[發(fā)明專利]基于不完整充電過程局部能量特征的電池健康預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210240487.5
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114563713A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳宗海;熊鑫;張星辰;康旭;汪玉潔
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/378;G01R31/392
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 謝中用

本發(fā)明涉及電池管理技術(shù)領(lǐng)域,公開了一種基于不完整充電過程局部能量特征的電池健康預(yù)測方法，包括以下步驟：采集電動車電池的充電數(shù)據(jù)，充電數(shù)據(jù)包含恒壓充電數(shù)據(jù)和恒流充電數(shù)據(jù)，并分別提取恒壓充電數(shù)據(jù)和恒流充電數(shù)據(jù)的老化特征；如果充電數(shù)據(jù)包含恒壓充電數(shù)據(jù)且滿足條件A，則將恒壓充電數(shù)據(jù)的老化特征作為輸入、將電池健康度作為輸出、并利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立模型一；如果充電數(shù)據(jù)僅包含恒流充電數(shù)據(jù)且滿足條件B，或者充電數(shù)據(jù)包含恒壓充電數(shù)據(jù)但不滿足條件A，則將恒流充電數(shù)據(jù)的老化特征作為輸入、將電池健康度作為輸出、利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立模型二；將電動車的充電數(shù)據(jù)輸入到模型一或者二，得到健康狀態(tài)預(yù)測值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于不完整充電過程局部能量特征的電池健康預(yù)測方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有壽命長、自放電率低、能量密度大的特點，能夠成為良好的儲能設(shè)備，并使得其在電氣設(shè)備中得到了廣泛運用，例如純電動汽車、插電式混合動力汽車、移動儲能設(shè)備、電網(wǎng)等。

目前電動汽車動力電池健康狀態(tài)估計的方法可粗略地分為基于模型的方法與基于數(shù)據(jù)驅(qū)動方法兩類。其中，基于模型的方法需要一定的先驗知識來構(gòu)建合適的模型，這些模型能夠一定程度地反映電池的電化學(xué)特性，如電化學(xué)模型和等效電路模型，然后利用卡爾曼濾波,粒子濾波等遞推算法，并基于實時的電壓電流估計健康狀態(tài)。而基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法則分析大量的電池老化實驗數(shù)據(jù)，提取與電池老化相關(guān)的特征，然后利用機(jī)器學(xué)習(xí)類的工具來描述這些特征與健康狀態(tài)之間的相關(guān)關(guān)系。

目前，存在利用電池充電階段的容量增量曲線進(jìn)行特征提取，并建立曲線峰值特征與電池健康狀態(tài)的映射關(guān)系，從而進(jìn)行健康狀態(tài)估計的方法。但是這些方法基本上未考慮實際充電情況下容量增量曲線可能不完整，也基本未考慮溫度對曲線峰值的影響，而電池的充放電容量很容易受到溫度的影響，因此充電容量的增量曲線也可能受到溫度影響。另外，還存在一些利用充放電片段數(shù)據(jù)進(jìn)行老化特征提取并進(jìn)行健康狀態(tài)估計的方法，但這些方法為了在充滿不確定性的實際充放電過程中應(yīng)用，其訓(xùn)練數(shù)據(jù)的充放電片段往往十分龐大。

由于電動汽車實際行駛過程中的充放電行為充滿不確定性，很少有徹底的放完電或完整的充滿電過程，與之相關(guān)的很多老化特征會失效。因此，如何利用不完整的充放電數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，尋找具有抗干擾能力的老化特征是目前基于數(shù)據(jù)驅(qū)動方法的共同問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于不完整充電過程局部能量特征的電池健康預(yù)測方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于不完整充電過程局部能量特征的電池健康預(yù)測方法，包括以下步驟：

采集電動車電池的充電數(shù)據(jù)，充電數(shù)據(jù)包含恒壓充電數(shù)據(jù)和恒流充電數(shù)據(jù)，并分別提取恒壓充電數(shù)據(jù)和恒流充電數(shù)據(jù)的老化特征；根據(jù)不同老化狀態(tài)下充電電壓曲線的差異，能夠?qū)⒑懔鞒潆婋A段的充電電壓劃分特征電壓區(qū)間；

如果充電數(shù)據(jù)包含恒壓充電數(shù)據(jù)且滿足條件A，則將恒壓充電數(shù)據(jù)的老化特征作為輸入、將電池健康度作為輸出、并利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立健康狀態(tài)預(yù)測模型一；

如果充電數(shù)據(jù)僅包含恒流充電數(shù)據(jù)且滿足條件B，或者充電數(shù)據(jù)包含恒壓充電數(shù)據(jù)但不滿足條件A，則將恒流充電數(shù)據(jù)的老化特征作為輸入、將電池健康度作為輸出、利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立健康狀態(tài)預(yù)測模型二；

其中條件A為：恒壓充電過程中的充電截止電流小于或者等于恒流充電過程中充電電流的x倍，x介于0.05和1之間；條件B為：恒流充電數(shù)據(jù)至少包含一個完整的特征電壓區(qū)間；

將電動車的充電數(shù)據(jù)輸入到健康狀態(tài)預(yù)測模型一或者健康狀態(tài)預(yù)測模型二中，得到健康狀態(tài)預(yù)測值。

x越接近0.05，則說明電池過程越完整，而為了增強(qiáng)實用性，x應(yīng)該在滿足提取老化特征數(shù)據(jù)量的前提下取較大值，本發(fā)明中取x＝0.5。