CN114161994A - 一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法、系统及装置 - Google Patents

一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法、系统及装置 Download PDF

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席燕军
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

本发明公开了一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法、系统及装置，构建纯电动汽车在充电状态下的电池充电状态分析模型，在运行状态下的电池运行状态分析模型，将上述两种分析模型合并，生成电池健康监测模型，电池健康监测模型用于根据充电状态参数和工作状态参数，生成纯电动汽车的电池寿命控制策略；本发明根据电池寿命提升方法设计了电池寿命提升系统，通过各个系统模块的逻辑关系，实现了对于电池寿命的实时监测功能，并将该功能转化为装置，在电动汽车上实现了实际应用；本发明提供的技术方案为纯电动汽车电池能量管理领域提供了新的技术思路。

Description

一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法、系统及装置
技术领域
本申请涉及纯电动汽车电池能量管理技术领域，具体而言，涉及一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法、系统及装置。
背景技术
随着科学技术的发展，纯电动汽车逐渐在汽车行业被广泛应用。
纯电动汽车，相对燃油汽车而言，主要差别(异)在于四大部件，驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器。相对于加油站而言，它由公用超快充电站。纯电动汽车之品质差异取决于这四大部件，其价值高低也取决于这四大部件的品质。纯电动汽车的用途也在四大部件的选用配置直接相关。
纯电动汽车时速快慢，和启动速度取决于驱动电机的功率和性能，其续行里程之长短取决于车载动力电池容量之大小，车载动力电池之重量取决于选用何种动力电池如铅酸、锌碳、锂电池等，它们体积，比重、比功率、比能量、循环寿命都各异。这取决于制造商对整车档次的定位和用途以及市场界定、市场细分。
纯电动汽车的驱动电机有直流有刷、无刷、有永磁、电磁之分，再有交流步进电机等，它们的选用也与整车配置、用途、档次有关。另外驱动电机之调速控制也分有级调速和无级调速，有采用电子调速控制器和不用调速控制器之分。电动机有轮毂电机、内转子电机、有单电机驱动、多电机驱动和组合电机驱动等。
蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些使用价格比汽车贵，有些价格仅为汽车的1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。纯电动汽车的电池是整车的核心，其关系到汽车动力性能问题，对于如何提升电池性能更多集中在电池本身的结构、组成等技术改进，而缺少一种通过智能算法，根据采集的电池的多种监测数据，对电池性能进行分析，并根据分析结果对电池进行调整以及更换。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法，包括以下步骤：
构建纯电动汽车在充电状态下的第一监测模型，第一监测模型用于生成具有第一时序特征的电池充电状态分析模型；
生成第一分析策略集，第一分析策略集用于将第一监测模型生成电池充电状态分析模型；
根据第一监测模型和监测分析策略集，构建电池充电状态分析模型，电池充电状态分析模型用于生成每组电池的充电状态参数；
创建纯电动汽车在运行状态下的第二监测模型，第二监测模型用于生成具有第二时序特征的电池运行状态分析模型；
生成第二分析策略集，第二分析策略集用于将第二监测模型生成电池运行状态分析模型；
根据第二分析策略集和第二监测模型，构建电池运行状态分析模型，电池运行状态分析模型用于生成每组电池的工作状态参数；
根据电池充电状态分析模型和电池运行状态分析模型，构建电池健康监测模型，电池健康监测模型用于根据充电状态参数和工作状态参数，生成纯电动汽车的电池寿命控制策略。
优选地，在构建第一监测模型的过程中，生成第一分析策略，第一分析策略用于将第一监测模型生成第一状态分析模型；
根据第一分析策略和第一监测模型，生成第一状态分析模型；
根据第一状态分析模型，更新电池充电状态分析模型，并将第一状态分析模型的第一执行时间作为电池充电状态分析模型的第一时序特征。
优选地，在更新电池充电状态分析模型的过程中，根据第一分析策略、第一执行时间、第一状态分析模型，分析此次更新是否正确，如果正确，则将第一分析策略合并到第一分析策略集，如果不正确，则停止更新电池充电状态分析模型，并根据第一分析策略集，生成电池充电状态分析模型。
优选地，在构建第二监测模型的过程中，生成第二分析策略，第二分析策略用于将第二监测模型生成第二状态分析模型；
根据第二分析策略和第二监测模型，生成第二状态分析模型；
根据第二状态分析模型，更新电池运行状态分析模型，并将第二状态分析模型的第二执行时间作为电池运行状态分析模型的第二时序特征。
优选地，在更新电池运行状态分析模型的过程中，根据第二分析策略、第二执行时间、第二状态分析模型，分析此次更新是否正确，如果正确，则将第二分析策略合并到第二分析策略集，如果不正确，则停止更新电池运行状态分析模型，并根据第二分析策略集，生成电池运行状态分析模型。
一种基于纯电动汽车的电池寿命提升系统，包括：
第一监测模块，用于构建纯电动汽车在充电状态下的第一监测模型，第一监测模型用于生成具有第一时序特征的电池充电状态分析模型；
第一策略生成模块，用于生成第一分析策略集，第一分析策略集用于将第一监测模型生成电池充电状态分析模型；
第一数据分析模块，用于根据第一监测模型和监测分析策略集，构建电池充电状态分析模型，电池充电状态分析模型用于生成每组电池的充电状态参数；
第二监测模块，用于创建纯电动汽车在运行状态下的第二监测模型，第二监测模型用于生成具有第二时序特征的电池运行状态分析模型；
第二策略生成模块，用于生成第二分析策略集，第二分析策略集用于将第二监测模型生成电池运行状态分析模型；
第二数据分析模块，用于根据第二分析策略集和第二监测模型，构建电池运行状态分析模型，电池运行状态分析模型用于生成每组电池的工作状态参数；
控制策略生成模块，用于根据电池充电状态分析模型和电池运行状态分析模型，构建电池健康监测模型，电池健康监测模型用于根据充电状态参数和工作状态参数，生成纯电动汽车的电池寿命控制策略。
优选地，电池寿命提升系统还包括：
数据处理模块，用于跟工作状态参数、充电状态参数，分别生成第一CCI指数图和第二CCI指数图；
显示模块，用于显示第一CCI指数图和第二CCI指数图，以及每种图对应的工作状态参数、充电状态参数。
优选地，显示模块，还包括第一框体，第一框体用于显示电池寿命控制策略，通过第一框体的指引方向，获取需要控制目标以及控制策略，其中，根据电池寿命控制策略的优先级，通过不同颜色以及颜色的深浅程度进行预警，预警信号在显示模块的当前界面的上层突出显示。
优选地，电池寿命提升系统还包括应用在系统中的一种计算机程序，计算机程序存储在可运行存储器中，用于执行电池寿命提升方法。
一种基于纯电动汽车的电池寿命提升装置，包括：
第一数据采集装置，用于采集纯电动汽车在充电时，电池的充电状态数据；
第二数据采集装置，用于采集纯电动汽车在运行时，电池的运行状态数据；
中央控制器，用于分析充电状态数据、运行状态数据，并输出电池的寿命情况以及维护策略。
本发明公开了以下技术效果：
本发明公开的方法、系统及装置，实现了纯电动汽车电池的健康监测以及健康管理，为提升电池寿命提供了有力的技术支持，填补了本领域的技术空白。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的方法流程图。
具体实施方式
下为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，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实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法，包括以下步骤：
构建纯电动汽车在充电状态下的第一监测模型，第一监测模型用于生成具有第一时序特征的电池充电状态分析模型；
生成第一分析策略集，第一分析策略集用于将第一监测模型生成电池充电状态分析模型；
根据第一监测模型和监测分析策略集，构建电池充电状态分析模型，电池充电状态分析模型用于生成每组电池的充电状态参数；
创建纯电动汽车在运行状态下的第二监测模型，第二监测模型用于生成具有第二时序特征的电池运行状态分析模型；
生成第二分析策略集，第二分析策略集用于将第二监测模型生成电池运行状态分析模型；
根据第二分析策略集和第二监测模型，构建电池运行状态分析模型，电池运行状态分析模型用于生成每组电池的工作状态参数；
根据电池充电状态分析模型和电池运行状态分析模型，构建电池健康监测模型，电池健康监测模型用于根据充电状态参数和工作状态参数，生成纯电动汽车的电池寿命控制策略。
优选地，在构建第一监测模型的过程中，生成第一分析策略，第一分析策略用于将第一监测模型生成第一状态分析模型；
根据第一分析策略和第一监测模型，生成第一状态分析模型；
根据第一状态分析模型，更新电池充电状态分析模型，并将第一状态分析模型的第一执行时间作为电池充电状态分析模型的第一时序特征。
优选地，在更新电池充电状态分析模型的过程中，根据第一分析策略、第一执行时间、第一状态分析模型，分析此次更新是否正确，如果正确，则将第一分析策略合并到第一分析策略集，如果不正确，则停止更新电池充电状态分析模型，并根据第一分析策略集，生成电池充电状态分析模型。
优选地，在构建第二监测模型的过程中，生成第二分析策略，第二分析策略用于将第二监测模型生成第二状态分析模型；
根据第二分析策略和第二监测模型，生成第二状态分析模型；
根据第二状态分析模型，更新电池运行状态分析模型，并将第二状态分析模型的第二执行时间作为电池运行状态分析模型的第二时序特征。
优选地，在更新电池运行状态分析模型的过程中，根据第二分析策略、第二执行时间、第二状态分析模型，分析此次更新是否正确，如果正确，则将第二分析策略合并到第二分析策略集，如果不正确，则停止更新电池运行状态分析模型，并根据第二分析策略集，生成电池运行状态分析模型。
本发明提供了一种基于纯电动汽车的电池寿命提升系统，包括：
第一监测模块，用于构建纯电动汽车在充电状态下的第一监测模型，第一监测模型用于生成具有第一时序特征的电池充电状态分析模型；
第一策略生成模块，用于生成第一分析策略集，第一分析策略集用于将第一监测模型生成电池充电状态分析模型；
第一数据分析模块，用于根据第一监测模型和监测分析策略集，构建电池充电状态分析模型，电池充电状态分析模型用于生成每组电池的充电状态参数；
第二监测模块，用于创建纯电动汽车在运行状态下的第二监测模型，第二监测模型用于生成具有第二时序特征的电池运行状态分析模型；
第二策略生成模块，用于生成第二分析策略集，第二分析策略集用于将第二监测模型生成电池运行状态分析模型；
第二数据分析模块，用于根据第二分析策略集和第二监测模型，构建电池运行状态分析模型，电池运行状态分析模型用于生成每组电池的工作状态参数；
控制策略生成模块，用于根据电池充电状态分析模型和电池运行状态分析模型，构建电池健康监测模型，电池健康监测模型用于根据充电状态参数和工作状态参数，生成纯电动汽车的电池寿命控制策略。
优选地，电池寿命提升系统还包括：
数据处理模块，用于跟工作状态参数、充电状态参数，分别生成第一CCI指数图和第二CCI指数图；
显示模块，用于显示第一CCI指数图和第二CCI指数图，以及每种图对应的工作状态参数、充电状态参数。
优选地，显示模块，还包括第一框体，第一框体用于显示电池寿命控制策略，通过第一框体的指引方向，获取需要控制目标以及控制策略，其中，根据电池寿命控制策略的优先级，通过不同颜色以及颜色的深浅程度进行预警，预警信号在显示模块的当前界面的上层突出显示。
优选地，电池寿命提升系统还包括应用在系统中的一种计算机程序，计算机程序存储在可运行存储器中，用于执行电池寿命提升方法。
电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。
到目前为止，电动汽车用电池经过了3代的发展，已取得了突破性的进展。第1代是铅酸电池，主要是阀控铅酸电池(VRLA)，由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电，惟一能大批量生产的电动汽车用电池。第2代是碱性电池，主要有镍镉(NJ-Cd)、镍氢(Ni-MH)、钠硫(Na/S)、锂离子(Li-ion)和锌空气(Zn/Air)等多种电池，其比能量和比功率都比铅酸电池高，因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程，但其价格却比铅酸电池高。第3代是以燃料电池为主的电池。燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能，能量转变效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反应过程，能量转化过程可以连续进行，因此是理想的汽车用电池，还处于研制阶段，一些关键技术还有待突破问。
本发明公开了一种基于纯电动汽车的电池寿命提升装置，包括：
第一数据采集装置，用于采集纯电动汽车在充电时，电池的充电状态数据；
第二数据采集装置，用于采集纯电动汽车在运行时，电池的运行状态数据；
中央控制器，用于分析充电状态数据、运行状态数据，并输出电池的寿命情况以及维护策略。
蓄电池是电动汽车的储能动力源。电动汽车要获得非常好的动力特性，必须具有比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源。而要使电动汽车具有良好的工作性能，就必须对蓄电池进行系统管理。
能量管理系统是电动汽车的智能核心。一辆设计优良的电动汽车，除了有良好的机械性能、电驱动性能、选择适当的能量源(即电池)外，还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统，它的作用是检测单个电池或电池组的荷电状态，并根据各种传感信息，包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等，合理地调配和使用有限的车载能量；它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式，以尽可能延长电池的寿命。
世界各大汽车制造商的研究机构都在进行电动汽车车载电池能量管理系统的研究与开发。电动汽车电池当前存有多少电能，还能行驶多少公里，是电动汽车行驶中必须知道的重要参数，也是电动汽车能量管理系统应该完成的重要功能。应用电动汽车车载能量管理系统，可以更加准确地设计电动汽车的电能储存系统，确定一个最佳的能量存储及管理结构，并且可以提高电动汽车本身的性能。
在电动汽车上实现能量管理的难点，在于如何根据所采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，来建立一个确定每块电池还剩余多少能量的较精确的数学模型。本申请填补了现有技术的空白，为电池能量管理提供了有力的技术支持。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
构建纯电动汽车在充电状态下的第一监测模型，所述第一监测模型用于生成具有第一时序特征的电池充电状态分析模型；
生成第一分析策略集，所述第一分析策略集用于将所述第一监测模型生成所述电池充电状态分析模型；
根据所述第一监测模型和所述监测分析策略集，构建所述电池充电状态分析模型，所述电池充电状态分析模型用于生成每组所述电池的充电状态参数；
创建纯电动汽车在运行状态下的第二监测模型，所述第二监测模型用于生成具有第二时序特征的电池运行状态分析模型；
生成第二分析策略集，所述第二分析策略集用于将所述第二监测模型生成所述电池运行状态分析模型；
根据所述第二分析策略集和所述第二监测模型，构建所述电池运行状态分析模型，所述电池运行状态分析模型用于生成每组所述电池的工作状态参数；
根据所述电池充电状态分析模型和所述电池运行状态分析模型，构建电池健康监测模型，所述电池健康监测模型用于根据所述充电状态参数和所述工作状态参数，生成所述纯电动汽车的电池寿命控制策略。
2.根据权利要求1所述一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法，其特征在于：
在构建第一监测模型的过程中，生成第一分析策略，所述第一分析策略用于将所述第一监测模型生成第一状态分析模型；
根据所述第一分析策略和所述第一监测模型，生成所述第一状态分析模型；
根据所述第一状态分析模型，更新所述电池充电状态分析模型，并将所述第一状态分析模型的第一执行时间作为所述电池充电状态分析模型的所述第一时序特征。
3.根据权利要求2所述一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法，其特征在于：
在更新所述电池充电状态分析模型的过程中，根据所述第一分析策略、所述第一执行时间、所述第一状态分析模型，分析此次更新是否正确，如果正确，则将所述第一分析策略合并到所述第一分析策略集，如果不正确，则停止更新所述电池充电状态分析模型，并根据所述第一分析策略集，生成所述电池充电状态分析模型。
4.根据权利要求1所述一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法，其特征在于：
在构建第二监测模型的过程中，生成第二分析策略，所述第二分析策略用于将所述第二监测模型生成第二状态分析模型；
根据所述第二分析策略和所述第二监测模型，生成所述第二状态分析模型；
根据所述第二状态分析模型，更新所述电池运行状态分析模型，并将所述第二状态分析模型的第二执行时间作为所述电池运行状态分析模型的所述第二时序特征。
5.根据权利要求4所述一种基于纯电动汽车的电池寿命提升方法，其特征在于：
在更新所述电池运行状态分析模型的过程中，根据所述第二分析策略、所述第二执行时间、所述第二状态分析模型，分析此次更新是否正确，如果正确，则将所述第二分析策略合并到所述第二分析策略集，如果不正确，则停止更新所述电池运行状态分析模型，并根据所述第二分析策略集，生成所述电池运行状态分析模型。
6.一种基于纯电动汽车的电池寿命提升系统，其特征在于，包括：
第一监测模块，用于构建纯电动汽车在充电状态下的第一监测模型，所述第一监测模型用于生成具有第一时序特征的电池充电状态分析模型；
第一策略生成模块，用于生成第一分析策略集，所述第一分析策略集用于将所述第一监测模型生成所述电池充电状态分析模型；
第一数据分析模块，用于根据所述第一监测模型和所述监测分析策略集，构建所述电池充电状态分析模型，所述电池充电状态分析模型用于生成每组所述电池的充电状态参数；
第二监测模块，用于创建纯电动汽车在运行状态下的第二监测模型，所述第二监测模型用于生成具有第二时序特征的电池运行状态分析模型；
第二策略生成模块，用于生成第二分析策略集，所述第二分析策略集用于将所述第二监测模型生成所述电池运行状态分析模型；
第二数据分析模块，用于根据所述第二分析策略集和所述第二监测模型，构建所述电池运行状态分析模型，所述电池运行状态分析模型用于生成每组所述电池的工作状态参数；
控制策略生成模块，用于根据所述电池充电状态分析模型和所述电池运行状态分析模型，构建电池健康监测模型，所述电池健康监测模型用于根据所述充电状态参数和所述工作状态参数，生成所述纯电动汽车的电池寿命控制策略。
7.根据权利要求6所述一种基于纯电动汽车的电池寿命提升系统，其特征在于：
所述电池寿命提升系统还包括：
数据处理模块，用于跟所述工作状态参数、所述充电状态参数，分别生成第一CCI指数图和第二CCI指数图；
显示模块，用于显示所述第一CCI指数图和所述第二CCI指数图，以及每种图对应的所述工作状态参数、所述充电状态参数。
8.根据权利要求7所述一种基于纯电动汽车的电池寿命提升系统，其特征在于：
所述显示模块，还包括第一框体，所述第一框体用于显示所述电池寿命控制策略，通过所述第一框体的指引方向，获取需要控制目标以及控制策略，其中，根据所述电池寿命控制策略的优先级，通过不同颜色以及颜色的深浅程度进行预警，预警信号在所述显示模块的当前界面的上层突出显示。
9.根据权利要求8所述一种基于纯电动汽车的电池寿命提升系统，其特征在于：
所述电池寿命提升系统还包括应用在系统中的一种计算机程序，所述计算机程序存储在可运行存储器中，用于执行权利要求1-5任一权利要求所述的电池寿命提升方法。
10.一种基于纯电动汽车的电池寿命提升装置，其特征在于，包括：
第一数据采集装置，用于采集纯电动汽车在充电时，电池的充电状态数据；
第二数据采集装置，用于采集所述纯电动汽车在运行时，所述电池的运行状态数据；
中央控制器，用于分析所述充电状态数据、所述运行状态数据，并输出所述电池的寿命情况以及维护策略。
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