模型生成方法、锂离子电池存储寿命的预测方法及系统与流程

本发明涉及电池存储寿命预测，特别涉及一种模型生成方法、锂离子电池存储寿命的预测方法及系统。

背景技术：

1、锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、无记忆效应和自放电率低等优点，在便携式电子产品中得到了广泛的应用，近年来，已广泛应用于电动汽车与储能领域。

2、在储能领域，用户最关心的是电池的存储寿命，通常电池的存储寿命终点定义为其初始容量的80％。然而电池存储寿命的测试周期非常长，如何快速准确地预测电池的存储寿命是锂离子电池基础研究的重要课题。

3、目前，预测锂离子电池存储寿命主要采用实验测试、数学拟合以及两者相结合的方法。大多数存储寿命模型采用幂函数来建立容量衰减率与存储时间之间的关系，其中幂函数的指数项为一个拟合系数。但大多数的电池体系，容量衰减对温度都比较敏感，指数项只采用一个拟合系数，存在容量衰减不明显、拟合效果不佳以及预测的准确度不高的缺陷。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的锂离子电池存储寿命的预测方法存在容量衰减不明显、拟合效果不佳以及预测准确度低的缺陷，提供一种模型生成方法、锂离子电池存储寿命的预测方法及系统。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、本发明第一方面提供了一种模型生成方法，包括：

4、采用如下公式建立锂离子电池的容量衰减模型：

5、

6、其中，qloss表示容量衰减率，t表示存储温度，soc表示存储荷电状态，t表示存储天数，α、β、γ、λ、k均为所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数；

7、获取特定电池类型的锂离子电池的存储实验数据；

8、根据所述存储实验数据确定所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数，以得到所述特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型。

9、较佳地，所述根据所述存储实验数据确定所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数，以得到所述特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型的步骤包括：

10、s1、确定所述特定电池类型的锂离子电池的电池存储温度范围，并在所述电池存储温度范围内选取最低存储温度、最高存储温度和其它至少一个存储温度，在每个存储温度下选取多个存储荷电状态，并设定存储周期；

11、s2、根据所述特定电池类型和所述电池存储温度范围确定存储实验条件；

12、s3、选取与所述特定电池类型的锂离子电池的初始状态一致的新的锂离子电池作为实验电池；

13、s4、在所述存储实验条件下对所述实验电池进行定容测试，并记录存储实验数据；

14、s5、通过补电将所述实验电池调节到对所述实验电池实验设定的存储荷电状态；

15、s6、将所述实验电池放入对所述实验电池实验设定的恒温箱中，存储一个设定存储周期；

16、s7、将所述实验电池从所述恒温箱中取出，确保所述实验电池恢复至室温；

17、重复上述步骤s4-s7，直至所述实验电池的容量衰减至预设容量阈值，然后执行步骤s8；

18、s8、对所述存储实验数据进行处理，根据处理后的存储实验数据确定所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数，以得到所述特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型。

19、较佳地，所述对所述存储实验数据进行处理，根据处理后的存储实验数据确定所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数，以得到所述特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型的步骤包括：

20、对所述存储实验数据进行预处理并剔除异常数据；

21、采用如下公式计算第i个存储周期后所述实验电池的容量衰减率：

22、

23、其中，qi表示存储i个周期后所述实验电池的放电容量，q0表示所述实验电池的初始容量，1为自然数，qiloss表示存储i个周期后所述实验电池的容量衰减率；

24、将与每个所述实验电池的容量衰减率对应的存储天数ti、存储温度ti和存储荷电状态soci按照所述锂离子电池的容量衰减模型进行拟合处理，以确定所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数α、β、γ、λ、k的初步值和初步的锂离子电池的容量衰减模型；

25、利用所述初步的锂离子电池的容量衰减模型对所述实验电池的容量衰减率进行计算，并与真实的存储实验数据进行对比，以优化各个所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数的取值，确定所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数α、β、γ、λ、k的最终值，以得到所述特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型；

26、和/或，

27、所述电池存储温度范围包括锂离子电池的正常存储温度和存储温度阈值；

28、和/或，

29、所述存储实验数据包括所述特定电池类型的锂离子电池的容量衰减率、存储温度、存储荷电状态以及存储天数中的至少一种。

30、本发明第二方面提供了一种模型生成系统，包括建立模块、获取模块和确定模块；

31、所述建立模块，用于采用如下公式建立锂离子电池的容量衰减模型：

32、

33、其中，qloss表示容量衰减率，t表示存储温度，soc表示存储荷电状态，t表示存储天数，α、β、γ、λ、k均为所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数；

34、所述获取模块，用于获取特定电池类型的锂离子电池的存储实验数据；

35、所述确定模块，用于根据所述存储实验数据确定所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数，以得到所述特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型。

36、较佳地，所述确定模块包括第一确定单元、第二确定单元、选取单元、测试单元和处理单元；

37、所述第一确定单元，用于确定所述特定电池类型的锂离子电池的电池存储温度范围，并在所述电池存储温度范围内选取最低存储温度、最高存储温度和其它至少一个存储温度，在每个存储温度下选取多个存储荷电状态，并设定存储周期；

38、所述第二确定单元，用于根据所述特定电池类型和所述电池存储温度范围确定存储实验条件；

39、所述选取单元，用于选取与所述特定电池类型的锂离子电池的初始状态一致的新的锂离子电池作为实验电池；

40、所述测试单元，用于重复执行测试操作直至所述实验电池的容量衰减至预设容量阈值，然后调用所述处理单元，所述测试操作包括：在所述存储实验条件下对所述实验电池进行定容测试，并记录存储实验数据；通过补电将所述实验电池调节到对所述实验电池实验设定的存储荷电状态；将所述实验电池放入对所述实验电池实验设定的恒温箱中，存储一个设定存储周期；将所述实验电池从所述恒温箱中取出，确保所述实验电池恢复至室温；

41、所述处理单元，用于对所述存储实验数据进行处理，根据处理后的存储实验数据确定所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数，以得到所述特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型。

42、较佳地，所述处理单元包括处理子单元、第一计算子单元、拟合子单元和第二计算子单元；

43、所述处理子单元，用于对所述存储实验数据进行预处理并剔除异常数据；

44、所述第一计算子单元，用于采用如下公式计算第i个存储周期后所述实验电池的容量衰减率：

45、

46、其中，qi表示存储i个周期后所述实验电池的放电容量，q0表示所述实验电池的初始容量，1为自然数，qiloss表示存储i个周期后所述实验电池的容量衰减率；

47、所述拟合子单元，用于将与每个所述实验电池的容量衰减率对应的存储天数ti、存储温度ti和存储荷电状态soci按照所述锂离子电池的容量衰减模型进行拟合处理，以确定所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数α、β、γ、λ、k的初步值和初步的锂离子电池的容量衰减模型；

48、所述第二计算子单元，用于利用所述初步的锂离子电池的容量衰减模型对所述实验电池的容量衰减率进行计算，并与真实的存储实验数据进行对比，以优化各个所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数的取值，确定所述锂离子电池的容量衰减模型的未知模型参数α、β、γ、λ、k的最终值，以得到所述特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型；

49、和/或，

50、所述电池存储温度范围包括锂离子电池的正常存储温度和存储温度阈值；

51、和/或，

52、所述存储实验数据包括所述特定电池类型的锂离子电池的容量衰减率、存储温度、存储荷电状态以及存储天数中的至少一种。

53、本发明第三方面提供了一种锂离子电池存储寿命的预测方法，所述预测方法包括：

54、设置预设条件；

55、利用特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型预测同类型的锂离子电池在预设条件下的存储寿命；

56、其中，所述特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型利用上述第一方面所述的模型生成方法得到。

57、较佳地，所述预设条件包括设定的存储温度和设定的存储荷电状态。

58、本发明第四方面提供了一种锂离子电池存储寿命的预测系统，所述预测系统包括设置模块和预测模块；

59、所述设置模块，用于设置预设条件；

60、所述预测模块，用于利用特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型预测同类型的锂离子电池在预设条件下的存储寿命；

61、其中，所述特定电池类型的锂离子电池的存储寿命容量衰减模型利用上述第二方面所述的模型生成系统得到。

62、较佳地，所述预设条件包括设定的存储温度和设定的存储荷电状态。

63、本发明第五方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的模型生成方法，或执行如第三方面所述的锂离子电池存储寿命的预测方法。

64、本发明第六方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的模型生成方法，或执行如第三方面所述的锂离子电池存储寿命的预测方法。

65、在符合本领域常识的基础上，所述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

66、本发明的积极进步效果在于：

67、本发明采用的锂离子电池的容量衰减模型考虑了存储温度与存储荷电状态的影响，具有较好的普适性，并且该锂离子电池的容量衰减模型中存储时间的指数项与温度关联，具体采用温度的逆幂律形式，这样不仅更能体现温度对锂离子电池存储寿命的影响，而且拟合效果更佳，并且能够准确地预测同类型锂离子电池在某个存储温度及某个存储荷电状态下的存储寿命，提高了预测的准确度。