动力电池充放电次数的实时统计方法、系统及电动车辆与流程

本发明涉及电动车辆技术领域，尤其涉及一种动力电池充放电次数的实时统计方法、系统及电动车辆。

背景技术：

动力电池作为电动车辆特别是纯电动车辆的能量来源，常处于较复杂的工作状态，以满足行驶工况需求。动力电池运行环境比较复杂，不仅经常处于不同大小电流的充放电状态，而且还受到不同的温度与振动的冲击，长时间反复运行在上述工况下，会加快电池衰减，缩短电池寿命。因此，需要了解动力电池的充放电情况。

现有技术中，电池充放电循环次数一般通过电池测试仪进行实验获取，这种方法需要将电池从电动车辆上取下来，并在实验环境下进行操作，这种方法不能实时获取电动车辆上电池充放电循环次数。

雨流计数法应用在电池寿命估算中，但这种方法对车载动力电池浅充浅放的实际情况，具有一定的局限性。雨流计数法虽然可以等效计算电池充放电循环次数，但该方法的等效不能真实地还原电池充放电循环过程，不能明确反映电池每一次充放电循环中SOC变化的实际轨迹。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种动力电池充放电次数的实时统计方法、系统及电动车辆。本发明技术方案从市场角度，使消费者实时监控电池的充放电次数并准确了解动力电池的寿命状态，进而 对动力电池进行定期维护，减少电池故障、延长电池的使用寿命。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种动力电池充放电次数的实时统计方法，包括如下步骤：

实时获取动力电池的荷电状态SOC随时间的变化情况，并绘制SOC-t曲线；

判断是否有极值点出现，当出现充电极值点时，将充电极值点输入到的充电极值点区域，当出现放电极值点时，将放电极值点输入到放电极值点区域；

在出现充电极值点或放电极值点时，将当前时刻充电极值点区域和放电极值点区域中最新的数值进行比较，若二者之差大于或等于预设差值a且相应时间差大于或等于预设时间差值b，则将当前比较的数值保存在原区域中，否则将当前比较的数值分别提取到充电极值点新区域和放电极值点新区域，同时从原区域移除对应数值；

充放电循环结束时，将所述充电极值点区域中的数值个数作为充电次数输出，放电极值点区域中的数值个数作为放电次数输出，充电极值点新区域中的数值个数作为制动能量回馈次数输出。

本发明的有益效果是：本发明提供的动力电池充放电次数的实时统计方法克服了现有技术中通过电池测试仪提取充放电循环次数的不足，无需将电池从电动车辆上取下来，在车辆运行状态即可实现，实现了动力电池充放电次数及制动能量回馈次数的实时统计，实时性强，计算准确度高；消费者实时监控电池的充放电次数并准确了解动力电池的寿命状态，进而对动力电池进行定期维护，减少电池故障、延长电池的使用寿命。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种动力电池充放电次数的实时统计系统，包括：

数据获取模块，用于实时获取动力电池的荷电状态SOC随时间的变化情 况，并绘制SOC-t曲线；

极值点判断模块，用于判断是否有极值点出现，当出现充电极值点时，将充电极值点输入到的充电极值点区域，当出现放电极值点时，将放电极值点输入到放电极值点区域；

数据处理模块，用于在出现充电极值点或放电极值点时，将当前时刻充电极值点区域和放电极值点区域中最新的数值进行比较，若二者之差大于或等于预设差值a且相应时间差大于或等于预设时间差值b，则将当前比较的数值保存在原区域中，否则将当前比较的数值分别提取到充电极值点新区域和放电极值点新区域，同时从原区域移除对应数值；

结果输出模块，用于在充放电循环结束时，将所述充电极值点区域中的数值个数作为充电次数输出，放电极值点区域中的数值个数作为放电次数输出，充电极值点新区域中的数值个数作为制动能量回馈次数输出。

本发明的有益效果是：本发明提供的动力电池充放电次数的实时统计系统克服了现有技术中通过电池测试仪提取充放电循环次数的不足，无需将电池从电动车辆上取下来，在车辆运行状态即可实现，实现了动力电池充放电次数及制动能量回馈次数的实时统计，实时性强，计算准确度高；消费者实时监控电池的充放电次数并准确了解动力电池的寿命状态，进而对动力电池进行定期维护，减少电池故障、延长电池的使用寿命。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种电动车辆，包括上述技术方案所述的动力电池充放电次数的实时统计系统。

本发明的有益效果是：本发明通过实时监控动力电池的充放电情况并准确了解动力电池的寿命状态，进而对动力电池进行定期维护，减少电池故障、延长电池的使用寿命，进一步减少电动车辆故障，延长电动车辆的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的动力电池充放电次数的实时统计方法流程性示意图；

图2为本发明实施例提供的车载动力电池充放电循环SOC-t示意图；

图3为本发明实施例提供的车载动力电池浅充浅放过程SOC-t示意图；

图4为本发明实施例提供的动力电池充放电次数的实时统计方法整体流程图；

图5为本发明实施例提供的动力电池充放电次数判断方法流程图；

图6为本发明实施例中实车充放电循环的充放电数据示意图；

图7为本发明实施例中充放电循环次数的结果统计图；

图8为本发明实施例提供的的动力电池充放电次数的实时统计系统结构性框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明实施例提供的一种动力电池充放电次数的实时统计方法流程性示意图。如图1所示，动力电池充放电次数的实时统计方法，包括如下步骤：

110，实时获取动力电池的荷电状态SOC随时间的变化情况，并绘制SOC-t曲线；

120，判断是否有极值点出现，当出现充电极值点时，将充电极值点输入到的充电极值点区域SOC_c,max，当出现放电极值点时，将放电极值点输入到放电极值点区域SOC_d,min；

130，在出现充电极值点或放电极值点时，将当前时刻充电极值点区域SOC_c,max和放电极值点区域SOC_d,min中的数值进行比较，若二者之差大于或等于 预设差值a且相应时间差大于或等于预设时间差值b，则将当前比较的数值保存在原区域中，否则将当前比较的数值分别提取到充电极值点新区域SOC_c,new和放电极值点新区域SOC_d,new，同时从原区域移除对应数值；

140,充放电循环结束时，将所述充电极值点区域中的数值个数作为充电次数输出，放电极值点区域中的数值个数作为放电次数输出，充电极值点新区域中的数值个数作为制动能量回馈次数输出。

应理解，在该实施例中，充电极值点与放电极值点之差大于预设差值a且相应时间差小于预设时间差值b，以及充电极值点与放电极值点之差小于预设差值a且相应时间差大于预设时间差值b的情况不存在。所述否则的情况只包括充电极值点和放电极值点之差小于预设差值a且相应时间差小于预设时间差值b的情况。

上述实施例中，动力电池充放电次数的实时统计方法克服了现有技术中通过电池测试仪提取充放电循环次数的不足，无需将电池从电动车辆上取下来，在车辆运行状态即可实现，实现了动力电池充放电次数及制动能量回馈次数的实时统计，实时性强，计算准确度高。

具体地，在该实施例中，判断是否有极值点出现包括：读取SOC-t曲线上的连续三个点，分别计算由所述三个点顺次连接构成的两条线的斜率，如斜率由正变负，则确定中间的点为充电极值点，如斜率由负变正，则确定中间点为放电极值点。选取连续的三个点，可以准确检测出充电极值点或放电极值点，如果选取的三个点不连续，则可能出现最后一个点跨过了极值点，但斜率并没有出现由正变负或者由负变正，从而导致漏掉了极值点的检测。

应理解，在该实施例中，当连续三个点中出现相邻的两个点数值大小相同的情况时，则保留前面的点，去除后面的点，并顺延向后取点。通过去除数值相等的点，排除斜率为零的情况，进而排除斜率为零的情况对极值点检测的干扰。

应理解，在该实施例中，所述充电极值点区域SOC_c,max、放电极值点区域SOC_d,min、充电极值点新区域SOC_c,new和放电极值点新区域SOC_d,new这四个区域为预先定义的。

所述的充电极值点区域SOC_c,max，包含充电过程与放电过程交点处的SOC数值。所述区域SOC数值的提取方法为，读取SOC-t曲线上的连续三个点，相等数据点仅保留一个，并通过其左右两边斜率符号由正变负来确定。

所述的放电极值点区域SOC_c,max，包含放电过程与充电过程交点处的SOC数值、制动回馈过程中的极值点SOC。所述区域SOC数值的提取方法为，根据三个点中左右两边斜率符号由负变正确定。

所述的充电极值点区域SOC_c,max和放电极值点区域SOC_d,min可暂时存放当前更新数据，当各存入一个数据时，两者进行比较，判断是否满足提取条件。若两者之差大于a且相应时间差大于b，则两者分别保存在各自区域。

当新的数据进入充电极值点区域SOC_c,max时，该数值与当前放电极值点区域最新输入的SOC_d,min数值进行比较，若两者之差大于预设差值a且相应时间差大于预设时间差值b，则两者分别保存在各自区域，不进行任何操作。若两者之差不大于a且相应时间差不大于b，则将新数据保存到充电极值点新区域SOC_c,new，同时将该数值从充电极值点区域SOC_c,max删除；将当前放电极值点区域进行比较的SOC_d,min数值保存到放电极值点新区域SOC_d,new中，并从原数据区域中删除。

当新的数据进入放电极值点区域SOC_d,min时，该数值与当前充电极值点区域最新输入的SOC_c,max数值进行比较，若两者之差大于a且相应时间差大于b，则两者分别保存在各自区域，不进行任何操作。若两者之差不大于a且相应时间差不大于b，则将新数据保存到放电极值点新区域SOC_d,new，同时将该数值从放电极值点区域SOC_d,min删除；将当前充电极值点区域进行比较的SOC_c,max数值保存到充电极值点新区域SOC_c,new中，并从原数据区域中删除。

所述的充电极值点新区域SOC_c,new和放电极值点新区域SOC_d,new用于存放当前充电极值点区域SOC_c,max与当前放电极值点区域SOC_d,min区域中数据之差不大于a且相应时间差不大于b的对应区域的数据。所述充电极值点新区域SOC_d,new中的数据总数为制动能量回馈的次数。

所述的充电极值点区域SOC_c,max中的数据总数为充电总次数，放电极值点区域SOC_d,min中的数据总数为放电总次数。

应理解，在该实施例中，所述预设差值a和预设时间差值b根据车载动力电池的特征、驾驶员驾驶习惯以及道路工况的实际情况预先设定。所述a的取值范围为2％-4％，所述b的取值范围为100s-140s。

下面结合附图，对本发明充放电循环次数统计方法作详细说明。

图2为本发明实施例提供的车载动力电池充放电循环SOC-t示意图。

本实施例为某辆车载动力电池实际运行工况中的SOC随时间t的变化情况，观察到放电过程中SOC的变化曲线上有多个极值点存在。根据实车动力电池的充放电特性，规定SOC斜率符号由正变负且ΔSOC>3％时，表示一个放电半循环；SOC斜率符号由负变正且ΔSOC>3％，表示一个充电半循环；SOC斜率符号由负变正且ΔSOC≤3％，表示一次制动回馈过程。因此，对图2中所示曲线进行循环次数统计，可得到2次放电半循环、2次充电半循环和16次制动能量回馈。

图3为本发明实施例提供的车载动力电池浅充浅放过程SOC-t示意图。本发明可提取到3次放电半循环、3次充电半循环和7次制动能量回馈。

图4、5为本发明统计完整充放电循环的一个实施例。

如图4所示，本实施例简述提取充放电循环的流程。首先初始化N_b、N_c和N_d，并定义充电极值点区域SOC_c,max、放电极值点区域SOC_d,min、充电极值点新区域SOC_c,new和放电极值点新区域SOC_d,new四个区域；N_b、N_c和N_d分别代表充 电极值点区域、放电极值点区域和充电极值点新区域中的数据个数。其中图4中充放电循环的判断后，N_b、N_c和N_d数值的具体变化根据图5中的具体流程确定。

如图5所示，根据BMS实时更新的动力电池时间t与SOC等信息，将当前时刻充电极值点区域SOC_c,max和放电极值点区域SOC_d,min中的数值进行比较，若两者之差不大于3％且相应时间差不大于120s，将该数据从原数据区域移除，同时将该数据分别存入充电极值点新区域SOC_c,new和放电极值点新区域SOC_d,new。实时更新所述四个区域，充放电循环提取过程的判断，按照上述流程重复进行，并输出N_b、N_c和N_d的最终值。

本实施例结合图4和5简述充放电循环提取及更新的过程。图6为实车充放电循环中充放电数据示意图。设充放电数据按照图6给出的数据进入。图6中的充电极值点和放电极值点数据如表1。

表1

当100％和93％分别进入充电极值点区域SOC_c,max和放电极值点区域SOC_d,min时，两者做差，ΔSOC>3％且Δt>120s，各自保存在原区域中。当94％进入充电极值点区域SOC_c,max时，该数值与当前时刻放电极值点区域SOC_d,min中的93％比较，ΔSOC<3％且Δt<120s，将94％和93％分别提取到充电极值点新区域SOC_c,new和放电极值点新区域SOC_d,new，同时从原数据区移除对应数据。数据继续更新，92％进入放电极值点区域SOC_d,min，该数据与当前时刻充电极值点区域SOC_c,max中的100％进行比较，ΔSOC>3％且Δt>120s，各自保存在原区域中。

充放电循环判断的过程随着数据更新继续进行，分析过程如上所述，满足条件的循环，分别提取到充电极值点新区域SOC_c,new和放电极值点新区域SOC_d,new中；不满足条件的数据，保留在原区域中，等待新数据的出现，进行下一次的判断，实时更新所述的四个区域。实例中的最后三个数据59％、56％和97％更好地阐述了充放电循环提取的方法。59％进入充电极值点区域SOC_c,max，并与当前时刻放电极值点区域SOC_d,min中的58％比较，ΔSOC<3％且Δt<120s，将59％和58％分别提取到充电极值点新区域SOC_c,new和放电极值点新区域SOC_d,new，同时从原数据区移除对应数据。数据继续更新，56％进入放电极值点区域SOC_d,min，该数据与当前时刻充电极值点区域SOC_c,max中的100％进行比较，ΔSOC>3％且Δt>120s，各自保存在原区域中。下一个数据97％进入充电极值点区域SOC_c,max，并与当前时刻放电极值点区域SOC_d,min中的56％比较，ΔSOC>3％且Δt>120s，各自保存在原区域中。充放电循环判断结束，最终充电极值点区域SOC_c,max存入2个数据、放电极值点区域SOC_d,min存入1个数据、充电极值点新区域SOC_c,new和放电极值点新区域SOC_d,new各存入10个数据。

图7为本发明统计充放电循环次数的结果图。经过所述充放电循环提取与判断的过程，可统计出1次放电半循环及荷电状态变量ΔSOC为44％(100％-56％＝44％)、1次充电半循环及荷电状态变化量ΔSOC为41％(97％-56％＝41％)和10次制动能量回馈过程及每次制动能量回馈过程的荷电状态变化量ΔSOC为1％。

上文结合图1至7，详细描述了本发明实施例的动力电池充放电次数的实时统计方法。下面结合图8，详细描述根据本发明实施例的动力电池充放电次数的实时统计系统。

图8给处理本发明实时提供的一种动力电池充放电次数的实时统计系统 的示意性结构框图，如图8所示，所述动力电池充放电次数的实时统计系统包括包括：数据获取模块、极值点判断模块、数据处理模块和结果输出模块。其中，

数据获取模块，用于实时获取动力电池的荷电状态SOC随时间的变化情况，并绘制SOC-t曲线。极值点判断模块，用于判断是否有极值点出现，当出现充电极值点时，将充电极值点输入到的充电极值点区域，当出现放电极值点时，将放电极值点输入到放电极值点区域。数据处理模块，用于在出现充电极值点或放电极值点时，将当前时刻充电极值点区域和放电极值点区域中最新的数值进行比较，若二者之差大于或等于预设差值a且相应时间差大于或等于预设时间差值b，则将当前比较的数值保存在原区域中，否则将当前比较的数值分别提取到充电极值点新区域和放电极值点新区域，同时从原区域移除对应数值。结果输出模块，用于在充放电循环结束时，将所述充电极值点区域中的数值个数作为充电次数输出，放电极值点区域中的数值个数作为放电次数输出，充电极值点新区域中的数值个数作为制动能量回馈次数输出。

上述实施例中，动力电池充放电次数的实时统计系统克服了现有技术中通过电池测试仪提取充放电循环次数的不足，无需将电池从电动车辆上取下来，在车辆运行状态即可实现，实现了动力电池充放电次数及制动能量回馈次数的实时统计，实时性强，计算准确度高。

可选地，在本发明的一个实施例中，极值点判断模块判断是否有极值点出现包括：读取SOC-t曲线上的连续三个点，分别计算由所述三个点顺次连接构成的两条线的斜率，如斜率由正变负，则确定中间的点为充电极值点，如斜率由负变正，则确定中间点为放电极值点。

具体地，在该实施例中，当连续三个点中出现相邻的两个点数值大小相同的情况时，则保留前面的点，去除后面的点，并顺延向后取点。

具体地，在该实施例中，所述预设差值a和预设时间差值b根据车载动力电池的特征、驾驶员驾驶习惯以及道路工况的实际情况预先设定。

具体地，在该实施例中，所述a的取值范围为2％-4％，所述b的取值范围为100s-140s。

本发明实施例还提供一种电动车辆。电动车辆包括车辆管理系统BMS和动力电池充放电次数的实时统计系统，所述车辆管理系统BMS与动力电池充放电次数的实时统计系统连接，所述动力电池充放电次数的实时统计系统可以包括数据获取模块、极值点判断模块、数据处理模块和结果输出模块。

在该实施例中，动力电池充放电次数的实时统计系统为上文图8处对应描述的系统，可以实现图8中所述系统的全部功能，为了描述简洁，再次不再赘述。

具体地，在该实施例中动力电池系统BMS实时更新动力电池充放电电流、时间t与SOC等信息，并将相关信息输入值动力电池充放电次数的实时统计系统，动力电池充放电次数的实时统计系统根据接收的相关数据实现上述功能。

本发明实施例所述动力电池充放电次数的实时统计系统适用于多种工况，还可编译成多种语言，嵌入到BMS中，直观输出结果。

上述实施例中提供的电动车辆。通过动力电池充放电次数的实时统计系统实时监控动力电池的充放电情况并准确了解动力电池的寿命状态，进而对动力电池进行定期维护，减少电池故障、延长电池的使用寿命，进一步减少电动车辆故障，延长电动车辆的使用寿命。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅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。

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网络单元上。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发明实施例方案的目的。

另外，在本发明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，也可以是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。

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，本发明的技术方案本质上或者说对现有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(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。