在车辆中估计和/或预测电池最大可用容量的方法和系统与流程

本发明涉及一种用于在车辆中估计和/或预测电池的最大可用容量的方法。本发明还涉及一种用于在车辆中估计和/或预测电池的最大可用容量的系统。

背景技术：

1、为了加快能源结构转型，以电动汽车为代表的新能源汽车(new energy vehicle，nev)越来越受欢迎。在新能源汽车中，电池是其关键部件，对其行驶性能、尤其是行驶安全性起着至关重要的作用。

2、然而，在实际应用中，电池的性能、例如电池的容量随着电池的使用年限而不可避免地降低。一旦发生电池故障，将可能造成车辆部件的损坏，甚至将可能影响车辆的行驶安全性。因此，有必要对车辆电池的相关状态进行估计，以便及早地获得关于车辆的续航里程和性能的信息并且在必要时及时更换电池。

3、如在现有技术中已知的那样，soc-ocv关系曲线给出了在不同的soc(state ofcharge，电量状态)值下对应的开路电压ocv(open circuit voltage，ocv)值，由此能够通过开路电压法借助于ocv-soc关系曲线来确定soc值。

4、然而，由于电池的极化效应，想要测量准确的ocv需要静止或者弛豫1～2小时。如果通过设置放电电流来控制电池的soc以1％的间隔从100％到0％地变化，那么至少需要100～200小时。这是相当耗时的。

5、此外，这对电池管理系统(battery management system，bms)的内存提出了高要求，因为难以存储整个充电时段的历史记录。

6、另外，电池的soc-ocv关系曲线还受到老化程度、环境温度、静置时间等的影响，并且不同电池的soc-ocv关系曲线或者同一电池在不同状态(充电状态和放电状态)下的soc-ocv关系曲线也是有所差异的。因此，基于soc-ocv关系曲线对电池的状态进行估计是不那么准确的。尤其地，所述估计随着老化程度或者使用年限而变得越来越不准确。

技术实现思路

1、本发明所基于的任务在于，提出一种改进的技术方案，使得能够在充电时段和/或在行驶时段对电池的当前的和/或后续的最大可用容量进行准确的估计和/或预测，而不需要电池的具体参数，例如关于开路电压、电阻等的相关知识。

2、该任务通过一种用于在车辆中估计和/或预测电池的最大可用容量的方法以及一种用于在车辆中估计和/或预测电池的最大可用容量的系统解决。

3、根据本发明的第一方面，提出一种用于在车辆中估计和/或预测电池的最大可用容量的方法，所述方法包括：

4、数据收集阶段：获取所述车辆在多个时刻的车辆数据，所述车辆数据包括电池数据和里程数据；

5、数据处理阶段：基于所述电池数据，获取所述电池的容量参量在所述多个时刻的最大可用容量；和

6、数据拟合阶段：对所述电池的所述最大可用容量随着所述车辆的行驶里程的变化过程进行拟合。

7、在本发明的范畴内，电池的容量参量能够理解为直接或者间接表征电池的容量及其状态的参量，例如电量、能量、功率、健康状态等与电池的状态相关的参量。电池的状态可以被统称为sox除了前面提及的soc之外，电池的状态sox还包括soe(state-of-energy，能量状态)、sop(state-of-power，功率状态)和soh(state-of-health，健康状态)等。在此，首先对描述电池的状态的一些概念进行阐释。

8、1.soc(state-of-charge，电量状态)指的是电池的剩余可用电量的状态，并且根据如下公式通过百分比的形式进行表示：

9、

10、其中，qc指的是当前电池的剩余可用电量，qn指的是新电池的最大可用电量或者电池的额定电量容量。在此，qn会随着电池的老化而减小。

11、2.soe(state-of-energy，能量状态)指的是电池中所存储的剩余可用能量的状态，并且根据如下公式通过百分比的形式进行表示：

12、

13、其中，ec指的是当前电池的剩余可用能量，en指的是新电池的最大可用能量或者电池的额定能量容量。在此，en会随着电池的老化而减小。

14、3.soh(state-of-health，健康状态)指的是电池在从寿命开始到寿命结束期间所处的状态，并且例如根据如下公式通过百分比的形式进行表示：

15、3.1通过电量表示soh：

16、

17、其中，qaged_max指的是当前电池的最大电量，qnew_max指的是新电池的最大电量。

18、3.2通过容量表示soh：

19、

20、其中，ecurr指的是当前电池的最大能量，erated指的是新电池的最大容量。

21、根据本发明的方法的一种优选实施方式提出，在获取所述最大可用容量时：

22、-确定所述电池的容量参量在起始时刻tstart的起始状态和在结束时刻tend的结束状态；

23、-确定所述电池的容量参量在所述起始时刻与所述结束时刻之间的变化量；和

24、-确定所述电池的容量参量的所述最大可用容量。

25、根据本发明的方法的一种优选实施方式提出，所述容量参量是电量，其中，所述容量参量的所述最大可用容量如下：

26、

27、

28、其中，qcap表示电量的最大可用容量，qcharged表示电量的改变量，socstart表示电量的起始状态，socend表示电量的结束状态，ibat表示所述电池的电流，t表示数据采集的时间间隔。

29、根据本发明的方法的一种优选实施方式提出，所述容量参量是能量，其中，所述容量参量的所述最大可用容量如下：

30、

31、

32、其中，ecap表示能量的最大可用容量，echarged表示能量的改变量，soestart表示能量的起始状态，soeend表示电量的结束状态，ubat表示所述电池的电压，ibat表示所述电池的电流，t表示数据采集的时间间隔。

33、根据本发明的方法的一种优选实施方式提出，在进行所述拟合时，能够使用线性回归：

34、y＝a*x+b

35、其中，y表示所述容量参量的最大可用容量，x表示所述车辆的行驶里程。

36、根据本发明的方法的一种优选实施方式提出，设置寿命终结阈值，基于所述拟合和所述寿命终结阈值确定所述电池的寿命终结所对应的行驶里程。

37、根据本发明的方法的一种优选实施方式提出，设置预警阈值，当所述电池的容量参量、例如健康状态soh达到所述预警阈值时，采取相应措施，例如输出预警信息，以进行电池更换或者投入二次使用。

38、根据本发明的第二方面，提出一种用于在车辆中估计和/或预测电池的最大可用容量的系统，所述系统包括控制装置，所述控制装置配置用于执行根据本发明的方法。

39、根据本发明的方法的一种优选实施方式提出，所述系统还包括装配在所述车辆中的实时监控系统。

40、根据本发明的第三方面，提出一种计算机程序产品、例如计算机可读程序介质，所述计算机程序产品包括或存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器运行时，所述计算机程序指令能够执行根据本发明的方法

41、在此，结合根据本发明的方法所描述的特征和细节也适用于根据本发明的系统和根据本发明的计算机程序产品，并且反之亦然。