一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及锂电池寿命领域，具体涉及一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法及装置，其方法包括：建立电池仿真模型；按照采样频率f获取所测电池的模型参数及负载电流It

【技术实现步骤摘要】
一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法及装置


[0001]本专利技术涉及锂电池寿命领域，具体涉及一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法及装置。

技术介绍

[0002]在智能工厂中，会大量地应用到各种移动载具，如机器人、AGV、物联网设备等，这就涉及到进行电池管理。而锂电池是新一代二次电池，具有较高的能量密度和循环寿命，目前广泛应用于移动通信、数码科技、电动汽车、能源存储等领域。作为动力电源或储能电源，锂电池使用过程中需要反复的充电与放电，随着锂电池充放电次数的增加，锂电池的使用寿命也随之减少，例如，随着锂电池的充放电次数增加，锂电池储存的电量将逐渐减小，相应的，锂电池的充电时间也随之减小，充满电后的电压也会随着充放电的次数增加而减小。当锂电池的使用寿命接近完毕时，需要及时更换新的锂电池，如果不及时更换，将会影响工厂移动载具的正常运行，导致巨大的经济损失，因此，及时将锂电池的寿命情况显示出来并进行更换非常重要。此外，在对已经使用过的锂电池进行估价时，也需要估算锂电池的寿命情况。
[0003]目前，电池的寿命估算方法主要有两种：一是时间估算，二是充放电测试。而传统的充放电测试，需要将所测电池的移动载具停止作业后，再进行充放电实验，获取相关电量参数，才能根据经验数据对电池的寿命情况进行判断。但是在实验条件下，现有的锂电池寿命测试方法并没有考虑到移动载具的真实负载，而且电池放电过程中的速率容量效应和恢复效应等影响并没有被计算在内，这种实验条件下的锂电池寿命测试方法并不准确。为此有必要研究能够在现实条件下测算用于移动载具的锂电池寿命估算方法。
[0004]如中国专利CN114879046A，公开日2022年8月9日，一种基于卡尔曼滤波的锂电池寿命预测方法和系统。该方法根据充放电曲线和Nernst模型的特征参数训练寿命预测模型；所述充放电曲线为在不同工况、不同寿命下两相反应锂电池的曲线；基于所述Nernst模型通过预设学习模型，输出不同工况、不同寿命下的充放电曲线概率簇；根据所述寿命预测模型、充放电曲线概率簇和传感器返回的针对锂电池的测量数据，通过卡尔曼滤波预测锂电池在下一时刻的预测剩余寿命，实现了较为可信的锂电池寿命和置信度的预测方法，提高了两相反应锂电池剩余寿命的预测精度。但其技术方案并没有解决锂电池寿命估算无法考虑到移动载具真实负载的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题：目前估算用于移动载具的锂电池寿命时，存在无法考虑到移动载具真实负载的技术问题，提出了一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法及装置，能够实时测试现场端工作时的移动载具电池寿命。
[0006]解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法，包括：
[0007]建立电池仿真模型；
[0008]按照采样频率f获取所测电池的模型参数及负载电流It
s
，将负载电流It
s
关联相应时间戳t
s
；
[0009]周期性执行以下步骤：
[0010]计算电池放电电量；
[0011]判断电池放电电量是否大于放电预期值α，若判断结果为是，则判定电池已经耗尽，记电池寿命为0，若判断结果为否，则执行下一步骤；
[0012]将模型参数、负载电流It
s
以及时间戳t
s
输入电池仿真模型，获得电池容量预估值Z(k)；
[0013]计算电池寿命L
I
＝(Z(k)
‑
电池放电电量)/Z(k)。
[0014]作为优选，计算电池放电电量的方法包括：
[0015]电池放电电量其中β为温度补偿系数。
[0016]作为优选，将采样获取的负载电流It
s
关联时间戳t
s
构成电流数组A
I
；
[0017]若采样过程中负载电流It
s
发生变化，则将负载电流It
s
发生变化后的电流值I
k
及其时间戳S
k
插入电流数组A
I
；
[0018]将模型参数及电流数组A
I
输入电池仿真模型，获得电池容量预估值Z(k)。
[0019]作为优选，获得电流值I
k
及其时间戳S
k
的方法包括：
[0020]当采样过程中负载电流It
s
发生变化时，将负载电流It
s
改变后的值记为I
k
，将负载电流It
s
改变后的时间戳记为S
k
，S
k
＝t
s
‑
Δ，其中k为电池负载电流的变化次数，Δ为采样间隔时间。
[0021]作为优选，计算电池容量预估值Z(k)的方法包括：
[0022][0023]其中v1至v5为实验获得的电池模型参数，k为标准协议下充放电循环次数。
[0024]作为优选，获得电池模型参数的方法为：
[0025]v
i
(n+1)＝v
i
(n)+Wv
i
(n)
[0026]其中i∈[1,5]，v
i
(n)为电池模型中所有模型参数在n时刻的模型参数，v
i
(n+1)为电池模型中所有模型参数在n+1时刻的模型参数，v1(0)为
‑
1.030
×
10
‑8，v2(0)为5.010
×
10
‑6，v3(0)为1.040
×
10
‑3，v4(0)为1.122，v5(0)为
‑
3.060
×
10
‑4，W为过程噪声符合方差为M且均值为0的高斯分布。
[0027]一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算装置，用于实现如前述的一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法，包括：
[0028]现场端、中控端和报警装置，所述现场端包括传感器模块、处理器Ⅰ和通信单元Ⅰ，所述中控端包括电池仿真模型、显示器、用于实现前述估算方法的处理器Ⅱ和通信单元Ⅱ，锂电池组与传感器模块连接，所述传感器模块检测负载电流It
s
以及电压，所述传感器模块和通信单元Ⅰ均与处理器Ⅰ连接，所述电池仿真模型运行于中控端内，所述显示器和通信单元Ⅱ均与处理器Ⅱ连接，所述现场端的传感器模块和中控端均与报警装置连接。
[0029]作为优选，所述通信单元Ⅱ通过无线通讯实时获取现场端所测锂电池在采样时间时的模型参数、负载电流It
s
以及负载电流的时间戳t
s
。
[0030]作为优选，所述传感器模块包括电流检测器和电压检测器，所述电压检测器与报警装置连接，当电压检测器检测出电压低于电池正常供电电压值时报警。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法，其特征在于，包括：建立电池仿真模型；按照采样频率f获取所测电池的模型参数及负载电流It
s
，将负载电流It
s
关联相应时间戳t
s
；周期性执行以下步骤：计算电池放电电量；判断电池放电电量是否大于放电预期值α，若判断结果为是，则判定电池已经耗尽，记电池寿命为0，若判断结果为否，则执行下一步骤；将模型参数、负载电流It
s
以及时间戳t
s
输入电池仿真模型，获得电池容量预估值Z(k)；计算电池寿命L
I
＝(Z(k)
‑
电池放电电量)/Z(k)。2.根据权利要求1所述的一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法，其特征在于，计算电池放电电量的方法包括：电池放电电量其中β为温度补偿系数。3.根据权利要求1所述的一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法，其特征在于，将采样获取的负载电流It
s
关联时间戳t
s
构成电流数组A
I
；若采样过程中负载电流It
s
发生变化，则将负载电流It
s
发生变化后的电流值I
k
及其时间戳S
k
插入电流数组A
I
；将模型参数及电流数组A
I
输入电池仿真模型，获得电池容量预估值Z(k)。4.根据权利要求3所述的一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法，其特征在于，获得电流值I
k
及其时间戳S
k
的方法包括：当采样过程中负载电流It
s
发生变化时，将负载电流It
s
改变后的值记为I
k
，将负载电流It
s
改变后的时间戳记为S
k
，S
k
＝t
s
‑
Δ，其中k为电池负载电流的变化次数，Δ为采样间隔时间。5.根据权利要求3所述的一种用于移动载具的锂电池寿命实时估算方法，其特征在于，计算电池容量预估值Z(k)的方法包括：其中v1至v5为实验获得的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李方园，
申请(专利权)人：浙江工商职业技术学院，
类型：发明
国别省市：