的时间段，相同客户的上述各驾驶工况也是都不同的，这就导致了工况的不确定性，很难准确的进行策略的统一规划、通过客户驾驶工况完成对电池老化程度的预测。

目前的动力汽车驾驶工况的预测，大多通过对用户驾驶工况进行一段时间的采样，并根据客户采样时间段的驾驶工况中的单一数据进行预测，得到客户在未来一段时间的电池老化程度，造成的误差很大，无法准确的预测电池的老化程度。

发明内容

因此，本发明为了解决目前无法准确预测电池的老化程度的问题，从而提供一种电池老化值的确定方法、装置及电子设备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种电池老化值的确定方法，包括：获取电池的电池参数和历史时间段内的驾驶工况参数；根据所述电池参数和所述驾驶工况参数，确定所述电池在所述历史时间段内的循环老化值和日历老化值；根据所述循环老化值和所述日历老化值，确定所述电池在预测时间点的老化值。

可选地，所述电池参数包括：电池的开路电压和所述电池的电阻；所述驾驶工况参数包括：所述电池的历史时间段内每个时刻的实时功率、所述电池的历史时间段内每个时刻的实时电流、所述电池的热熔以及所述每个时刻的上一时刻的电池温度；根据所述电池的电池参数和驾驶工况参数，确定所述电池在所述历史时间段内的循环老化值和日历老化值，包括：根据所述电池的开路电压和所述历史时间段内每个时刻的实时功率，确定所述电池在所述历史时间段内每个时刻的实时电流；根据所述电池在所述历史时间段内每个时刻的实时电流、所述电池的电阻、所述电池的热熔以及所述每个时刻的上一时刻的电池温度，确定电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度；根据电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度确定所述电池在所述历史时间段内的循环老化值和日历老化值。

可选地，根据电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度确定所述电池在所述历史时间段内的循环老化值，包括：根据电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度，确定所述电池在所述历史时间段内每个时刻的循环老化微分量；将所述历史时间段内每个时刻的循环老化微分量在所述历史时间段内进行积分，得到所述电池在历史时间段内的循环老化值。

可选地，根据电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度确定所述电池在所述历史时间段内的日历老化值，包括：根据电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度，确定所述电池在所述历史时间段内每个时刻的日历老化微分量；将所述历史时间段内每个时刻的日历老化微分量在所述历史时间段内进行积分，得到所述电池在历史时间段内的日历老化值。

可选地，根据所述循环老化值和所述日历老化值，确定所述电池在预测时间点的老化值，包括：根据所述循环老化值和所述日历老化值，确定所述电池在预测时间点的健康状态；根据所述电池的健康状态确定所述电池在预测时间点的老化值。

可选地，在确定所述电池在预测时间点的老化值之后，还包括：当所述电池的老化值在预设的第一老化区间内，对所述电池开启一级荣休策略；当所述电池的老化值在预设的第二老化区间内，对所述电池开启二级荣休策略；当所述电池的老化值大于所述第二老化区间的最大值时，对所述电池开启三级荣休策略。

可选地，在对所述电池开启荣休策略之后，还包括：在预设时间后，重复上述步骤直至所述电池的使用年限达到所述电池的质保年限。

根据第二方面，本发明还公开了一种电池老化值的确定装置，包括：获取模块，用于获取电池的电池参数和历史时间段内的驾驶工况参数；第一确定模块，用于根据所述电池参数和所述驾驶工况参数，确定所述电池在历史时间段内的循环老化值和日历老化值；第二确定模块，用于根据所述循环老化值和所述日历老化值，确定所述电池在预测时间点的老化值。

根据第三方面，本发明实施例还公开了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的电池老化值的确定方法步骤。

根据第四方面，本发明实施方式还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的电池老化值的确定方法步骤。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明通过获取电池的电池参数和历史时间段内的驾驶工况参数，进而确定电池的循环老化值和日历老化值进而确定预设时间后的电池的老化值，可以通过结合电池的电池参数和用户在历史时间段内的驾驶工况参数综合准确的计算出电池的老化值。本发明可以通过结合电池的电池参数和用户在历史时间段内的驾驶工况参数准确的计算出电池的老化值，并预测出电池在未来预设时间后例如一年时间的电池的老化值。

2.本发明通过阶段性动态的分析客户驾驶工况，根据现阶段的驾驶工况，分析预测未来电池寿命，进而计算欲实现预期电池寿命需进行的荣休策略调整，实现动态、平稳的荣休策略增添，同时保证了电池寿命的最佳状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中电池老化值的确定方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中电池老化值的确定方法的一个具体流程图；

图3为本发明实施例中电池的循环老化值的一个示意图；

图4为本发明实施例中电池的日历老化值的一个示意图；

图5为本发明实施例中电池的老化值的一个示意图；

图6为本发明实施例中车辆电池老化正态分布的一个示意图；

图7为本发明实施例中目标年老化后优化与未优化的一个对比示意图；

图8为本发明实施例中一种电池老化值的确定装置的结构示意图；

图9为本发明实施例中电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“及/和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例公开了一种电池老化值的确定方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤101，获取电池的电池参数和历史时间段内的驾驶工况参数。

示例性的，作为本发明的一种可选实施方式，如图2所示，首先通过车辆云平台收集到客户的整车数据，对收集到的整车数据进行提取和处理，得到电池的电池参数和用户的在历史时间段内的驾驶工况参数等数据。

进一步的，根据电池的电池参数和用户在历史时间段内的驾驶工况参数等数据搭建电池寿命仿真模型，其中电池寿命仿真模型包括电池参数模块、驾驶工况模块、荣休策略模块、寿命老化模块等。

其中，电池参数模块主要是用于对单体电芯和整个电池包进行数学建模，为后续电池包在具体驾驶工况下的相关参数计算提供计算依据。其中电池的电池参数指的是动力电池的电池单体的基本化学参数，包含但不仅限于电池的开路电压OCV、电池的直流电阻DCR、电池的快充策略以及电芯的日历寿命和循环寿命等实测数据，还包括电池的热量、电池的质量、电池的温度变化量、平板的厚度、平板垂直于热流方向的截面积和平板材料的热导率等等。

进而根据电池的电池参数计算得到电池的热熔

其中，Q为电池的热量，m为电池的质量，△T为电池的温度变化量。

以及根据电池的电池参数计算得到电池的热阻

其中，L为平板的厚度，A为平板垂直于热流方向的截面积，K为平板材料的热导率。进而根据电池的热阻提升或降低电池使用时的环境温度。

其中，驾驶工况模块，主要是以时间为基准的统计提取出来，为后续计算电池包的寿命提供应有的数据支持。驾驶工况参数包含但不仅限于：实时功率、历史环境温度、当前荷电状态以及电流、电压、驾驶时长等信息。

步骤102，根据所述电池参数和所述驾驶工况参数，确定所述电池在历史时间段内的循环老化值和日历老化值。

具体的，根据电池的开路电压和驾驶工况参数中的实时功率，确定电池的实时电流，进而，根据上一时刻的环境温度，确定电池的当前温度，再根据电池的当前温度和历史时间段的时间，确定所述电池的循环老化积分量，以及根据所述电池的当前温度、热阻和历史时间段的时间，确定所述电池的日历老化积分量，最后根据电池的循环老化积分量、电池的日历老化积分量和历史时间段的时间，并结合积分计算，得到这一历史时间段内的电池的循环老化值和日历老化值。

示例性的，首先根据电池的开路电压OCV和驾驶工况参数中的实时功率，以及电池的内阻通过以下公式计算得到电池的实时电流I。

其中，U_ocv代表电池的开路电压，R_in代表电池的内阻，P_in代表实时功率。

进而，根据所述电池的实时电流、所述电池的电阻、所述电池的热熔以及所述上一时刻的电池温度，确定所述电池的当前温度T。

其中，T₀代表电池的使用环境温度，I代表电池的实时电流，R_in代表电池的内阻，q代表平板的热传导率，T′代表前一时刻电池温度，A代表接触面积，m代表电池质量，C_th代表所述电池的热熔。

再根据电池的当前温度T并结合以下公式计算得到电池的循环老化积分量dC_{cycle_loss}。

其中，B_cy代表放电倍率的函数，Ea代表活化能，η代表库伦效率，C_Rate代表放电倍率，R代表理想气体常数，T代表所述电池的当前温度，Ah代表总充(放)电安时数，z代表修正因子。

以及根据电池的当前温度T并结合公式进行计算得到电池的日历老化微分量dC_{calendar_loss}。

其中，B_ca代表放电倍率的函数，Ea代表活化能，R代表理想气体常数，T代表所述电池的温度，t代表存储时间，z代表修正因子。

进而，在寿命老化模块中，根据电池的循环老化微分量、电池的日历老化微分量和历史时间段的时间，并进行积分计算，得到历史时间段内的电池的循环老化值和历史时间段内的电池的日历老化值。例如，如图3-4所示，根据电池在0到0.2年这一历史时间段进行用户的驾驶工况参数的采集，进而推测用户在0.4年时的电池的循环老化值，根据电池在0到0.2年这一历史时间段进行用户的驾驶工况参数的采集，进而推测用户在0.4年时的电池的日历老化值。

步骤103，根据所述循环老化值和所述日历老化值，确定所述电池在预测时间点的老化值。

具体的，通过将电池的循环老化值和日历老化值进行延伸，等效到预测时间段，从而实现对电池整体在预设时间后的老化值的预测。

示例性的，作为本发明的一种可选实施方式，如图3-4所示，根据确定的电池的循环老化值和电池的日历老化值，通过公式可以推测出如图5所示的电池的老化值，进而推测电池的预设时间后，例如一年后的电池的整体老化程度可以通过电池的健康状态SOH体现。

SOH＝1-(C_{cycle_loss}+C_{calendar_loss})

其中，SOH代表电池的健康状态，C_{cycle_loss}代表电池的循环老化值，C_{calendar_loss}代表电池的日历老化值。

进一步的，在荣休策略模块中，在得到电池的老化值之后，获取电池的第一老化区间和第二老化区间，当所述电池的老化值在第一老化区间内，对所述电池开启一级荣休策略，当所述电池的老化值在第二老化区间内，对所述电池开启二级荣休策略，当所述电池的老化值大于第二老化区间最大值时，对所述电池开启三级荣休策略，根据正态分布，设定大于1倍σ小于2倍的σ，开启第一级荣休；大于2倍σ小于3倍的σ，开启第二级荣休；大于3倍，开启第三级荣休。每级荣休调整的动力电池SOC窗口的幅度不一样，根据前期电池包的模拟仿真，可以得到具体的调整幅值，例如可以通过电池的荣休等级的不同，调整电池的SOC使用区间，荣休等级越高时，使用区间越小。在判断好荣休等级后，将荣休策略调整至车辆终端BMS，对充放电策略进行更新。等待一段运行周期后，再次根据采取荣休后的电池寿命预测，来更新荣休策略，从而实现针对不同客户较精准的荣休策略调整。

其中，σ的确定可以通过采集300台某款纯电车型一个月时间段内的电池老化值，并通过正态分布计算得到，例如通过采集300台某款纯电车型在一个月时间段内的电池的老化值，通过计算得到300台某款纯电车型在一个月时间段内的电池的老化值的平均值，进而通过正态分布计算得到如图6所示电池老化正态分布图，并根据得到的正态分布图，推出电池的标准差σ。

在确定了电池的荣休等级之后，如图7所示，进行车辆充放电策略调整，进行下一次的循环，直到达到电池的质保年限例如第八年结束。得到的优化前和优化后的电池寿命对比，可以看出，在采取了荣休策略进行动态调整后的电池寿命要远优于未采取的，同时由于定期进行策略更新，每次调整幅度并不是很大，客户驾驶体验也得到了很好的保证。

当所述电池的老化值小于所述电池的第一老化区间最小值时，对所述电池不开启荣休策略，并根据所述电池的老化值，确定所述电池的使用年限，当到达质保年限后，将停止对电池包的信息采集和荣休策略的调整更新。

本发明通过阶段性动态的分析客户驾驶工况，根据现阶段的驾驶工况，分析预测未来电池寿命，进而计算欲实现预期电池寿命需进行的荣休策略调整，实现动态、平稳的荣休策略增添，同时保证了电池寿命的最佳状态。

本发明还提供了一种电池老化值的确定装置，如图8所示，该装置包括：

获取模块81，用于获取电池的电池参数和历史时间段内的驾驶工况参数，详细内容参考步骤101所述；

第一确定模块82，用于根据所述电池参数和所述驾驶工况参数，确定所述电池在历史时间段内的循环老化值和日历老化值，详细内容参考步骤102所述；

第二确定模块83，用于根据所述循环老化值和所述日历老化值，确定所述电池在预测时间点的老化值，详细内容参考步骤103所述。

本发明实施例还提供了一种电子设备，如图9所示，该电子设备可以包括处理器901和存储器902，其中处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。

处理器901可以为中央处理器(Central ProceAAing Unit，CPU)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital AignalProceAAor，DAP)、专用集成电路(Application Apecific Integrated Circuit，AAIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的电池老化值的确定装置按键屏蔽方法对应的程序指令/模块(例如，图8所示的获取模块81、第一确定模块82和第二确定模块83)。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的电池老化值的确定方法。

存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器902中，当被所述处理器901执行时，执行如图1-4所示实施例中的电池老化值的确定方法。

上述电子设备具体细节可以对应参阅图1-7所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AcceAAMemory，RAM)、快闪存储器(FlaAhMemory)、硬盘(Hard DiAk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Aolid-Atate Drive，AAD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种电池老化值的确定方法，其特征在于，包括：

获取电池的电池参数和历史时间段内的驾驶工况参数；

根据所述电池参数和所述驾驶工况参数，确定所述电池在所述历史时间段内的循环老化值和日历老化值；

根据所述循环老化值和所述日历老化值，确定所述电池在预测时间点的老化值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池参数包括：电池的开路电压和所述电池的电阻；所述驾驶工况参数包括：所述电池的历史时间段内每个时刻的实时功率、所述电池的历史时间段内每个时刻的实时电流、所述电池的热熔以及所述每个时刻的上一时刻的电池温度；

根据所述电池参数和驾驶工况参数，确定所述电池在所述历史时间段内的循环老化值和日历老化值，包括：

根据所述电池的开路电压和所述历史时间段内每个时刻的实时功率，确定所述电池在所述历史时间段内每个时刻的实时电流；

根据所述电池在所述历史时间段内每个时刻的实时电流、所述电池的电阻、所述电池的热熔以及所述每个时刻的上一时刻的电池温度，确定电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度；

根据电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度确定所述电池在所述历史时间段内的循环老化值和日历老化值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度确定所述电池在所述历史时间段内的循环老化值，包括：

根据电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度，确定所述电池在所述历史时间段内每个时刻的循环老化微分量；

将所述历史时间段内每个时刻的循环老化微分量在所述历史时间段内进行积分，得到所述电池在历史时间段内的循环老化值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度确定所述电池在所述历史时间段内的日历老化值，包括：

根据电池在所述历史时间段内每个时刻的实时温度，确定所述电池在所述历史时间段内每个时刻的日历老化微分量；

将所述历史时间段内每个时刻的日历老化微分量在所述历史时间段内进行积分，得到所述电池在历史时间段内的日历老化值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述循环老化值和所述日历老化值，确定所述电池在预测时间点的老化值，包括：

根据所述循环老化值和所述日历老化值，确定所述电池在预测时间点的健康状态；

根据所述电池的健康状态确定所述电池在预测时间点的老化值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述电池在预测时间点的老化值之后，还包括：

当所述电池的老化值在预设的第一老化区间内，对所述电池开启一级荣休策略；

当所述电池的老化值在预设的第二老化区间内，对所述电池开启二级荣休策略；

当所述电池的老化值大于所述第二老化区间的最大值时，对所述电池开启三级荣休策略。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在对所述电池开启荣休策略之后，还包括：

在预设时间后，重复上述步骤直至所述电池的使用年限达到所述电池的质保年限。

8.一种电池老化值的确定装置，包括：

获取模块，用于获取电池的电池参数和历史时间段内的驾驶工况参数；

第一确定模块，用于根据所述电池参数和所述驾驶工况参数，确定所述电池在历史时间段内的循环老化值和日历老化值；

第二确定模块，用于根据所述循环老化值和所述日历老化值，确定所述电池在预测时间点的老化值。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-7任一所述的电池老化值的确定方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的电池老化值的确定方法的步骤。

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