CN115630502A - 电池膨胀力确定方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池膨胀力确定方法、电子设备及存储介质。电池膨胀力确定方法包括:获取电池在不同预设工况下,充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据;其中,预设工况包括预设温度和预设充放电倍率,充放电参数包括循环次数、电池容量参数和电池膨胀力;根据预设工况与充放电参数之间的关系确定电池的初始膨胀力变化模型;根据初始膨胀力变化模型和充放电数据确定电池的目标膨胀力变化模型;根据待测电池的当前工况和目标膨胀力变化模型确定待测电池的膨胀力变化量,并根据膨胀力变化量和待测电池的初始膨胀力确定待测电池的目标膨胀力。本发明的技术方案实现了准确确定电池的膨胀力,避免了电池的膨胀力超过膨胀力限值而损坏。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池膨胀力确定方法、电子设备及存储介质。
背景技术
电池在使用过程中会发生电池鼓胀,既影响电池的寿命,也会由于其膨胀力超过电池模组允许极限值而导致电池模组损坏,进而引发安全事故,因此研究电池生命周期内膨胀力的变化规律对于提升电池性能及安全具有重要意义。
目前相关研究表明,电池的膨胀力增长与其循环次数呈线性关系,但是由于电池的使用环境较复杂,根据电池的膨胀力增长与其循环次数的线性关系,无法准确确定电池的膨胀力,导致电池的膨胀力可能超过膨胀力限值而损坏。
发明内容
本发明提供了一种电池膨胀力确定方法、电子设备及存储介质,以实现准确确定电池的膨胀力,避免电池的膨胀力超过膨胀力限值而损坏。
根据本发明的一方面,提供了一种电池膨胀力确定方法,电池膨胀力确定方法包括:
获取所述电池在不同预设工况下,充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据;其中,所述预设工况包括预设温度和预设充放电倍率,所述充放电参数包括循环次数、电池容量参数和电池膨胀力;
根据所述预设工况与所述充放电参数之间的关系确定所述电池的初始膨胀力变化模型;
根据所述初始膨胀力变化模型和所述充放电数据确定所述电池的目标膨胀力变化模型;
根据待测电池的当前工况和所述目标膨胀力变化模型确定所述待测电池的膨胀力变化量,并根据所述膨胀力变化量和所述待测电池的初始膨胀力确定所述待测电池的目标膨胀力。
可选地,所述根据所述初始膨胀力变化模型和所述充放电数据确定所述电池的目标膨胀力变化模型,包括:
根据阿伦尼乌斯修正方程和逆幂律模型将所述初始膨胀力变化模型转换为中间膨胀力变化模型;其中,所述中间膨胀力变化模型包括常数项、倍率系数、温度应力项和充放电倍率应力项;
根据不同预设工况下,所述电池膨胀力和所述电池容量参数对应的放电容量数据确定所述常数项对应的目标常数、目标倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数;
将所述目标常数、目标倍率系数、所述目标膨胀力增长因子、所述温度应力项系数和充放电倍率应力项系数输入所述中间膨胀力变化模型,得到所述目标膨胀力变化模型。
可选地,在根据阿伦尼乌斯修正方程和逆幂律模型将所述初始膨胀力变化模型转换为中间膨胀力变化模型之前,还包括:
根据所述电池容量参数对应的电池容量保持率与所述预设工况的关系,将所述初始膨胀力变化模型展开,以更新初始膨胀力变化模型。
可选地,所述根据不同预设工况下,所述电池膨胀力和所述电池容量参数对应的放电容量数据确定所述常数项对应的目标常数、目标倍率系数、目标膨胀力增长因子、所述温度应力项系数和充放电倍率应力项系数,包括:
对不同预设工况下,所述电池容量参数对应的放电容量数据进行数据预处理,得到不同预设工况下的目标放电容量数据;
根据所述目标放电容量数据确定温度应力项系数和充放电倍率应力项系数;
根据不同预设工况下,所述电池膨胀力和所述放电容量数据确定所述常数项对应的目标常数、所述目标倍率系数和所述目标膨胀力增长因子。
可选地,所述根据不同预设工况下,所述电池膨胀力和所述放电容量数据确定所述常数项对应的目标常数、所述目标倍率系数和所述目标膨胀力增长因子,包括:
根据不同预设工况下,所述电池膨胀力和所述放电容量数据得到多组初始常数、初始倍率系数和初始膨胀力增长因子;其中,一种预设工况对应一个所述初始常数、一个初始倍率系数和一个所述初始膨胀力增长因子;
从所有所述初始膨胀力增长因子中选取一个初始膨胀力增长因子作为目标膨胀力增长因子,将所述预设工况对应的初始常数、初始倍率系数、所述目标膨胀力增长因子、所述温度应力项系数和所述充放电倍率应力项系数输入所述中间膨胀力变化模型中,直至所述中间膨胀力变化模型训练完成;其中,所述目标膨胀力增长因子介于所有所述初始膨胀力增长因子的最大值与最小值之间;
将所述目标膨胀力增长因子、温度应力项系数、充放电倍率应力项系数和所述放电容量数据输入训练完成的中间膨胀力变化模型,得到所述目标常数和所述目标倍率系数。
可选地,所述中间膨胀力变化模型训练完成,包括:
所述中间膨胀力变化模型输出的膨胀力计算值满足预设条件。
可选地,所述根据所述预设工况与所述充放电参数之间的关系确定所述电池的初始膨胀力变化模型,包括:
根据不同所述预设工况下,所述循环次数、所述电池容量参数对应的电池容量保持率和所述电池膨胀力的关系,确定所述电池的初始膨胀力变化模型。
可选地,所述获取所述电池在不同预设工况下,充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据,包括:
控制所述电池在预设工况下进行充放电;
获取所述电池充放电后的充放电参数对应的充放电数据,并返回执行所述控制所述电池在预设工况下进行充放电的步骤,直至所述电池充放电的次数达到预设次数;
更新所述预设工况,并根据更新后的预设工况返回执行所述控制所述电池在预设工况下进行充放电的步骤。
根据本发明的另一方面,提供了一种电池膨胀力确定装置,该装置包括:
参数获取模块,用于获取所述电池在不同预设工况下,充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据;其中,所述预设工况包括预设温度和预设充放电倍率,所述充放电参数包括循环次数、电池容量参数和电池膨胀力;
初始膨胀力变化模型确定模块,用于根据所述预设工况与所述充放电参数之间的关系确定所述电池的初始膨胀力变化模型;
目标膨胀力变化模型确定模块,用于根据所述初始膨胀力变化模型和所述充放电数据确定所述电池的目标膨胀力变化模型;
目标膨胀力确定模块,用于根据待测电池的当前工况和所述目标膨胀力变化模型确定所述待测电池的膨胀力变化量,并根据所述膨胀力变化量和所述待测电池的初始膨胀力确定所述待测电池的目标膨胀力。
根据本发明的另一方面,提供了一种电子设备,所述电子设备包括:
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计算机程序,所述计算机程序被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的电池膨胀力确定方法。
根据本发明的另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的电池膨胀力确定方法。
本发明实施例的技术方案,通过设定不同的预设温度和预设充放电倍率,使得电池在不同预设工况下进行充放电循环,并获取电池在充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据,便于确定电池的膨胀力与预设温度、预设充放电倍率、循环次数和电池容量参数之间的关系。根据预设工况与充放电参数之间的关系确定电池的初始膨胀力变化模型,根据初始膨胀力变化模型和充放电数据确定电池的目标膨胀力变化模型。通过结合电池的温度、充放电倍率和循环次数等参数,确定电池的目标膨胀力变化模型,使得目标膨胀力变化模型可以准确体现电池的膨胀力变化量、温度、充放电倍率和循环次数之间的关系,因此,根据目标膨胀力变化模型可以准确计算电池的膨胀力变化量,便于准确计算待测电池的膨胀力。将待测电池的当前工况对应的参数值代入至目标膨胀力变化模型,即可计算出待测电池的膨胀力变化量,将待测电池充放电前的初始膨胀力加上或减去膨胀力变化量,即可确定待测电池的目标膨胀力。本发明实施例的技术方案解决了无法准确确定电池的膨胀力,导致电池的膨胀力可能超过膨胀力限值而损坏的问题,实现了准确确定电池的膨胀力,避免了电池的膨胀力超过膨胀力限值而损坏。
应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种电池膨胀力确定方法的流程图;
图2是本发明实施例提供的又一种电池膨胀力确定方法的流程图;
图3是本发明实施例提供的又一种电池膨胀力确定方法的流程图;
图4是本发明实施例提供的一种电池膨胀力确定装置的结构示意图;
图5是实现本发明实施例的电池膨胀力确定方法的电子设备的结构示意图。
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。
图1是本发明实施例提供的一种电池膨胀力确定方法的流程图。如图1所示,该电池膨胀力确定方法包括:
S110、获取电池在不同预设工况下,充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据;其中,预设工况包括预设温度和预设充放电倍率,充放电参数包括循环次数、电池容量参数和电池膨胀力。
具体地,充放电倍率是用来表示电池充放电能力倍率,充放电倍率为充放电电流除以电池的额定容量。1C表示电池一小时完全放电时电流强度。预设充放电倍率例如包括0.5C和1C,也可以包括其他充放电倍率。预设温度例如包括25℃、35℃和45℃,也可以包括其他温度。通过设定不同的预设温度和预设充放电倍率,使得电池在不同预设工况下进行充放电循环,并获取电池在充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据,便于确定电池的膨胀力与预设温度、预设充放电倍率、循环次数和电池容量参数之间的关系。
S120、根据预设工况与充放电参数之间的关系确定电池的初始膨胀力变化模型。
具体地,通过在不同预设工况下,在电池的生命周期内,例如为电池健康度(Stateof Health,SOH)大于或等于80%,控制电池进行多次充放电循环,可以获取电池的充放电参数对应的充放电数据,根据充放电数据的规律可以确定电池的膨胀力的变化量与预设温度、预设充放电倍率、循环次数和电池容量参数之间的关系,即确定预设工况与充放电参数之间的关系,即可得到电池的初始膨胀力变化模型。
S130、根据初始膨胀力变化模型和充放电数据确定电池的目标膨胀力变化模型。
具体地,将多组充放电数据代入初始膨胀力变化模型,可以确定模型参数,例如确定模型中的各个系数和常数项,将模型参数代入初始膨胀力变化模型,得到电池的目标膨胀力变化模型。通过结合电池的温度、充放电倍率和循环次数等参数,确定电池的目标膨胀力变化模型,使得目标膨胀力变化模型可以准确体现电池的膨胀力变化量、温度、充放电倍率和循环次数之间的关系,因此,根据目标膨胀力变化模型可以准确计算电池的膨胀力变化量,便于准确计算电池的膨胀力。
S140、根据待测电池的当前工况和目标膨胀力变化模型确定待测电池的膨胀力变化量,并根据膨胀力变化量和待测电池的初始膨胀力确定待测电池的目标膨胀力。
具体地,待测电池的初始膨胀力为待测电池在进行充放电循环前的膨胀力。当需要确定待测电池的膨胀力时,获取待测电池的当前工况,例如获取待测电池的当前温度和当前充放电倍率,将当前工况对应的参数值代入至目标膨胀力变化模型,即可计算出待测电池的膨胀力变化量,将待测电池充放电前的初始膨胀力加上或减去膨胀力变化量,即可确定待测电池的目标膨胀力。根据待测电池的膨胀力与待测电池的膨胀力限值进行比较,若待测电池的膨胀力大于膨胀力限值,可以进行报警或断电等操作,避免待测电池损坏,有利于提升电池的安全性能。
本实施例的技术方案,通过设定不同的预设温度和预设充放电倍率,使得电池在不同预设工况下进行充放电循环,并获取电池在充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据,便于确定电池的膨胀力与预设温度、预设充放电倍率、循环次数和电池容量参数之间的关系。根据预设工况与充放电参数之间的关系确定电池的初始膨胀力变化模型,根据初始膨胀力变化模型和充放电数据确定电池的目标膨胀力变化模型。通过结合电池的温度、充放电倍率和循环次数等参数,确定电池的目标膨胀力变化模型,使得目标膨胀力变化模型可以准确体现电池的膨胀力变化量、温度、充放电倍率和循环次数之间的关系,因此,根据目标膨胀力变化模型可以准确计算电池的膨胀力变化量,便于准确计算待测电池的膨胀力。将待测电池的当前工况对应的参数值代入至目标膨胀力变化模型,即可计算出待测电池的膨胀力变化量,将待测电池充放电前的初始膨胀力加上或减去膨胀力变化量,即可确定待测电池的目标膨胀力。本实施例的技术方案解决了无法准确确定电池的膨胀力,导致电池的膨胀力可能超过膨胀力限值而损坏的问题,实现了准确确定电池的膨胀力,避免了电池的膨胀力超过膨胀力限值而损坏。
在上述技术方案的基础上,可选地,根据预设工况与充放电参数之间的关系确定电池的初始膨胀力变化模型,包括:
根据不同预设工况下,循环次数、电池容量参数对应的电池容量保持率和电池膨胀力的关系,确定电池的初始膨胀力变化模型。
具体地,电池的膨胀力变化例如包括温度变化引起的应力变化和充放电倍率引起的应力变化。电池容量保持率是指电池当前容量与电池标准容量的比值。电池的充放电次数、电池的温度和充放电倍率影响电池的容量保持率,则可以设电池的容量保持率Q为关于充放电次数N、温度T和充放电倍率C的函数。则电池的初始膨胀力变化模型可以表示为ΔF=A+B*Q(C,T,N)D。其中。ΔF为电池的膨胀力变化量,A为常数,B为倍率系数,D为膨胀力增长因子,C为电池的充放电倍率,N为电池的充放电次数、T为电池的温度,Q为电池容量保持率。
图2是本发明实施例提供的又一种电池膨胀力确定方法的流程图,可选地,参考图2,电池膨胀力确定方法包括:
S210、获取电池在不同预设工况下,充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据;其中,预设工况包括预设温度和预设充放电倍率,充放电参数包括循环次数、电池容量参数和电池膨胀力。
S220、根据预设工况与充放电参数之间的关系确定电池的初始膨胀力变化模型。
S230、根据电池容量参数对应的电池容量保持率与预设工况的关系,将初始膨胀力变化模型展开,以更新初始膨胀力变化模型。
具体地,电池的充放电数据包括电池容量保持率。根据电池容量保持率Q与电池的温度T、电池的充放电倍率C和电池的充放电次数N之间的关系,将初始膨胀力变化模型展开,得到更新后的初始膨胀力变化模型其中,F1(T)和F3(T)为电池温度的变化函数,F2(C)和F4(C)为电池充放电倍率的变化函数。
S240、根据阿伦尼乌斯修正方程和逆幂律模型将初始膨胀力变化模型转换为中间膨胀力变化模型;其中,中间膨胀力变化模型包括常数项、倍率系数、温度应力项和充放电倍率应力项。
具体地,阿伦尼乌斯修正方程是瑞典的阿伦尼乌斯所创立的化学反应速率常数随温度变化关系的经验公式,公式写作其中,k为速率常数,R为摩尔气体常量,T1为热力学温度,Ea为表观活化能,n为指前因子(也称频率因子)。逆幂律模型表明,元器件寿命与主要应力的幂成反比关系。则根据阿伦尼乌斯修正方程和逆幂律模型,初始膨胀力变化模型中,F1(T)可表示为F2(C)可表示为F2(C)=e(d*C+e),F3(T)可表示为F3(T)=f*T2+g*T,F4(C)可表示为F4(C)=h*C+i。将F1(T)、F2(C)、F3(T)和F4(C)的表达式代入初始膨胀力变化模型,即可得到中间膨胀力变化模型其中,A为中间膨胀力变化模型的常数项,B为倍率系数,a、b、c、f和g为温度应力项系数,d、e、h和i为充放电倍率应力项系数。
S250、根据不同预设工况下,电池膨胀力和电池容量参数对应的放电容量数据确定常数项对应的目标常数、目标倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数。
具体地,电池的充放电数据包括电池的放电容量数据。根据不同预设工况下,电池膨胀力和电池容量参数对应的放电容量数据进行拟合,确定常数项对应的目标常数、目标倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数。便于确定目标膨胀力变化模型中的系数值,从而确定目标膨胀力变化模型。
S260、将目标常数、目标倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数输入中间膨胀力变化模型,得到目标膨胀力变化模型。
具体地,通过确定目标膨胀力变化模型,可以对待测电池的膨胀力变化量进行计算,从而可以确定待测电池的膨胀力,便于判断待测电池的膨胀力是否超过膨胀力限值。
S270、根据待测电池的当前工况和目标膨胀力变化模型确定待测电池的膨胀力变化量,并根据膨胀力变化量和待测电池的初始膨胀力确定待测电池的目标膨胀力。
在上述技术方案的基础上,图3是本发明实施例提供的又一种电池膨胀力确定方法的流程图,可选地,参考图3,电池膨胀力确定方法包括:
S310、获取电池在不同预设工况下,充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据;其中,预设工况包括预设温度和预设充放电倍率,充放电参数包括循环次数、电池容量参数和电池膨胀力。
S320、根据预设工况与充放电参数之间的关系确定电池的初始膨胀力变化模型。
S330、根据电池容量参数对应的电池容量保持率与预设工况的关系,将初始膨胀力变化模型展开,以更新初始膨胀力变化模型。
S340、根据阿伦尼乌斯修正方程和逆幂律模型将初始膨胀力变化模型转换为中间膨胀力变化模型;其中,中间膨胀力变化模型包括常数项、倍率系数、温度应力项和充放电倍率应力项。
S350、对不同预设工况下,电池容量参数对应的放电容量数据进行数据预处理,得到不同预设工况下的目标放电容量数据。
具体地,对放电容量数据进行数据预处理例如为进行滤波,去除数据噪音,得到干净的目标放电容量数据,表面噪音数据对模型参数的计算造成干扰,从而进一步提高目标膨胀力变化模型的准确度,进而提高膨胀力计算的准确度。
S360、根据目标放电容量数据确定温度应力项系数和充放电倍率应力项系数。
具体地,例如依据高斯退化方程对目标放电容量数据进行拟合,通过目标放电容量数据,及各个工况的容量保持率Q和电池充放电次数N的关系形式拟合得到F1(T)*F2(C)与F3(T)+F4(C)的初值,再把预设工况对应的预设充放电倍率C和预设电池温度T带入F1(T)*F2(C)与F3(T)+F4(C)中进行计算,得到相关系数a、b、c、e、f、g、h和i,从而确定电池容量保持率Q的表达式。
S370、根据不同预设工况下,电池膨胀力和放电容量数据确定常数项对应的目标常数、目标倍率系数和目标膨胀力增长因子。
具体地,去除数据噪音后,对每个预设工况下的电池膨胀力和放电容量数据进行拟合,得到多组初始常数、初始倍率系数和初始膨胀力增长因子。从所有的初始膨胀力增长因子选取一个初始膨胀力增长因子作为目标膨胀力增长因子,使得预设工况对应的初始常数、初始倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数代入中间膨胀力变化模型后得到的膨胀力计算值与实测值相差较小。然后将目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数代入中间膨胀力变化模型后,结合放电容量数据确定常数项对应的目标常数和目标倍率系数。
S380、将目标常数、目标倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数输入中间膨胀力变化模型,得到目标膨胀力变化模型。
S390、根据待测电池的当前工况和目标膨胀力变化模型确定待测电池的膨胀力变化量,并根据膨胀力变化量和待测电池的初始膨胀力确定待测电池的目标膨胀力。
在上述技术方案的基础上,可选地,S307、根据不同预设工况下,电池膨胀力和放电容量数据确定常数项对应的目标常数、目标倍率系数和目标膨胀力增长因子,包括:
步骤a1、根据不同预设工况下,电池膨胀力和放电容量数据得到多组初始常数、初始倍率系数和初始膨胀力增长因子;其中,一种预设工况对应一个初始常数、一个初始倍率系数和一个初始膨胀力增长因子。
具体地,每个预设工况下,将预设工况对应的电池膨胀力和放电容量数据进行拟合,得到每个预设工况对应的初始常数、初始倍率系数和初始膨胀力增长因子,就可以得到多组初始常数、初始倍率系数和初始膨胀力增长因子。
步骤a2、从所有初始膨胀力增长因子中选取一个初始膨胀力增长因子作为目标膨胀力增长因子,将预设工况对应的初始常数、初始倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数代入输入中间膨胀力变化模型中,直至中间膨胀力变化模型训练完成;其中,目标膨胀力增长因子介于所有初始膨胀力增长因子的最大值与最小值之间。
具体地,从所有初始膨胀力增长因子的最大值与最小值之间选取一个初始膨胀力增长因子作为目标膨胀力增长因子,目标膨胀力增长因子的选取应使预设工况对应的初始常数、初始倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数输入中间膨胀力变化模型,若中间膨胀力变化模型输出值满足预设条件,则中间膨胀力变化模型训练完成,则选取的目标膨胀力增长因子合适,可以作为最终的目标膨胀力增长因子;若中间膨胀力变化模型输出值不满足预设条件,则重新选取初始膨胀力增长因子作为目标膨胀力增长因子,即继续对中间膨胀力变化模型进行训练,直至中间膨胀力变化模型训练完成。
可选地,中间膨胀力变化模型训练完成,包括:
中间膨胀力变化模型输出的膨胀力计算值满足预设条件。
具体地,根据预设工况对电池进行充放电循环,并测量循环完成后的电池的膨胀力,得到预设工况对应的膨胀力实测值。膨胀力计算值满足预设条件例如是指膨胀力计算值与对应的膨胀力实测值差值较小,或者根据每个膨胀力计算值与对应的膨胀力实测值的差值得到的方差值最小。若预设工况对应的初始常数、初始倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数输入中间膨胀力变化模型后得到的膨胀力计算值与膨胀力实测值满足预设关系,则中间膨胀力变化模型训练完成,则选取的目标膨胀力增长因子合适,可以作为最终的目标膨胀力增长因子。
步骤a3、将目标膨胀力增长因子、温度应力项系数、充放电倍率应力项系数和放电容量数据输入训练完成的中间膨胀力变化模型,得到目标常数和目标倍率系数。
具体地,以磷酸铁锂电池为例,目标膨胀力增长因子最终确定为4.05。根据目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数,更新模型得到不同预设工况下的目标常数和目标倍率系数。对于不在预设工况中的工况对应的目标常数和目标倍率系数可以通过线性插值得到。以磷酸铁锂电池为例,得到不同预设工况下的目标常数和目标倍率系数,表1为不同预设工况对应的目标常数A和目标倍率系数B。
表1不同预设工况对应的目标常数A和目标倍率系数B
如表1所示,预设工况为预设温度25℃、预设充放电倍率1C时,目标常数A为-569,目标倍率系数B为550;预设工况为预设温度35℃、预设充放电倍率1C时,目标常数A为-672,目标倍率系数B为639;预设工况为预设温度45℃、预设充放电倍率1C时,目标常数A为-816,目标倍率系数B为779;预设工况为预设温度25℃、预设充放电倍率0.5C时,目标常数A为-536,目标倍率系数B为506;预设工况为预设温度35℃、预设充放电倍率0.5C时,目标常数A为-600,目标倍率系数B为561;预设工况为预设温度45℃、预设充放电倍率0.5C时,目标常数A为-739,目标倍率系数B为710。
可选地,S301获取电池在不同预设工况下,充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据,包括:
步骤b1、控制电池在预设工况下进行充放电。
具体地,预设工况例如包括预设温度和预设充放电倍率,控制电池在预设工况下进行充电和放电,完成一次充放电。充电例如为充电至电池的最大电量,放电例如为放电至电池的最小电量,最小容量例如大于零,避免电池电量过低而造成损坏。
步骤b2、获取电池充放电后的充放电参数对应的充放电数据。
具体地,电池完成一次充放电后,获取电池的充放电参数对应的充放电数据,例如获取电池的充放电次数,即循环次数,还可以获取其他充放电数据,例如电池容量保持率,还可以获取电池膨胀力,还可以获取电池的其他参数对应的数据,本实施例并不进行限定。
步骤b3、判读电池充放电的次数是否达到预设次数,若是,执行步骤b4;若否,则返回执行步骤b1。
具体地,电池充放电的次数即电池的循环次数,若电池充放电的次数达到预设次数,可以改变预设工况,以获取电池在不同预设工况下的充放电参数;若电池充放电的次数未达到预设次数,则继续控制电池进行充放电,直至电池充放电的次数达到预设次数。
步骤b4、判断电池是否在所有预设工况下进行充放电,若是,结束;若否,则执行步骤b5。
具体地,预设工况可以有多个,若电池已经在所有设定的预设工况在进行充放电,则结束充放电;若电池未在所有预设工况下进行充放电,则改变预设工况,继续控制电池在预设工况下进行充放电循环,直至遍历所有的预设工况。
步骤b5、改变预设工况,并根据更新后的预设工况返回执行步骤b1。
具体地,改变预设工况,例如改变预设温度或预设充放电倍率,也可以同时改变预设温度和预设充放电倍率,使得电池在所有预设工况下完成充放电。
图4是本发明实施例提供的一种电池膨胀力确定装置的结构示意图。如图4所示,该电池膨胀力确定装置包括参数获取模块410、初始膨胀力变化模型确定模块420、目标膨胀力变化模型确定模块430和目标膨胀力确定模块440;参数获取模块410用于获取电池在不同预设工况下,充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据;其中,预设工况包括预设温度和预设充放电倍率,充放电参数包括循环次数、电池容量参数和电池膨胀力;初始膨胀力变化模型确定模块420用于根据预设工况与充放电参数之间的关系确定电池的初始膨胀力变化模型;目标膨胀力变化模型确定模块430用于根据初始膨胀力变化模型和充放电数据确定电池的目标膨胀力变化模型;目标膨胀力确定模块440用于根据待测电池的当前工况和目标膨胀力变化模型确定待测电池的膨胀力变化量,并根据膨胀力变化量和待测电池的初始膨胀力确定待测电池的目标膨胀力。
可选地,目标膨胀力变化模型确定模块430具体用于根据阿伦尼乌斯修正方程和逆幂律模型将初始膨胀力变化模型转换为中间膨胀力变化模型;其中,中间膨胀力变化模型包括常数项、倍率系数、温度应力项和充放电倍率应力项;根据不同预设工况下,电池膨胀力和电池容量参数对应的放电容量数据确定常数项对应的目标常数、目标倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数;将目标常数、目标倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数输入中间膨胀力变化模型,得到目标膨胀力变化模型。
本发明实施例所提供的电池膨胀力确定装置可执行本发明任意实施例所提供的电池膨胀力确定方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
图5是实现本发明实施例的电池膨胀力确定方法的电子设备的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机,诸如,膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置,诸如,个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例,并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图5所示,电子设备10包括至少一个处理器11,以及与至少一个处理器11通信连接的存储器,如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等,其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序,处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序,来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中,还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15,包括:输入单元16,例如键盘、鼠标等;输出单元17,例如各种类型的显示器、扬声器等;存储单元18,例如磁盘、光盘等;以及通信单元19,例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理,例如电池膨胀力确定方法。
在一些实施例中,电池膨胀力确定方法可被实现为计算机程序,其被有形地包含于计算机可读存储介质,例如存储单元18。在一些实施例中,计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时,可以执行上文描述的电池膨胀力确定方法的一个或多个步骤。备选地,在其他实施例中,处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如,借助于固件)而被配置为执行电池膨胀力确定方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括:实施在一个或者多个计算机程序中,该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释,该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器,可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令,并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器,使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行,作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中,计算机可读存储介质可以是有形的介质,其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备,或者上述内容的任何合适组合。备选地,计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互,可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术,该电子设备具有:用于向用户显示信息的显示装置(例如,CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器);以及键盘和指向装置(例如,鼠标或者轨迹球),用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互;例如,提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如,视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈);并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如,作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如,应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如,具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机,用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如,通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括:局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器,又称为云计算服务器或云主机,是云计算服务体系中的一项主机产品,以解决了传统物理主机与VPS服务中,存在的管理难度大,业务扩展性弱的缺陷。
应该理解,可以使用上面所示的各种形式的流程,重新排序、增加或删除步骤。例如,本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行,只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果,本文在此不进行限制。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池膨胀力确定方法,其特征在于,包括:
获取所述电池在不同预设工况下,充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据;其中,所述预设工况包括预设温度和预设充放电倍率,所述充放电参数包括循环次数、电池容量参数和电池膨胀力;
根据所述预设工况与所述充放电参数之间的关系确定所述电池的初始膨胀力变化模型;
根据所述初始膨胀力变化模型和所述充放电数据确定所述电池的目标膨胀力变化模型;
根据待测电池的当前工况和所述目标膨胀力变化模型确定所述待测电池的膨胀力变化量,并根据所述膨胀力变化量和所述待测电池的初始膨胀力确定所述待测电池的目标膨胀力。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述初始膨胀力变化模型和所述充放电数据确定所述电池的目标膨胀力变化模型,包括:
根据阿伦尼乌斯修正方程和逆幂律模型将所述初始膨胀力变化模型转换为中间膨胀力变化模型;其中,所述中间膨胀力变化模型包括常数项、倍率系数、温度应力项和充放电倍率应力项;
根据不同预设工况下,所述电池膨胀力和所述电池容量参数对应的放电容量数据确定所述常数项对应的目标常数、目标倍率系数、目标膨胀力增长因子、温度应力项系数和充放电倍率应力项系数;
将所述目标常数、目标倍率系数、所述目标膨胀力增长因子、所述温度应力项系数和充放电倍率应力项系数输入所述中间膨胀力变化模型,得到所述目标膨胀力变化模型。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在根据阿伦尼乌斯修正方程和逆幂律模型将所述初始膨胀力变化模型转换为中间膨胀力变化模型之前,还包括:
根据所述电池容量参数对应的电池容量保持率与所述预设工况的关系,将所述初始膨胀力变化模型展开,以更新初始膨胀力变化模型。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据不同预设工况下,所述电池膨胀力和所述电池容量参数对应的放电容量数据确定所述常数项对应的目标常数、目标倍率系数、目标膨胀力增长因子、所述温度应力项系数和充放电倍率应力项系数,包括:
对不同预设工况下,所述电池容量参数对应的放电容量数据进行数据预处理,得到不同预设工况下的目标放电容量数据;
根据所述目标放电容量数据确定温度应力项系数和充放电倍率应力项系数;
根据不同预设工况下,所述电池膨胀力和所述放电容量数据确定所述常数项对应的目标常数、所述目标倍率系数和所述目标膨胀力增长因子。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据不同预设工况下,所述电池膨胀力和所述放电容量数据确定所述常数项对应的目标常数、所述目标倍率系数和所述目标膨胀力增长因子,包括:
根据不同预设工况下,所述电池膨胀力和所述放电容量数据得到多组初始常数、初始倍率系数和初始膨胀力增长因子;其中,一种预设工况对应一个所述初始常数、一个初始倍率系数和一个所述初始膨胀力增长因子;
从所有所述初始膨胀力增长因子中选取一个初始膨胀力增长因子作为目标膨胀力增长因子,将所述预设工况对应的初始常数、初始倍率系数、所述目标膨胀力增长因子、所述温度应力项系数和所述充放电倍率应力项系数输入所述中间膨胀力变化模型中,直至所述中间膨胀力变化模型训练完成;其中,所述目标膨胀力增长因子介于所有所述初始膨胀力增长因子中的最大值与最小值之间;
将所述目标膨胀力增长因子、温度应力项系数、充放电倍率应力项系数和所述放电容量数据输入训练完成的中间膨胀力变化模型,得到所述目标常数和所述目标倍率系数。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述中间膨胀力变化模型训练完成,包括:
所述中间膨胀力变化模型输出的膨胀力计算值满足预设条件。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述预设工况与所述充放电参数之间的关系确定所述电池的初始膨胀力变化模型,包括:
根据不同所述预设工况下,所述循环次数、所述电池容量参数对应的电池容量保持率和所述电池膨胀力的关系,确定所述电池的初始膨胀力变化模型。
8.根据权利要求1至6任一项所述的方法,其特征在于,所述获取所述电池在不同预设工况下,充放电循环过程中的充放电参数对应的充放电数据,包括:
控制所述电池在预设工况下进行充放电;
获取所述电池充放电后的充放电参数对应的充放电数据,并返回执行所述控制所述电池在预设工况下进行充放电的步骤,直至所述电池充放电的次数达到预设次数;
更新所述预设工况,并根据更新后的预设工况返回执行所述控制所述电池在预设工况下进行充放电的步骤。
9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:
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计算机程序,所述计算机程序被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的电池膨胀力确定方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的电池膨胀力确定方法。
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