一种基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法，其包括以下步骤：负载运行叠加模式识别：对锂电池进行进行数据采样，根据采样数据将负载识别为以恒流模式、恒阻模式、恒功率模式、叠加模式中的一种；叠加模式下锂电池剩余时间预测：构建依赖于电压电流的SOC表，并根据当前时刻能量容量值Q0、电压为V0、SOC表计算k

【技术实现步骤摘要】
一种基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法


[0001]本专利技术涉及一种基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法。

技术介绍

[0002]电池在使用过程中的剩余时间估计，直接关系到电池使用决策和使用计划，根据负载情况，较精确的估计剩余时间也一直是业界和学者关注和研究的方向与课题。经文献查询，研究整体电池寿命预测的论文比较多，而研究电池在一次使用过程中剩余时间或剩余里程的论文则相对较少，同时现有成果中估计方法的技术含量和估计结果的准确度也不是太高，究其原因，是核心技术实际容量不容易计算。鉴于用户的实际需求，研发一种具有理论依据的剩余时间精细预测方法具有显著的实用价值。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法，其通过对负载模式的识别，在负载模式确定的基础上，借用历史数据，利用微分学、差分方法解决非线性优化问题，进而较为精确地估计出锂电池剩余运行时间。
[0004]本专利技术基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法包括以下步骤，
[0005]S1
‑
负载运行叠加模式识别：对锂电池进行总电压V、总电流I、能量容量Q进行数据采样，根据采样数据总电压V
k
、总电流I
k
、能量容量Q
k
，将负载识别为以恒流模式、恒阻模式、恒功率模式、叠加模式中的一种模式运行；
[0006]S2
‑
叠加模式下锂电池剩余时间预测：构建依赖于电压电流的SOC表，并根据当前时刻能量容量值Q0、电压为V0、SOC表计算k
△
t时刻后的能量容量Q
k
和电压V
k
，当k＝M时发生SOC
M
≤0，则剩余使用时间为M
△
t。
[0007]进一步地，步骤S1所述负载运行叠加模式识别具体为：
[0008]记数据采样的时间步长为Δt，取当前时刻m+1个数据记录，总电压V
k
、总电流I
k
、能量容量Q
k
(k＝0,1,
…
,m)、虚拟电阻为总负载的功率为
[0009]计算序列I
k
,R
k
,W
k
的均差和标准差S
I
＝std(I
k
),S
R
＝std(R
k
),W
I
＝std(W
k
)；
[0010]若则识别负载为恒流模式，电流为若则识别为恒功率模式，功率为若则识别负载为恒阻模式，电阻为此处是根据数据量级和实验经验指定的阈值；若负载不属于上述三种单种模式之一，则识别负载为叠加模式；
[0011]叠加模式下，设负载为电流I，电阻R，功率W在第k个时间段消耗的能量为
实际能量消耗为E
k
＝Q
k
‑
Q
k
‑1，二者的差为总误差平方和为通过非线性数值最优化方法得到最优解即从而负载模式可看作电流电阻和功率三部分的叠加组合。
[0012]进一步地，步骤S2所述叠加模式下锂电池剩余时间预测具体为，
[0013]设锂电池的电压区间为[V
min
,V
max
]，电流区间为[I
min
,I
max
]；将电压区间m等分，电压步长为分点为V
k
＝V
min
+kV
h
,k＝0,1,
…
,m；将电流区间n等分电流步长分点为I
j
＝I
min
+jI
h
,j＝0,1,
…
,n；以构建依赖于电压电流的SOC表SOC
kj
＝F(V
k
,I
j
)，k＝0,1,
…
,m；j＝0,1,
…
,n；
[0014]已知电池的实际能量容量Q
c
，能量容量偏移量Q
d
，当前时刻能量容量值为Q0，电压为V0；设负载模式为恒流I
c
、恒阻R
c
、恒功率W
c
的组合；取时间步长为Δt，负载运行Δt时间所消耗的能量为Δt时刻后的能量为Q1＝Q0‑
Q
Δ
，SOC值为
[0015]若SOC1>0，计算Δt时刻后的总电流由SOC1和I1，运用SOC表可计算得到第一个Δt时刻后的电压值V1；依次类推，得到第k个Δt时刻后的电池容量和电压Q
k
,V
k
，即可计算(k+1)Δt时刻后的能量容量和电压，具体为进一步计算出以及总电流由SOC
k+1
,I
k+1
利用SOC表计算得到(k+1)Δt时刻后的电压V
k+1
；直到计算至M步，发生SOC
M
≤0,则估算得剩余时间为MΔt。
[0016]本专利技术一种基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法，通过对负载模式的识别，在负载模式确定的基础上，借用历史数据，利用微分学、差分方法解决非线性优化问题，进而较为精确地估计出锂电池剩余运行时间。
附图说明
[0017]下面结合附图对本专利技术一种基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法作进一步说明：
[0018]图1是本基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法实施方式3所述叠加
模式下锂电池剩余时间预测的具体实施流程图；
[0019]图2是本基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法实施例中已用时间与估算得使用总时间的对照图；
[0020]图3是本基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法实施例中已用时间与与剩余时间的线性关系图。
具体实施方式
[0021]以下用具体实施例对本专利技术技术方案做进一步描述，但本专利技术的保护范围不限制于下列实施例。
[0022]实施方式1：本基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法包括以下步骤，
[0023]S1
‑
负载运行叠加模式识别：对锂电池进行总电压V、总电流I、能量容量Q进行数据采样，根据采样数据总电压V
k
、总电流I
k
、能量容量Q
k
，将负载识别为以恒流模式、恒阻模式、恒功率模式、叠加模式中的一种模式运行；
[0024]S2
‑
叠加模式下锂电池剩余时间预测：构建依赖于电压电流的SOC表，并根据当前时刻能量容量值Q0、电压为V0、SOC表计算k
△
t时刻后的能量容量Q
k
和电压V
k
，当k＝M时发生SOC
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法，其特征是：该方法包括以下步骤，S1
‑
负载运行叠加模式识别：对锂电池进行总电压V、总电流I、能量容量Q进行数据采样，根据采样数据总电压V
k
、总电流I
k
、能量容量Q
k
，将负载识别为以恒流模式、恒阻模式、恒功率模式、叠加模式中的一种模式运行；S2
‑
叠加模式下锂电池剩余时间预测：构建依赖于电压电流的SOC表，并根据当前时刻能量容量值Q0、电压为V0、SOC表计算k
△
t时刻后的能量容量Q
k
和电压V
k
，当k＝M时发生SOC
M
≤0，则剩余使用时间为M
△
t。2.根据权利要求1所述的基于负载模式识别的锂电池剩余使用时间估算方法，其特征是：步骤S1所述负载运行叠加模式识别具体为：记数据采样的时间步长为Δt，取当前时刻m+1个数据记录，总电压V
k
、总电流I
k
、能量容量Q
k
(k＝0,1,
…
,m)、虚拟电阻为总负载的功率为计算序列I
k
,R
k
,W
k
的均差和标准差S
I
＝std(I
k
),S
R
＝std(R
k
),W
I
＝std(W
k
)；若则识别负载为恒流模式，电流为若则识别为恒功率模式，功率为若则识别负载为恒阻模式，电阻为此处是根据数据量级和实验经验指定的阈值；若负载不属于上述三种单种模式之一，则识别负载为叠加模式；设负载为电流I，电阻R，功率W在第k个时间段消耗的能量为实际能量消耗为E
k
＝Q
k
‑
Q
k
‑1，二者的差为总误差平方和为通过非线性数值最优化方法得到最优解即从而负载模式可看作电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王科锋，万建军，赵永成，宋士仓，牛春艳，
申请(专利权)人：郑州正方科技有限公司，
类型：发明
国别省市：