[發(fā)明專利]一種基于威布爾分布的串聯(lián)電池組剩余壽命預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810120764.2
• 申請(qǐng)日: 2018-02-07
• 公開（公告）號(hào): CN108445398B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙錢;江浩斌;陳彪;栗歡歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/367
• 分類號(hào): G01R31/367;G01R31/392;G01R31/396
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本發(fā)明公開了一種基于威布爾分布的串聯(lián)電池組剩余壽命預(yù)測(cè)方法，屬于動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及的串聯(lián)動(dòng)力電池組剩余壽命預(yù)測(cè)方法包括以下步驟：1)通過串聯(lián)電池組耐久性試驗(yàn)獲取串聯(lián)動(dòng)力組失效數(shù)據(jù)；2)根據(jù)串聯(lián)動(dòng)力電池特點(diǎn)，串聯(lián)電池模塊失效數(shù)據(jù)符合威布爾分布；3)利用步驟1)獲取的串聯(lián)動(dòng)力電池組失效數(shù)據(jù)估計(jì)威布爾模型參數(shù)；4)利用一定循環(huán)次數(shù)t和應(yīng)力水平放電深度DOD下串聯(lián)動(dòng)力電池組剩余壽命分布函數(shù)預(yù)測(cè)串聯(lián)動(dòng)力電池組剩余壽命。與現(xiàn)有串聯(lián)動(dòng)力電池組壽命預(yù)測(cè)方法相比，本發(fā)明可避免傳統(tǒng)壽命預(yù)測(cè)方法需考慮串聯(lián)電池組中單體不一致對(duì)串聯(lián)電池模塊壽命的影響，顯著提高串聯(lián)動(dòng)力電池組剩余壽命預(yù)測(cè)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于威布爾分布的串聯(lián)電池組剩余壽命預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

動(dòng)力電池作為新能源汽車的動(dòng)力源和能量載體，是其關(guān)鍵的組成部分。但如今動(dòng)力電池相關(guān)技術(shù)的落后嚴(yán)重制約電動(dòng)汽車的發(fā)展，主要表現(xiàn)為：續(xù)航能力差、使用壽命短、安全性不穩(wěn)等。電池的剩余壽命預(yù)測(cè)是鋰離子電池管理系統(tǒng)中極為活躍的研究領(lǐng)域，其評(píng)估方法的優(yōu)劣在很大程度上決定了電池管理系統(tǒng)的整體性能。通過對(duì)電池的剩余壽命預(yù)測(cè)，可以了解電池所處壽命階段及是否存在安全隱患，可以有效的防止安全事故的發(fā)生。

電池在實(shí)際使用時(shí)，電池壽命衰減受各種因素影響，估計(jì)電池的剩余壽命是一件極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，若能解決這一問題，將會(huì)有效防止安全事故的發(fā)生并帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)單體電池壽命預(yù)測(cè)已經(jīng)開展廣泛深入的研究而且取得很好的效果，但單體串聯(lián)成組后，由于受到串聯(lián)電池組中各單體間內(nèi)部參數(shù)、內(nèi)部狀態(tài)及運(yùn)行工況不一致的影響，給串聯(lián)電池組壽命預(yù)測(cè)增加了難度，也降低了預(yù)測(cè)精度。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于威布爾分布的串聯(lián)電池組剩余壽命預(yù)測(cè)方法，可避免傳統(tǒng)串聯(lián)電池組壽命預(yù)測(cè)需考慮單體間不一致對(duì)串聯(lián)電池組壽命的影響，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)串聯(lián)電池組壽命預(yù)測(cè)方法復(fù)雜度，顯著提高串聯(lián)動(dòng)力電池組剩余壽命預(yù)測(cè)精度。

本發(fā)明提供一種基于威布爾分布的串聯(lián)電池組剩余壽命預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

S1，通過串聯(lián)電池組耐久性試驗(yàn)獲取串聯(lián)電池組失效數(shù)據(jù)：

選取放電深度DOD為加速應(yīng)力水平，加速應(yīng)力水平為40％DOD、70％DOD及100％DOD，在不同加速應(yīng)力水平下，通過串聯(lián)電池組耐久性試驗(yàn)獲取串聯(lián)電池組失效數(shù)據(jù)。

S2，根據(jù)串聯(lián)電池組特點(diǎn)，串聯(lián)電池組失效數(shù)據(jù)符合威布爾分布；

選擇威布爾模型作為串聯(lián)電池組失效數(shù)據(jù)分布模型，失效概率密度函數(shù)和累積失效概率分布函數(shù)分別為：其中β是為形狀參數(shù)，η為尺度參數(shù)，N₀位置參數(shù)或最小壽命參數(shù)。

S3，利用步驟S1獲取的串聯(lián)電池組失效數(shù)據(jù)估計(jì)威布爾分布參數(shù)；

累計(jì)失效概率密度函數(shù)經(jīng)變換得：根據(jù)串聯(lián)電池模塊失效時(shí)刻經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)t和對(duì)應(yīng)的累積失效概率密度F(t)的值，采用最小二乘法估計(jì)參數(shù)β、η、N₀。

S4，利用一定循環(huán)次數(shù)t和放電深度下串聯(lián)電池組剩余壽命分布函數(shù)預(yù)測(cè)串聯(lián)動(dòng)力電池組剩余壽命；

在某加速應(yīng)力水平下，串聯(lián)電池組經(jīng)歷t次循環(huán)，串聯(lián)電池組從t開始至失效所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)m，稱為串聯(lián)電池組的剩余壽命m，將其分布函數(shù)記為Fm(x)，根據(jù)條件概率公式：則串聯(lián)電池組一定循環(huán)次數(shù)t后剩余壽命的分布函數(shù)為：經(jīng)歷t次循環(huán)，剩余壽命m能達(dá)到x概率：