一种动力电池运行寿命预测和预测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种动力电池运行寿命预测和预测装置，涉及电动汽车技术领域。根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，包括搁置容量损失和循环容量损失；采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失；根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失；根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命。从而提高变化温度环境下动力电池运行寿命预测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池运行寿命预测和预测装置
本专利技术涉及电动汽车
，特别是涉及一种动力电池运行寿命预测和预测装置。
技术介绍
在电动汽车领域中，动力电池的使用寿命对购车人来说意味着动力电池在能够保持一定续航里程的情况下开到报废时的年限。寿命长的动力电池可以和车辆等寿命，寿命太短的话，在整车报废前就要更换。对汽车厂家而言，搭载寿命短的动力电池意味着其车辆的售后成本比较高，品牌美誉度也会下降。因此，如何准确地预测动力电池的运行寿命就成了一个亟待解决的问题。目前普遍采用的方案是根据动力电池恒定条件下的循环寿命来估算动力电池的运行寿命。以目前经常采用的磷酸铁锂电池为例，假设25℃和45℃下的1C/1C(1倍容量大小的电流充电和放电)寿命分别是n1次、n2次，25℃和45℃下的0.5C/0.5C(0.5倍容量大小的电流充电和放电)寿命分别是n3次、n4次，分析整车运行工况的平均电流Ia和运行地域的平均温度Ta，采用插值方法得出在Ta下的恒流充放电次数n7。在得到运行工况下的充放电寿命n7之后，根据整车使用工况(例如使用工况为每天运行h小时，每星期运行d天)以及电池的容量，计算出电池循环充放电n7次能够支持的天数或星期数，从而估算出电池的寿命。然而，在车辆实际运行过程中，电池的电流和温度是经常在波动的。现有技术采用恒定的平均电流和平均温度近似实际工况的方法，虽然能从一定程度上反映车辆在目标工作环境下的工作情况，但是电池的寿命随温度高低和电流大小的变化并不是线性的。当电池的温度处于适宜温度(如25℃)，电池的寿命较长，而当处于高温(如45℃或更高)或低温(如-10℃或更低)下，继续进行充放电，电池的循环寿命将会急剧缩减(如某型号电池在25℃下循环寿命3000次，而在45℃时相同电流充放电的循环寿命只有1600次)。如果电动车运行在四季分明的地区，冬夏温差较大，采用平均电流、平均温度近似工况估计循环寿命的方案将会产生较大的误差。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提高变化温度环境下动力电池运行寿命预测的准确性。为实现上述目的，本专利技术提供一种动力电池运行寿命预测方法，包括：根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，其中，单位容量损失包括搁置时每单位时间内的搁置容量损失和每输出单位电量所造成的循环容量损失；根据动力电池在各典型使用条件下的单位容量损失，采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失；根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失；根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命。在一个实施例中，根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失包括：将动力电池寿命终止时的总容量损失除以动力电池在任一典型电池温度下搁置时的总使用时间，得到动力电池在该典型电池温度下搁置时每单位时间内的搁置容量损失；根据动力电池在任一典型电流和典型电池温度下的总循环次数以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定每次循环的平均容量损失，根据每次循环的平均容量损失以及每次循环输出的电量，确定动力电池在该典型电流和典型电池温度下每输出单位电量所造成的循环容量损失。在一个实施例中，动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件包括：动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值和动力电池温度实时值；采用以下方法得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件：根据动力电池的使用工况采用仿真工具仿真得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值；根据动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值以及动力电池温度实时值建立生热速率的关系表示；根据动力电池、车舱、太阳以及大气间的数学模型分别建立动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示；根据生热速率的关系表示、动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示确定一个气候周期中各单位时间内的动力电池温度实时值。在一个实施例，生热速率的关系表示为动力电池温度实时值的关系表示为车舱温度实时值的关系表示为其中，Qt表示当前单位时间t内的生热速率，It、Vt和OCVt、分别表示动力电池当前单位时间t内的电流实时值、电压实时值和开路电压实时值、开路电压随电池温度变化的变化率实时值，T1t、T2t、T3t分别表示当前单位时间t内的动力电池温度实时值、车舱温度实时值、大气温度实时值，R12、R13、R23分别表示动力电池与车舱间的热阻、动力电池与大气间的热阻、车舱与大气间的热阻，S1t、S2t分别表示当前单位时间t内太阳对动力电池、车舱的辐射强度，CP1、CP2分别表示动力电池、车舱的热容量；其中，R12、R13、R23、CP1、CP2通过实车测试得到，S1t、S2t根据动力电池布置情况及运行区域的太阳辐射强度情况得到，T3t根据运行区域的大气温度情况得到。在一个实施例中，一个气候周期的时长包括一年，单位时间包括小时、分钟。为实现上述目的，本专利技术还提供一种动力电池运行寿命预测装置，包括：第一单位容量损失模块，用于根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，其中，单位容量损失包括搁置时每单位时间内的搁置容量损失和每输出单位电量所造成的循环容量损失；第二单位容量损失模块，用于根据动力电池在各典型使用条件下的单位容量损失，采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失；累计容量损失模块，用于根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失；运行寿命预测模块，用于根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命。在一个实施例中，第一单位容量损失模块包括：搁置容量损失单元，用于将动力电池寿命终止时的总容量损失除以动力电池在任一典型电池温度下搁置时的总使用时间，得到动力电池在该典型电池温度下搁置时每单位时间内的搁置容量损失；循环容量损失单元，用于根据动力电池在任一典型电流和典型电池温度下的总循环次数以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定每次循环的平均容量损失，根据每次循环的平均容量损失以及每次循环输出的电量，确定动力电池在该典型电流和典型电池温度下每输出单位电量所造成的循环容量损失。在一个实施例中，该装置还包括：实时使用条件模块，用于：根据动力电池的使用工况采用仿真工具仿真得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值；根据动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值以及动力电池温度实时值建立生热速率的关系表示；根据动力电池、车舱、太阳以及大气间的数学模型分别建立动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示；根据生热速率的关系表示、动力电池温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池运行寿命预测方法，其特征在于，包括：根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，其中，单位容量损失包括搁置时每单位时间内的搁置容量损失和每输出单位电量所造成的循环容量损失；根据动力电池在各典型使用条件下的单位容量损失，采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失；根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失；根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池运行寿命预测方法，其特征在于，包括：根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失，其中，单位容量损失包括搁置时每单位时间内的搁置容量损失和每输出单位电量所造成的循环容量损失；根据动力电池在各典型使用条件下的单位容量损失，采用插值方法确定动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失；根据动力电池在任一恒定使用条件下的单位容量损失以及动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件进行容量损失的累加计算，确定出动力电池在一个气候周期内的累计容量损失；根据动力电池在一个气候周期内的累计容量损失以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定动力电池的运行寿命。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据动力电池在任一典型使用条件下的寿命数据确定动力电池在该典型使用条件下的单位容量损失包括：将动力电池寿命终止时的总容量损失除以动力电池在任一典型电池温度下搁置时的总使用时间，得到动力电池在该典型电池温度下搁置时每单位时间内的搁置容量损失；根据动力电池在任一典型电流和典型电池温度下的总循环次数以及动力电池寿命终止时的总容量损失确定每次循环的平均容量损失，根据每次循环的平均容量损失以及每次循环输出的电量，确定动力电池在该典型电流和典型电池温度下每输出单位电量所造成的循环容量损失。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件包括：动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值和动力电池温度实时值；采用以下方法得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的实时使用条件：根据动力电池的使用工况采用仿真工具仿真得到动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值；根据动力电池在一个气候周期中各单位时间内的电流实时值、电压实时值、开路电压实时值以及动力电池温度实时值建立生热速率的关系表示；根据动力电池、车舱、太阳以及大气间的数学模型分别建立动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示；根据生热速率的关系表示、动力电池温度实时值的关系表示和车舱温度实时值的关系表示确定一个气候周期中各单位时间内的动力电池温度实时值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，生热速率的关系表示为动力电池温度实时值的关系表示为车舱温度实时值的关系表示为其中，Qt表示当前单位时间t内的生热速率，It、Vt和OCVt、分别表示动力电池当前单位时间t内的电流实时值、电压实时值和开路电压实时值、开路电压随电池温度变化的变化率实时值，T1t、T2t、T3t分别表示当前单位时间t内的动力电池温度实时值、车舱温度实时值、大气温度实时值，R12、R13、R23分别表示动力电池与车舱间的热阻、动力电池与大气间的热阻、车舱与大气间的热阻，S1t、S2t分别表示当前单位时间t内太阳对动力电池、车舱的辐射强度，CP1、CP2分别表示动力电池、车舱的热容量；其中，R12、R13、R23、CP1、CP2通过实车测试得到，S1t、S2t根据动力电池布置情况及运行区域的太阳辐射强度情况得到，T3t根据运行区域的大气温度情况得到。5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，其中，一个气候周期的时长包括一年，单位时间包括小时、分钟。6.一种动力电池运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德伟，
申请(专利权)人：宝沃汽车中国有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11