蓄电池使用寿命极限预测方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本技术涉及车载电池技术领域，特别涉及一种蓄电池使用寿命极限预测方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.车载蓄电池是一种为机动车辆提供12v电源的装置，其是燃油版车辆正常启动的唯一能量来源，一般为铅酸蓄电池。其中，车载蓄电池的使用寿命是有限的，其安全使用对车辆是否能够正常行驶和安全行驶尤为重要，因此需要及时对车载蓄电池进行更换。目前车载蓄电池的更换方式主要有三种：其一是固定更换周期，比如3年更换一次车载蓄电池；其二是定期利用仪器检测，并根据检测数据判断使用寿命及更换日期；其三就是当车载蓄电池的使用寿命终止突发，以致车辆启动不了，此时需外接应急电源启动或呼叫拖车救援，并立即更换车载蓄电池。
3.上述第一种情况总是在车载蓄电池使用寿命极限前更换，其虽不会出现车辆启动不了的意外，但由于更换前，车载蓄电池中往往还有一定的资源可供使用，即未最大限度利用其使用资源，以致造成车载蓄电池资源的浪费且不环保，也变相增加了车辆的维护使用成本；第二种情况需要定期利用检测仪器进行电池检测，增加了检测工作量及检测成本；第三种情况往往易耽误机动车辆用户的时间，同时也要承担相关的应急或救援费用，也存在成本高的问题。因此，若能在车载蓄电池的使用寿命达到极限之前，不利用检测仪器就能准确预测出车载蓄电池的使用寿命极限，那么就可以在车载蓄电池的使用寿命达到极限时，再更换车载蓄电池，进而有效降低车载蓄电池的更换成本和时间成本。
4.不过，因车辆工况及时间温度等综合原因的影响，车载蓄电池的使用寿命本身就很难被准确测量出来，因此车载蓄电池的使用寿命极限更难被预测；由此可见，在不利用检测仪器对车载蓄电池进行检测的前提下，如何准确预测出车载蓄电池是否已达使用寿命极限是当前亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术提供一种蓄电池使用寿命极限预测方法、装置、设备及存储介质，可准确预测出车载蓄电池是否已达使用寿命极限，有效降低车载蓄电池的更换成本。
6.第一方面，提供了一种蓄电池使用寿命极限预测方法，包括以下步骤：
7.获取车载蓄电池的实际静态电压值，并判断所述实际静态电压值是否小于预设电压阈值；
8.若所述实际静态电压值小于所述静态电压阈值，获取启动机的实际启动电流值，并判断所述实际启动电流值是否小于预设电流阈值；
9.若所述实际启动电流值小于所述预设电流阈值，基于静态电压值、启动电流值与荷电状态之间的百分位特性关系、所述实际静态电压值和所述实际启动电流值确定出soc百分位值；
10.判断所述soc百分位值是否小于预设百分位阈值；
11.若所述soc百分位值小于所述预设百分位阈值，获取发电机充电电流，并判断所述发电机充电电流是否小于预设充电电流阈值；
12.若所述发电机充电电流小于所述预设充电电流阈值，则预测所述车载蓄电池处于使用寿命极限阶段。
13.一些实施例中，在所述判断所述实际静态电压值是否小于预设电压阈值的步骤之后，还包括：
14.当所述实际静态电压值大于或等于所述预设电压阈值，则判定所述车载蓄电池处于正常状态。
15.一些实施例中，在所述判断所述实际启动电流值是否小于预设电流阈值的步骤之后，还包括：
16.当所述实际启动电流值大于或等于所述预设电流阈值，则判定所述车载蓄电池处于亏电状态。
17.一些实施例中，在所述判断所述soc百分位值是否小于预设百分位阈值的步骤之后，还包括：
18.当所述soc百分位值大于或等于所述预设百分位阈值，则判定所述车载蓄电池处于早衰状态。
19.一些实施例中，在所述判断所述发电机充电电流是否小于预设充电电流阈值的步骤之后，还包括：
20.当所述发电机充电电流大于或等于所述预设充电电流阈值，则判定所述车载蓄电池存在潜在失效风险。
21.一些实施例中，在所述基于静态电压值、启动电流值与荷电状态之间的百分位特性关系、所述实际静态电压值和所述实际启动电流值确定出soc百分位值的步骤之前，还包括：
22.基于历史静态电压值、历史启动电流值和历史荷电状态创建soc百分位特性曲线图，所述soc百分位特性曲线图包括静态电压值、启动电流值与荷电状态之间的百分位特性关系。
23.一些实施例中，所述预设电流阈值为2倍的启动机额定电流值；所述预设充电电流阈值为发电机处于怠速工况时的充电电流的50％。
24.第二方面，提供了一种蓄电池使用寿命极限预测装置，包括：
25.第一判断单元，其用于获取车载蓄电池的实际静态电压值，并判断所述实际静态电压值是否小于预设电压阈值；
26.第二判断单元，其用于若所述实际静态电压值小于所述静态电压阈值，获取启动机的实际启动电流值，并判断所述实际启动电流值是否小于预设电流阈值；
27.soc确定单元，其用于若所述实际启动电流值小于所述预设电流阈值，基于静态电压值、启动电流值与荷电状态之间的百分位特性关系、所述实际静态电压值和所述实际启动电流值确定出soc百分位值；
28.第三判断单元，其用于判断所述soc百分位值是否小于预设百分位阈值；
29.第四判断单元，其用于若所述soc百分位值小于所述预设百分位阈值，获取发电机
充电电流，并判断所述发电机充电电流是否小于预设充电电流阈值；
30.预测单元，其用于若所述发电机充电电流小于所述预设充电电流阈值，则预测所述车载蓄电池处于使用寿命极限阶段。
31.第三方面，提供了一种蓄电池使用寿命极限预测设备，包括：存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行，以实现前述的蓄电池使用寿命极限预测方法。
32.第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，以实现前述的蓄电池使用寿命极限预测方法。
33.本技术提供了一种蓄电池使用寿命极限预测方法、装置、设备及存储介质，包括获取车载蓄电池的实际静态电压值，并判断所述实际静态电压值是否小于预设电压阈值；若所述实际静态电压值小于所述静态电压阈值，获取启动机的实际启动电流值，并判断所述实际启动电流值是否小于预设电流阈值；若所述实际启动电流值小于所述预设电流阈值，基于静态电压值、启动电流值与荷电状态之间的百分位特性关系、所述实际静态电压值和所述实际启动电流值确定出soc百分位值；判断所述soc百分位值是否小于预设百分位阈值；若所述soc百分位值小于所述预设百分位阈值，获取发电机充电电流，并判断所述发电机充电电流是否小于预设充电电流阈值；若所述发电机充电电流小于所述预设充电电流阈值，则预测所述车载蓄电池处于使用寿命极限阶段。本技术利用现有的车载数据并根据发动机的启动机/发电机的工程特性来及时动态的准确预测车载蓄电池是否已达使用寿命极限，即利用铅酸蓄电池固有的soc与静态电压、启动电流之间的百分位特性关系，并根据静态电压值和启动电流值确定出车载蓄电池的soc百分位值，再根据soc百分位值和发电机充电电流准确预测车载蓄电池的使用寿命极限，以使得用户可及时对车载蓄电池进行维护或更换，进而有效延长车载蓄电池的使用时间，最大限度利用车载蓄电池的使用价值，有效降低车载蓄电池的更换成本。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
35.图1为本技术实施例提供的一种蓄电池使用寿命极限预测方法的流程示意图；
36.图2为本技术实施例提供的蓄电池使用寿命极限预测方法的具体流程示意图；
37.图3为本技术实施例提供的soc百分位特性曲线图；
38.图4为本技术实施例提供的一种蓄电池使用寿命极限预测装置的结构示意图；
39.图5为本技术实施例提供的一种蓄电池使用寿命极限预测设备的结构示意图。
具体实施方式
40.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人
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，都属于本技术保护的范围。
41.图1是本技术实施例提供的一种蓄电池使用寿命极限预测方法，包括以下步骤：
42.步骤s10：获取车载蓄电池的实际静态电压值，并判断所述实际静态电压值是否小于预设电压阈值；
43.进一步的，在所述判断所述实际静态电压值是否小于预设电压阈值的步骤之后，还包括：
44.当所述实际静态电压值大于或等于所述预设电压阈值，则判定所述车载蓄电池处于正常状态。
45.步骤s20：若所述实际静态电压值小于所述静态电压阈值，获取启动机的实际启动电流值，并判断所述实际启动电流值是否小于预设电流阈值；其中，所述预设电流阈值为2倍的启动机额定电流值；
46.进一步的，在所述判断所述实际启动电流值是否小于预设电流阈值的步骤之后，还包括：
47.当所述实际启动电流值大于或等于所述预设电流阈值，则判定所述车载蓄电池处于亏电状态。
48.步骤s30：若所述实际启动电流值小于所述预设电流阈值，基于静态电压值、启动电流值与荷电状态之间的百分位特性关系、所述实际静态电压值和所述实际启动电流值确定出soc百分位值；
49.进一步的，在所述基于静态电压值、启动电流值与荷电状态之间的百分位特性关系、所述实际静态电压值和所述实际启动电流值确定出soc百分位值的步骤之前，还包括：
50.基于历史静态电压值、历史启动电流值和历史荷电状态创建soc百分位特性曲线图，所述soc百分位特性曲线图包括静态电压值、启动电流值与荷电状态之间的百分位特性关系。
51.步骤s40：判断所述soc百分位值是否小于预设百分位阈值；
52.进一步的，在所述判断所述soc百分位值是否小于预设百分位阈值的步骤之后，还包括：
53.当所述soc百分位值大于或等于所述预设百分位阈值，则判定所述车载蓄电池处于早衰状态。
54.步骤s50：若所述soc百分位值小于所述预设百分位阈值，获取发电机充电电流，并判断所述发电机充电电流是否小于预设充电电流阈值；其中，所述预设充电电流阈值为发电机处于怠速工况时的充电电流的50％；
55.进一步的，在所述判断所述发电机充电电流是否小于预设充电电流阈值的步骤之后，还包括：
56.当所述发电机充电电流大于或等于所述预设充电电流阈值，则判定所述车载蓄电池存在潜在失效风险。
57.步骤s60：若所述发电机充电电流小于所述预设充电电流阈值，则预测所述车载蓄电池处于使用寿命极限阶段。
58.本技术实施例利用现有的车载数据并根据发动机的启动机/发电机的工程特性来及时动态的准确预测车载蓄电池是否已达使用寿命极限，即利用铅酸蓄电池固有的soc与
静态电压、启动电流之间的百分位特性关系，并根据静态电压值和启动电流值确定出车载蓄电池的soc百分位值，再根据soc百分位值和发电机充电电流准确预测车载蓄电池的使用寿命极限，以使得用户可及时对车载蓄电池进行维护或更换，进而有效延长车载蓄电池的使用时间，最大限度利用车载蓄电池的使用价值，有效降低车载蓄电池的更换成本。
59.以下结合图2对本实施例的工作流程和原理作进一步阐释。
60.本实施例可通过车载蓄电池的传感器来直接读取车辆启动时的静态电压值vstop和启动电流值istart，并增加现有ecu(electronic control unit，电子控制单元)的软件拓展判断功能，而无需增加任何额外的硬件设施。
61.其中，先对实际vstop的大小判断，即实际vstop是否达到启动机的边界下限值(即预设电压阈值)；如果已达边界下限值，再比对实际istart与启动机的额定电流值in，即实际istart是否低于2*in(即预设电流阈值)；如果低于2*in，则判断蓄电池的soc(state ofcharge，荷电状态，机动车辆的蓄电池一般可以正常使用3～8年的时间，具体使用寿命可根据机动车辆的驾驶情况来决定，如果其容量衰减达到90％以上，则通常需要更换全新的蓄电池)百分位值，具体选择哪种对象进行判断，可根据实际需求确定，在此不作限定)百分位值(当然也可以判断soh(state of health，蓄电池的健康度)，当soc百分位值低于预设百分位阈值，且发电机充电电流值icharge小于预设充电电流阈值，则可以判断该蓄电池的使用寿命极限将至，需要准备更换全新的蓄电池了。
62.具体的，以性能指数为12v/70ah/760cca(cold cranking ampere，冷启动电流值，其表示在规定的某一低温状态下蓄电池在电压降至极限馈电电压前，连续30秒释放出的电流量。例如：有一个12v的蓄电池外壳标明cca值为760，其意义为在0℃时，在电压降到7.2伏特前，连续30秒可提供760安培的电流量)的车载蓄电池为例：
63.车辆启动前，即在车钥匙为off档时，通过车载蓄电池传感器读取车载蓄电池的静态电压值vstop；其中，正常vstop值一般在11.8v～12.8v之间，因此预设电压阈值可设为11.8v。
64.当vstop≥11.8v时，说明车载蓄电池处于正常状态，即车载蓄电池可继续正常使用；而当vstop《11.8v时，说明车载蓄电池可能达到使用寿命极限，此时需要在车辆启动时，即在钥匙为start档时，通过车载传感器读取启动机的启动电流值istart，并根据istart进一步判断车载蓄电池是否达到使用寿命极限；其中，正常启动时，istart值一般大于2*in(即预设电流阈值，当然也可以根据实际需求来确定预设电流阈值的具体值)。一般家用车辆启动机的额定功率p在1.0kw～2.0kw之间，则启动机的额定电流值in的范围一般在80a～160a，因此预设电流阈值可以设置为160a。
65.当istart≥2*in且vstop《11.8v时，说明车载蓄电池并未达到使用寿命极限，而是处于亏电状态，此时可通过外接电源来启动车载蓄电池；而当istart《2*in时，说明车载蓄电池达到使用寿命极限的可能性进一步增大，不过还是需要进一步判断蓄电池的soc百分位值，即电池的可放电容量净值。考虑到车载蓄电池一般为铅酸蓄电池，因此基于铅酸蓄电池本身的电压/电流特性和车辆的暗电流，可知当净容量衰减至7ah就是保障下次车辆正常启动的极限，即车载蓄电池的soc百分位值约为10％，因此可以将预设百分位阈值设为10％。
66.其中，根据车辆本身的启动机/蓄电池的历史数据(即历史静态电压值、历史启动
电流值和历史荷电状态)，理论上可找到soc与istart/vstop的内在联系分布图，进而得到soc百分位特性曲线图(参见图3所示，图3展示了soc百分位值为10％、50％以及90％时与静态电压值、启动电流值之间的百分位特性关系)。因此，根据铅酸蓄电池本身的电压/电流/soc特性，结合车载数据的istart值和vstop值，并参考soc与静态电压值、启动电流值的soc百分位特性曲线图，可以得到车载蓄电池的soc百分位值，其中，10％为下限值。
67.当soc百分位值≥10％且istart《2*in时，说明车载蓄电池并未达到使用寿命极限，而是处于早衰状态；而当soc百分位值＜10％时，即istart和vstop达到soc特性图的下限值，说明车载蓄电池极有可能已经达到使用寿命极限，此时可以根据发电机充电电流icharge进行终极判断。其中，发电机在怠速工况时其充电电流最小，记位ii，而当icharge小于50％*ii时，表示该蓄电池已经无法充电，需要及时更换全新的蓄电池，因此，可将预设充电电流阈值设为发电机处于怠速工况时的充电电流的50％。
68.当icharge≥50％*ii时，说明车载蓄电池并未达到使用寿命极限，不过其虽未达到使用寿命极限，但是却存在潜在失效的风险，因此，可以建议用户有计划或预约更换车载蓄电池；而当icharge＜50％*ii时，说明车载蓄电池已经达到使用寿命极限，此时用户需要强制或及时更换车载蓄电池。
69.由此可见，本实施例根据发动机的启动机/发电机的工程特性和铅酸蓄电池固有的soc与静态电压、启动电流的百分位特性图，并利用vstop/istart数据得到车载蓄电池的soc百分位值，再根据soc百分位值和icharge预测车载蓄电池的使用寿命极限，即预测出车载蓄电池的使用功能状态，并提示用户及时对蓄电池进行维护或更换，让车辆更智能、实时反馈车载蓄电池的工作状态，使得用户可以直接、及时的了解车载蓄电池的使用寿命极限，延长车载蓄电池的使用时间，最大限度利用车载蓄电池的价值，减少车辆的维护保养成本。此外，本实施例提供的车载蓄电池的预测方法，只需在现有ecu软件中增加相关的条件判断即可，能实时反馈车载蓄电池的工作状态及使用寿命，增加了车载蓄电池的人工智能，又不额外增加任何硬件，是一种有效的软件标定、人工智能的技术应用。
70.参见图4所示，本技术实施例还提供了一种蓄电池使用寿命极限预测装置，包括：
71.第一判断单元，其用于获取车载蓄电池的实际静态电压值，并判断所述实际静态电压值是否小于预设电压阈值；
72.第二判断单元，其用于若所述实际静态电压值小于所述静态电压阈值，获取启动机的实际启动电流值，并判断所述实际启动电流值是否小于预设电流阈值；
73.soc确定单元，其用于若所述实际启动电流值小于所述预设电流阈值，基于静态电压值、启动电流值与荷电状态之间的百分位特性关系、所述实际静态电压值和所述实际启动电流值确定出soc百分位值；
74.第三判断单元，其用于判断所述soc百分位值是否小于预设百分位阈值；
75.第四判断单元，其用于若所述soc百分位值小于所述预设百分位阈值，获取发电机充电电流，并判断所述发电机充电电流是否小于预设充电电流阈值；
76.预测单元，其用于若所述发电机充电电流小于所述预设充电电流阈值，则预测所述车载蓄电池处于使用寿命极限阶段。
77.进一步的，所述第一判断单元还用于：
78.当所述实际静态电压值大于或等于所述预设电压阈值，则判定所述车载蓄电池处
于正常状态。
79.进一步的，所述第二判断单元还用于：
80.当所述实际启动电流值大于或等于所述预设电流阈值，则判定所述车载蓄电池处于亏电状态。
81.进一步的，所述第三判断单元还用于：
82.当所述soc百分位值大于或等于所述预设百分位阈值，则判定所述车载蓄电池处于早衰状态。
83.进一步的，所述第四判断单元还用于：
84.当所述发电机充电电流大于或等于所述预设充电电流阈值，则判定所述车载蓄电池存在潜在失效风险。
85.进一步的，所述soc确定单元还用于：
86.基于历史静态电压值、历史启动电流值和历史荷电状态创建soc百分位特性曲线图，所述soc百分位特性曲线图包括静态电压值、启动电流值与荷电状态之间的百分位特性关系。
87.进一步的，所述预设电流阈值为2倍的启动机额定电流值；所述预设充电电流阈值为发电机处于怠速工况时的充电电流的50％。
88.需要说明的是，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，上述描述的装置和各单元的具体工作过程，可以参考前述蓄电池使用寿命极限预测方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
89.上述实施例提供的蓄电池使用寿命极限预测装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图5所示的蓄电池使用寿命极限预测设备上运行。
90.本技术实施例还提供了一种蓄电池使用寿命极限预测设备，包括：通过系统总线连接的存储器、处理器和网络接口，存储器中存储有至少一条指令，至少一条指令由处理器加载并执行，以实现前述的蓄电池使用寿命极限预测方法的全部步骤或部分步骤。
91.其中，网络接口用于进行网络通信，如发送分配的任务等。本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
92.处理器可以是cpu，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程逻辑门阵列(fieldprogrammable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器，或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
93.存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如视频播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如视频数据、图像数据等)等。此外，存储器可以包括高速随
存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(smart mediacard，smc)、安全数字(secure digital，sd)卡、闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他易失性固态存储器件。
94.本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现前述的蓄电池使用寿命极限预测方法的全部步骤或部分步骤。
95.本技术实施例实现前述的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
96.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
97.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
98.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
99.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。