一种车主自适应的动力电池剩余寿命预测方法与流程

本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种车主自适应的动力电池剩余寿命预测方法。

背景技术：

锂电池作为一种高效、环保的新型电源被广泛应用在新能源汽车中，作为新能源汽车的心脏，锂电池的寿命决定了新能源汽车的寿命。

新能源汽车锂电池寿命的衰减通常包括循环寿命衰减和日历寿命衰减，传统动力电池寿命预测方法通常以动力电池某一指标为基准建立循环寿命衰减模型，一方面没有考虑到日历寿命衰减，另一方面也忽略了不同车主之间大相径庭的用车习性，具有较大的误差。公布号为cn103698710a的中国专利申请公开了一种电池寿命周期预测方法，该方法只考虑了充放电次数对电池容量的影响而忽视了电池容量随使用天数的自衰减；公布号为cn107202960a的中国专利申请公开了一种动力电池寿命预测方法，该方法虽然考虑到了动力电池的循环寿命衰减和日历寿命衰减，但在处理这两者关系时只是简单的通过一定比例进行叠加，没有考虑到两者之间的协同作用，不符合实际情况；公布号为cn108490365b的中国专利申请公开一种估计电动汽车的动力电池的剩余寿命的方法，该方法考虑了不同充放电倍率对电池剩余寿命的影响，但其考虑因素单一且没有考虑不同车主不同的用车习惯。

基于以上问题，提出能够适应车主用车习性并同时考虑循环寿命衰减和日历寿命衰减的动力电池衰减模型对动力电池剩余寿命的预测具有很重要的意义。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本发明提出一种车主自适应的动力电池剩余寿命的预测方法，以电池容量为主要指标，首先根据车主动力电池参数建立得到不同环境下的容量循环寿命衰减模型和容量日历衰减系数，再根据车主自身的用车习惯对容量循环衰减模型进行运算得到适用于该车主的动力电池寿命衰减模型，最后带入该车主此时的动力电池soh和用车天数下的容量衰退系数即可得到该车主动力电池的剩余寿命。

提供一种车主自适应的动力电池剩余寿命预测方法，其包括以下步骤：

s1、获取车主动力电池参数，并根据车主动力电池参数建立车主动力电池在标准、快/慢速充电和高/常/低温放电状态下的容量循环衰减模型，获取电池健康状态soh与循环次数n的曲线关系；

s2、根据车主用车习惯计算车主动力电池的容量循环衰减曲线；

s3、根据车主动力电池的容量日历衰减模型得到在车主用车天数下的日历容量衰减系数；

s4、根据车主动力电池当前soh值计算当前容量循环衰减系数、理论已循环次数、理论可再循环次数和日循环系数；

s5、计算得到该车主动力电池的可再使用天数。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤s1和s3中该动力电池在不同状态下的容量循环衰减模型和容量日历衰减模型建立的实现方式为comsol软件仿真。

在本发明一个较佳实施例中，所述快/慢速充电状态的充电速率分别为1c和0.2c，所述高/常/低温放电状态放电的温度分别为40℃、20℃、10℃，其他未描述阶段均为标准状态。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤s2中，车主动力电池容量循环衰减曲线的建立公式为：

。

其中：为车主自适应的电池容量循环衰退模型；

为标准状态下车主电池容量循环衰退模型；

为快速充电状态下车主电池容量循环衰退模型；

为慢速充电状态下车主电池容量循环衰退模型；

为高温放电状态下车主电池容量循环衰退模型；

为低温放电状态下车主电池容量循环衰退模型；

a为车主快速充电比例；b为车主高温环境行驶比例；c为车主低温环境充电比例。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤s4中当前容量循环衰减率和日循环系数的计算公式分别为：

其中，为该车主动力电池的已使用天数。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤s5中该动力电池剩余使用天数的计算公式为：

。

本发明的有益效果是：结合动力电池循环寿命衰减和日历寿命衰减，并将之将与车主的用车习惯结合，可以最大程度的真实预测车主动力电池的剩余寿命。

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它的附图，其中：

图1为本发明提供的一种车主自适应的动力电池剩余寿命预测方法的流程图；

图2为实施案例中动力电池在标准状态下的soh值与循环次数n的关系曲线；

图3为实施案例中动力电池在快速充电下的soh值与循环次数n的关系曲线，在本案例中快速充电即为标准状态下的1c充电；

图4为实施案例中动力电池在慢速充电下的soh值与循环次数n的关系曲线，在本案例中慢速充电速率为0.2c，其余循环状态为标准条件；

图5为实施案例中动力电池在高温行驶下的soh值与循环次数n的关系曲线，在本案例中高温行驶环境温度为40℃，其余循环状态为标准状态；

图6为实施案例中动力电池在常温行驶下的soh值与循环次数n的关系曲线，在本案例中常温行驶环境温度为20℃，其余循环状态为标准状态；

图7为实施案例中动力电池在低温行驶下的soh值与循环次数n的关系曲线，在本案例中低温行驶环境温度为10℃，其余循环状态为标准状态；

图8为实施案例中动力电池在标准状态下的容量随天数的衰减曲线；

图9为实施案例中适用于该车主的动力电池soh与循环次数n的关系曲线。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明实施例包括：

一种车主自适应的动力电池剩余寿命预测方法，其具体步骤包括：

（1）获取车主所用动力电池的型号与参数，并根据动力电池的型号和参数信息建立动力电池的容量日历衰减模型以及动力电池在标准充电、快速充电、慢速充电、高温放电、常温放电、低温放电状态下的容量循环衰减模型，绘制电池健康状态soh与循环次数n的曲线图。

其中，利用comsol软件对动力电池进行仿真，以建立该动力电池的容量日历衰减模型和在不同状态下的容量循环衰减模型。

所述快/慢速充电状态下的充电速率分别为1c和0.2c，所述高/常/低温放电状态放电温度分别为40℃、20℃、10℃，其他未详细描述阶段均为标准状态。

（2）根据车主用车习惯计算车主动力电池的容量循环衰减曲线；

车主动力电池的容量循环衰减曲线的建立公式为：

其中，为车主自适应的电池容量循环衰退模型；

为标准状态下车主电池容量循环衰退模型；

为快速充电状态下车主电池容量循环衰退模型；

为慢速充电状态下车主电池容量循环衰退模型；

为高温放电状态下车主电池容量循环衰退模型；

为低温放电状态下车主电池容量循环衰退模型；

a为车主快速充电比例；b为车主高温环境行驶比例；c为车主低温环境充电比例。

（3）根据车主动力电池的容量日历衰减模型，得到车主在用车天数下的容量日历衰减系数；

（4）根据车主动力电池的当前soh值计算当前容量循环衰减系数、已知的理论已循环次数、已知的总循环次数、理论可再循环次数和日循环系数，

其中：为该车主动力电池的已使用天数。

（5）根据以上结果计算该车主动力电池的理论可再使用天数。

所述步骤s5中该动力电池剩余使用天数的计算公式为：

。

具体实施例一

所选用的动力电池材料为六氟磷酸锂电池，标准电流1c为16.21a，最大电压4.1v，最小电压2.5v，理论初始容量58354c/m。

利用comsol软件对该型号动力电池进行仿真，获取其在标准充电、快速充电、慢速充电、高温放电、常温放电、低温放电下的容量循环衰减模型和容量日历衰减模型，绘制不同条件下该动力电池的soh与循环次数n的关系曲线以及该动力电池soh与天数的关系曲线，分别如图2、3、4、5、6、7、8所示。

带入该车主的用车习惯，该动力电池已使用天数为300天，带入图8可知，此时该动力电池当前容量日历衰减系数=97.9%；同时，该车主快速充电比例为75%，慢速充电比例为25%，高温行驶的比例为15%，常温行驶比例为70%，低温行驶比例为15%，即a=75%，b=15%，c=15%，结合以上数据绘制该车主动力电池的循环衰减曲线，如图9所示。

经测量该车主动力电池现在的soh值约为93.5%，计算该动力电池当前容量循环衰减系数=95.5%，再已知该动力电池理论总计循环1000次的基础上，获得该车主动力电池的理论已循环次数=257和理论可再循环次数=743；

最后，还可根据日循环系数=0.857计算出预计可使用天数=866天，考虑到动力电池的日历寿命衰减，实际可再使用天数一般会低于该天数，因此最终可预计该动力电池可再循环700次左右，可供该车主再行驶800天左右。

预测精度受模型和车主提供信息影响，因此为提高本发明的精确度，一方面需要车主提供尽可能详细准确的信息，另一方面还可以通过添加额外的工况变量对该模型进一步优化，如车主充放电深度习惯。

本发明一种车主自适应的动力电池剩余寿命预测方法的有益效果是：结合动力电池循环寿命衰减和日历寿命衰减，并将之将与车主的用车习惯结合，可以最大程度的真实预测车主动力电池的剩余寿命。

以上附图和实施案例详述了本发明的内容、方法和效果，需要说明的是，该案例仅为本发明较好的实施例。本发明不可能考虑所有情况，本领域内技术人员可以在不脱离或不改变本发明的设计主体思想的前提下,合理地利用车主提供的信息改变或优化预测模型，因此依照本发明的构想所作的改变,或修改为等同变化的等效实施例,仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围内。