[發明專利]一種動力電池全生命周期健康監測方法、系統及電子設備

在審

• 申請號: 202211174113.4
• 申請日: 2022-09-26
• 公開（公告）號: CN115407224A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 王子豪;杜明豪;章恪顏;聶凱峰;翟鈞
• 申請（專利權）人: 重慶長安新能源汽車科技有限公司
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/367;G01R31/382;H01M10/42
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

本發明提出一種動力電池全生命周期健康監測方法、系統及電子設備，將電池的全生命周期依次劃分為退化階段、潛在跳水區間和關鍵階段三個階段，根據電池所處階段，采用不同的監測方法：在所述退化階段，基于電池歷史容量序列進行電池容量超前多步預報；在所述潛在跳水區間，基于潛在跳水區間內的容量序列進行電池容量超前預報，且超前預報步數大于所述退化階段的步數；在所述關鍵階段，全程進行剩余壽命預測。本發明基于電池容量退化趨勢將電池的全生命周期劃分為多個階段，然后給每個階段分配不同的任務，讓電池各階段都能得到高可靠性的健康狀態表征，實現對電池各個階段進行更細致、更具針對性的管理，彌補電池早、中期剩余壽命預測不準的不足。

技術領域

本發明屬于新能源汽車動力電池技術領域，具體涉及動力電池的健康管理技術。

背景技術

隨著新能源汽車滲透率逐步提高，市場上因電池故障而導致的新能源車輛事故也越來越多，如何對新能源汽車動力電池進行全生命周期的健康管理也受到越來越廣泛的關注。電池健康管理的一項重要內容就是剩余壽命(Remaining Useful Life，RUL)預測。IEEE標準1188-1996中規定，當電池的容量下降到出廠容量的80％時就應該更換電池。因此，電池的剩余壽命一般是指從當前時刻算起，電池在容量降低至出廠容量的80％前尚能使用的時間。這是電池在車端的全生命周期，本發明以下所指的動力電池全生命周期均是這個生命周期。

目前大多數文獻對電池的健康管理關注點也是基于容量的電池剩余壽命預測，例如：專利文獻CN202110206262.3(基于MFF的多核GPR算法的鋰電池剩余壽命預測方法)、CN201910238129.9(基于灰狼群優化LSTM網絡的鋰離子電池剩余壽命預測方法)等。剩余壽命預測在電池衰退后期的健康管理上起到了至關重要的作用，但是僅僅依靠剩余壽命預測卻難以支撐起電池的全生命周期健康管理。這是因為，電池系統全生命周期的退化趨勢一般是時變的，通過單一模型或者單一手段很難描述時變的退化趨勢。在動力電池的早期使用過程中，退化還比較緩慢；但當電池容量衰退到一定程度后，電池會加速退化，出現電池容量“跳水”現象，并在較短時間內電池容量衰退到電池失效，如圖1所示。在實際運用中，由于跳水拐點難以預測，因此對動力電池早期、中期的剩余壽命預測結果往往和真實剩余壽命值偏差很大，預測結果難以支撐車輛維護策略的下發。因此，如何設定一種策略讓電池各階段都能得到高可靠性的健康狀態表征，對電池的全生命周期健康管理具有重要意義。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種電池全生命周期健康監測方法、電子設備及汽車，對電池這一時變系統進行全生命周期的健康監測，基于電池容量退化趨勢將電池的全生命周期劃分為多個階段，然后給每個階段分配不同的任務，讓電池各階段都能得到高可靠性的健康狀態表征，實現對電池各個階段進行更細致、更具針對性的管理，彌補電池早、中期剩余壽命預測不準的不足。

本發明的技術方案如下：

本發明在第一方面提供一種動力電池全生命周期健康監測方法，其一方面，針對電池這一時變系統，基于電池容量退化趨勢將電池的全生命周期劃分為三個階段，并為每個階段指定不同的任務，確保電池各階段都能得到高可靠性的健康狀態表征，實現電池的全生命周期健康監測。另一方面，針對電池容量跳水點難以提前預測的問題，基于電池所屬用戶特征建立聚類模型，統計云端同類別電池的跳水點作為當前電池跳水點的先驗估計，得到當前電池容量的潛在跳水區間。

所述方法具體是將電池的全生命周期依次劃分為退化階段、潛在跳水區間和關鍵階段三個階段，根據電池所處階段，采用不同的管理方法：

在所述退化階段，基于電池歷史容量序列進行電池容量超前多步預報；

在所述潛在跳水區間，基于潛在跳水區間內的容量序列進行電池容量超前預報，超前預報步數應逐步增大，逐漸向剩余壽命預測過渡，與第三階段銜接上。

在所述關鍵階段，則全程進行剩余壽命預測。