本發(fā)明專利技術(shù)屬于車載動(dòng)力電池系統(tǒng)健康狀態(tài)評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法，包括步驟1、數(shù)據(jù)預(yù)處理；步驟2、容量衰減評(píng)估；步驟3、不一致性演化評(píng)估；步驟4、綜合健康狀態(tài)評(píng)價(jià)。本發(fā)明專利技術(shù)的有益效果在于：將電池系統(tǒng)的健康狀態(tài)劃分為容量衰減健康狀態(tài)(SOH<subgt;Cap</subgt;)和不一致性演化健康狀態(tài)(SOH<subgt;Inc</subgt;)兩部分，同時(shí)將容量衰減健康狀態(tài)和不一致性演化健康狀態(tài)進(jìn)行融合處理，得到了電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于車載動(dòng)力電池系統(tǒng)健康狀態(tài)評(píng)估，具體是一種基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法。

技術(shù)介紹

1、近年來(lái)，電動(dòng)汽車市場(chǎng)穩(wěn)步發(fā)展，以鋰離子電池為核心動(dòng)力源的電動(dòng)汽車迎來(lái)了發(fā)展的黃金時(shí)代。但是，鋰離子電池作為即用即衰的復(fù)雜系統(tǒng)，隨著電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組經(jīng)歷充放電循環(huán)，動(dòng)力電池組會(huì)出現(xiàn)老化問(wèn)題，這將導(dǎo)致電動(dòng)汽車輸出功率降低和續(xù)駛里程下降。甚至，當(dāng)電池組出現(xiàn)嚴(yán)重的老化問(wèn)題時(shí)，會(huì)發(fā)生電池組漏液、鼓包、熱失控、燃燒等嚴(yán)重后果，這給駕乘者的生命健康和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了威脅。所以，電池系統(tǒng)的健康狀態(tài)(soh)已經(jīng)成為行業(yè)和國(guó)家質(zhì)檢部門關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。同時(shí)，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，未來(lái)的電池管理系統(tǒng)將朝著無(wú)線電池管理系統(tǒng)、智能云連接的方向發(fā)展，以電動(dòng)汽車、充電樁、云端大數(shù)據(jù)等車-邊-端多場(chǎng)耦合監(jiān)測(cè)電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)健康和安全的技術(shù)得到廣泛的關(guān)注。

2、基于車輛電池系統(tǒng)的云端稀疏數(shù)據(jù)進(jìn)行電池系統(tǒng)的健康狀態(tài)評(píng)估已經(jīng)成為一大研究熱點(diǎn)，但是通過(guò)該研究領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，基于稀疏大數(shù)據(jù)的電池健康狀態(tài)評(píng)估通常只是將電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池系統(tǒng)看作“大電池”進(jìn)行整體的評(píng)估，且僅僅基于電池組整體容量或者能量的衰退表征電池組的老化。但是車用動(dòng)力電池系統(tǒng)通常由多個(gè)動(dòng)力電池通過(guò)串并聯(lián)的形式連接而成，其健康狀態(tài)不僅包括整體容量的衰退，而且成組電池單體的不一致性演化也將反映著電池組的健康狀態(tài)。面對(duì)復(fù)雜的動(dòng)力電池系統(tǒng)，合理量化電池組的健康狀態(tài)具有較大的應(yīng)用價(jià)值。如何基于車載充電稀疏大數(shù)據(jù)對(duì)鋰離子電池組的健康狀態(tài)進(jìn)行合理且綜合的評(píng)估是亟需解決的關(guān)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決目前技術(shù)的不足，本專利技術(shù)結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，提供了一種基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法，將電池系統(tǒng)的健康狀態(tài)劃分為容量衰減健康狀態(tài)(sohcap)和不一致性演化健康狀態(tài)(sohinc)兩部分，同時(shí)將容量衰減健康狀態(tài)和不一致性演化健康狀態(tài)進(jìn)行融合處理，得到了電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)。

2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：

3、基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法，包括以下步驟：

4、步驟1、數(shù)據(jù)預(yù)處理

5、采集云端稀疏數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的云端稀疏數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)切片處理，得到云端充電數(shù)據(jù)；對(duì)云端充電數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，得到干凈的云端充電數(shù)據(jù)；

6、步驟2、容量衰減評(píng)估

7、根據(jù)干凈的云端充電數(shù)據(jù)，在電量增益法的基礎(chǔ)上采用蒙特卡羅模擬的方法評(píng)估整個(gè)實(shí)車電池系統(tǒng)的容量衰退健康狀態(tài)；

8、步驟3、不一致性演化評(píng)估

9、采用電壓響應(yīng)的不一致性作為電池模組/單體的不一致性演化健康狀態(tài)評(píng)估的指標(biāo)；

10、步驟4、綜合健康狀態(tài)評(píng)價(jià)

11、基于每一個(gè)電池模組/單體的不一致性健康狀態(tài)計(jì)算得到電池系統(tǒng)整體的不一致性健康狀態(tài)。

12、進(jìn)一步的，步驟1中數(shù)據(jù)清洗包括：

13、針對(duì)soc跳變情況進(jìn)行異常值處理，如果相鄰時(shí)間點(diǎn)的soc差值大于3％則判定為跳變，采用異常點(diǎn)前后兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的soc均值替代當(dāng)前異常點(diǎn)的soc值；

14、針對(duì)數(shù)據(jù)缺失現(xiàn)象進(jìn)行異常值處理，如果相鄰時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間間隔大于1分鐘，可以判定出現(xiàn)了數(shù)據(jù)缺失的問(wèn)題。倘若數(shù)據(jù)缺失出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)距離充電開始時(shí)間點(diǎn)小于400秒，則去除該充電過(guò)程數(shù)據(jù)缺失時(shí)間點(diǎn)之前的充電數(shù)據(jù)，保留數(shù)據(jù)缺失時(shí)間點(diǎn)之后的充電數(shù)據(jù)；倘若數(shù)據(jù)缺失出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)距離充電開始時(shí)間點(diǎn)大于400秒，則該充電片段數(shù)據(jù)整段刪除；

15、針對(duì)部分充電片段長(zhǎng)度過(guò)短的情況進(jìn)行異常值處理，如果充電開始的soc值和充電結(jié)束的soc值差值小于15％，則該充電片段數(shù)據(jù)整段刪除。

16、進(jìn)一步的，步驟2方法具體為：

17、s21、soc區(qū)間篩選

18、根據(jù)每一個(gè)充電片段的充電起始soc值和充電結(jié)束soc值計(jì)算差值，如果soc差值大于20％，則該充電片段可用于計(jì)算實(shí)車電池系統(tǒng)的容量值，即完成了提取充電soc區(qū)間長(zhǎng)度>20％的充電片段，如式(1)所示

19、soc(te)-soc(t0)＞20％   (1)

20、式(1)中：soc(te)表示充電結(jié)束時(shí)刻te的電池荷電狀態(tài)，soc(t0)表示充電開始時(shí)刻t0的電池荷電狀態(tài)；

21、s22、基于電量增益法進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)

22、在soc區(qū)間內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生兩個(gè)值a和b，如果b>a+10，則基于如式(2)所示的電量增益法在區(qū)間[a,b]上計(jì)算容量，如果b≤a+10，則重新產(chǎn)生新的a和b，繼續(xù)重復(fù)判斷大小關(guān)系和基于式(2)計(jì)算容量，按照此方法對(duì)每個(gè)充電片段重復(fù)模擬10000次。

23、

24、式中(2)中：q為求解出的實(shí)車電池系統(tǒng)的容量值，i(t)為t時(shí)刻的總電流值，ta為soc＝a時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，tb為soc＝b時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)；soc(ta)和soc(tb)分別代表ta和tb時(shí)刻的電池荷電狀態(tài)；

25、s23、確定當(dāng)前老化階段的實(shí)車容量

26、對(duì)10000次模擬后的結(jié)果做概率密度曲線統(tǒng)計(jì)，以概率密度曲線峰值對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)作為當(dāng)前老化階段的實(shí)車容量；

27、s24、擬合獲得容量衰退曲線

28、按照上述步驟s21-s23對(duì)所有滿足要求的充電片段進(jìn)行模擬計(jì)算后，獲得實(shí)車容量散點(diǎn)圖，選擇樣條擬合的方法獲得容量衰退曲線；

29、s25、獲得電池系統(tǒng)容量衰減健康狀態(tài)sohcap

30、根據(jù)式(3)可計(jì)算獲得每一個(gè)老化狀態(tài)下的容量衰減健康狀態(tài)，計(jì)算得到的容量衰減健康狀態(tài)

31、

32、式中，sohcap,i表示第i個(gè)充電過(guò)程下的容量衰減健康狀態(tài)，i＝1,2,3,…,n，n為最后一個(gè)充電片段的序號(hào)，qi為第i個(gè)充電過(guò)程擬合計(jì)算得到實(shí)車電池系統(tǒng)容量值，q0為車輛電池系統(tǒng)未老化狀態(tài)下的容量值。

33、進(jìn)一步的，s3中采用電壓響應(yīng)的不一致性作為電池模組/單體的不一致性演化健康狀態(tài)評(píng)估的指標(biāo)，具體方法為：

34、s31、計(jì)算充電過(guò)程中的平均電壓響應(yīng)

35、對(duì)于任一充電過(guò)程，整個(gè)電池系統(tǒng)的模組/單體的電壓可以表示為式(4)所示的矩陣結(jié)構(gòu)

36、

37、式中，c代表電池系統(tǒng)中模組/單體的數(shù)量，r代表該充電過(guò)程采樣點(diǎn)的長(zhǎng)度；

38、定義平均電壓響應(yīng)為式(5)所示：

39、

40、其長(zhǎng)度和該充電片段的采樣點(diǎn)長(zhǎng)度一致，rj＝1,2,…,r，對(duì)于平均電壓響應(yīng)中的元素可通過(guò)式(6)計(jì)算得到。

41、

42、式中，是式(5)平均電壓響應(yīng)vm中第rj個(gè)元素。

43、s32、評(píng)估電池模組/單體的不一致性

44、利用充電過(guò)程中每一個(gè)電池模組/單體的電壓響應(yīng)與平均電壓響應(yīng)，根據(jù)式(7)計(jì)算得到不一致性的衡量指標(biāo)。

45、

46、式中，cj表示某一電池模組/單本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于，步驟1中數(shù)據(jù)清洗包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于，步驟2方法具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于，S3中采用電壓響應(yīng)的不一致性作為電池模組/單體的不一致性演化健康狀態(tài)評(píng)估的指標(biāo)，具體方法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法，S4具體方法為：

【技術(shù)特征摘要】

1.基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于，步驟1中數(shù)據(jù)清洗包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于，步驟2方...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于全慶，聶玉威，楊宇，郭姍姍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)威海，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：

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網(wǎng)址: 基于充電稀疏大數(shù)據(jù)的電池系統(tǒng)綜合健康狀態(tài)評(píng)估方法技術(shù)方案 http://www.gysdgmq.cn/newsview859636.html