评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的方法.pdf

《评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的方法.pdf（8页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410709468.8 (22)申请日 2014.11.28 G01R 31/36(2006.01) (71)申请人 上海交通大学 地址 200240 上海市闵行区东川路 800 号 申请人 上海紫竹新兴产业技术研究院 (72)发明人 李杰 刘宗长 张志刚 (74)专利代理机构 上海旭诚知识产权代理有限 公司 31220 代理人 郑立 (54) 发明名称 评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影 响的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种评估充电行为对电动汽车 电池健康状况的影响的方法， 包括获取电池的历 史充电记录和历史健康状态信息。

2、 ； 评估电池当前 的健康状态信息 ； 根据电池当前的健康状态信息 和电池衰退样本库预测不同充电工况组合下的电 池的预期使用寿命 ； 根据预期使用寿命选择充电 控制参数组合 ； 根据充电控制参数组合控制功率 源的充电电流 ； 根据电池的电压和电流特征计算 电池的剩余电量， 根据剩余电量和充电控制参数 计算剩余充电时间 ； 向用户提供电池健康状态评 估报告， 并存储本次充电信息。 本发明还公开了一 种评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响 的系统。本发明使驾驶者能了解所选充电模式下 的电池的健康状态， 从而选择合适的充电模式。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (1。

3、2)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104459552 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104459552 A 1/2 页 2 1. 一种评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的方法， 其特征在于， 包括以下 步骤 ： 第一步， 获取电池的历史充电记录和历史健康状态信息 ； 第二步， 评估电池当前的健康状态信息 ； 第三步， 根据电池当前的健康状态信息和电池衰退样本库预测不同充电工况组合下的 电池的预期使用寿命 ； 第四步， 根据电池的预期使用寿命选择充电控制参数组合 ； 第五步， 根据充电控制参数组合控制功率源的充电电流 ；。

4、 第六步， 根据电池的电压和电流特征计算电池的剩余电量， 根据剩余电量和充电控制 参数计算剩余充电时间 ； 第七步， 向用户提供电池健康状态评估报告， 并存储本次充电信息。 2. 如权利要求 1 所述的评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的方法， 其特征 在于， 所述历史充电记录包括历史充电的次数、 历史充电时长、 历史充电起始和终止电量、 历史充电电流和历史充电温度。 3. 如权利要求 1 所述的评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的方法， 其特征 在于， 所述充电工况组合包括充电电流、 环境温度、 环境湿度、 充电终止电荷量。 4. 如权利要求 1 所述的评估充电行为对电动汽车电池。

5、健康状况的影响的方法， 其特征 在于， 所述充电控制参数组合包括充电电流曲线、 恒流充电起始电压、 恒压充电起始电压和 终止电流、 激励充电电流、 激励间隔时间、 充电终止电压。 5. 如权利要求 1 所述的评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的方法， 其特征 在于， 所述电池健康状态评估报告包括电池满充电荷、 电池内阻、 电池不平衡参数、 电池剩 余寿命， 以及相应的维护和使用建议。 6. 一种评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的系统， 其特征在于， 包括充电 桩， 所述充电桩与电动汽车连接， 所述充电桩包括电池充电控制模块、 电池状态特征提取模 块、 电池健康状态分析模块 ； 其。

6、中， 所述电池充电控制模块与电动汽车的电池连接， 用于获取电池的历史充电记录 和历史健康状态信息 ； 所述电池状态特征提取模块与所述电池充电控制模块连接， 用于提 取电池的状态特征 ； 所述电池健康状态分析模块与所述电池状态特征提取模块连接， 用于 计算电池组当前的健康状态信息。 7. 如权利要求 6 所述的评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的系统， 其特征 在于， 所述系统还包括电池衰退样本库和电池测试模型库， 所述电池衰退样本库存储有电 池在不同充电参数下的衰退模型、 模型参数和预期使用寿命 ； 所述电池测试模型库与所述 电池衰退样本库和所述电池健康状态分析模块分别连接， 所述电池测。

7、试模型库存储有充电 控制参数， 并能根据所述当前的健康状态信息和所述电池衰退样本库预测不同充电工况组 合下电池的预期使用寿命 ； 所述电池测试模型库还与所述电池充电控制模块连接， 所述电 池充电控制模块根据所述电池的预期使用寿命和环境参数从所述电池测试模型库中选择 充电控制参数组合。 8. 如权利要求 7 所述的评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的系统， 其特征 在于， 所述系统还包括充电系统功率源、 剩余电量和剩余充电时间分析模块， 所述充电系统 权 利 要 求 书 CN 104459552 A 2 2/2 页 3 功率源、 所述剩余电量和剩余充电时间分析模块分别与所述电池充电控制模块。

8、相连 ； 所述 电池充电控制模块根据所述充电控制参数控制功率源的充电电流， 所述剩余电量和剩余充 电时间分析模块根据电池的电压和电流特征计算电池的剩余电量， 根据剩余电量和充电控 制参数计算剩余充电时间。 9. 如权利要求 8 所述的评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的系统， 其特征 在于， 所述系统还包括充电信息显示模块和评估报告生成模块 ； 其中， 所述充电信息显示模块与所述充电系统功率源相连， 用于显示充电过程中的充 电功率、 电池组电压、 剩余充电时间、 电池温度和充电费用 ； 所述评估报告生成模块与所述电池充电控制模块、 所述电池状态特征提取模块、 所述 电池健康状态分析模块分。

9、别相连， 用于生成电池健康状态评估报告， 并提出相应的维护和 使用建议。 10. 如权利要求 7 所述的评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的系统， 其特 征在于， 所述充电控制参数是所述电池测试模型库通过控制充电电流、 环境温度、 环境湿 度、 充电终止电荷量建立的电池在不同充电参数下的衰退模型参数和充放电寿命周期参 数。 权 利 要 求 书 CN 104459552 A 3 1/4 页 4 评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种评估充电行为对电池健康状况的影响的方法， 尤其涉及一种评估 充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的方法， 本发明还涉。

10、及一种评估充电行为对电动 汽车电池健康状况的影响的系统。 背景技术 0002 电动汽车是指以车载电源为动力， 用电机驱动车轮行驶的车辆， 由于其对环境影 响相对传统汽车较小， 符合新型能源发展要求， 是解决能源和环境问题的重要手段， 因而是 汽车工业发展的必然趋势。 0003 在电动汽车的各部件中， 电动汽车的电池是电动汽车发展的首要关键， 应用于电 动车的电池应该满足成本低、 容量大、 寿命长及安全性好这四大要求。然而， 由于目前的电 化学储能技术尚不成熟， 所生产的电池偶发的意外燃烧事故以及生产质量参差不齐导致电 动汽车的发展有所停滞。因此， 目前很多研发集中在电池的材料稳定性和制造可靠性。

11、的方 面， 而对于评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响方面没有涉及。 发明内容 0004 有鉴于现有技术的上述缺陷， 本发明所要解决的技术问题是评估充电行为对电动 汽车电池健康状况的影响的方法和系统， 其可根据驾驶者选择的充电模式对电动汽车电池 的健康状况进行评估和显示， 以使驾驶者了解所选充电模式下的电池的健康状态， 从而指 导驾驶者选择合适的充电模式。 0005 为实现上述目的， 本发明提供了一种评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影 响的方法， 所述方法包括以下步骤 ： 0006 第一步， 获取电池的历史充电记录和历史健康状态信息 ； 0007 第二步， 评估电池当前的健康状态信息 。

12、； 0008 第三步， 根据电池当前的健康状态信息和电池衰退样本库预测不同充电工况组合 下的电池的预期使用寿命 ； 0009 第四步， 根据电池的预期使用寿命选择充电控制参数组合 ； 0010 第五步， 根据充电控制参数组合控制功率源的充电电流 ； 0011 第六步， 根据电池的电压和电流特征计算电池的剩余电量， 根据剩余电量和充电 控制参数计算剩余充电时间 ； 0012 第七步， 向用户提供电池健康状态评估报告， 并存储本次充电信息。 0013 进一步地， 所述历史充电记录包括历史充电的次数、 历史充电时长、 历史充电起始 和终止电量、 历史充电电流和历史充电温度。 0014 进一步地， 所。

13、述充电工况组合包括充电电流、 环境温度、 环境湿度、 充电终止电荷 量。 0015 进一步地， 所述充电控制参数组合包括充电电流曲线、 恒流充电起始电压、 恒压充 说 明 书 CN 104459552 A 4 2/4 页 5 电起始电压和终止电流、 激励充电电流、 激励间隔时间、 充电终止电压。 0016 进一步地， 所述电池健康状态评估报告包括电池满充电荷、 电池内阻、 电池不平衡 参数、 电池剩余寿命， 以及相应的维护和使用建议。 0017 本发明还提供了一种评估充电行为对电动汽车电池健康状况的影响的系统， 所述 系统包括充电桩， 所述充电桩与电动汽车连接， 所述充电桩包括电池充电控制模块。

14、、 电池状 态特征提取模块、 电池健康状态分析模块 ； 0018 其中， 所述电池充电控制模块与电动汽车的电池连接， 用于获取电池的历史充电 记录和历史健康状态信息 ； 所述电池状态特征提取模块与所述电池充电控制模块连接， 用 于提取电池的状态特征 ； 所述电池健康状态分析模块与所述电池状态特征提取模块连接， 用于计算电池组当前的健康状态信息。 0019 进一步地， 所述系统还包括电池衰退样本库和电池测试模型库， 所述电池衰退样 本库存储有电池在不同充电参数下的衰退模型、 模型参数和预期使用寿命 ； 所述电池测试 模型库与所述电池衰退样本库和所述电池健康状态分析模块分别连接， 所述电池测试模型。

15、 库存储有充电控制参数， 并能根据所述当前的健康状态信息和所述电池衰退样本库预测不 同充电工况组合下电池的预期使用寿命 ； 所述电池测试模型库还与所述电池充电控制模块 连接， 所述电池充电控制模块根据所述电池的预期使用寿命和环境参数从所述电池测试模 型库中选择充电控制参数组合。 0020 进一步地， 所述系统还包括充电系统功率源、 剩余电量和剩余充电时间分析模块， 所述充电系统功率源、 所述剩余电量和剩余充电时间分析模块分别与所述电池充电控制模 块相连 ； 所述电池充电控制模块根据所述充电控制参数控制功率源的充电电流， 所述剩余 电量和剩余充电时间分析模块根据电池的电压和电流特征计算电池的剩余。

16、电量， 根据剩余 电量和充电控制参数计算剩余充电时间。 0021 进一步地， 所述系统还包括充电信息显示模块和评估报告生成模块 ； 0022 其中， 所述充电信息显示模块与所述充电系统功率源相连， 用于显示充电过程中 的充电功率、 电池组电压、 剩余充电时间、 电池温度和充电费用 ； 0023 所述评估报告生成模块与所述电池充电控制模块、 所述电池状态特征提取模块、 所述电池健康状态分析模块分别相连， 用于生成电池健康状态评估报告， 并提出相应的维 护和使用建议。 0024 进一步地， 所述充电控制参数是所述电池测试模型库通过控制充电电流、 环境温 度、 环境湿度、 充电终止电荷量建立的电池在。

17、不同充电参数下的衰退模型参数和充放电寿 命周期参数。 0025 因此， 本发明的评估充电行为对电池健康状况的影响的方法和系统通过对电池不 同充电工况组合下的预期使用寿命进行评估， 用户 ( 或者说驾驶者 ) 根据预期使用寿命选 择充电控制参数组合 ( 即充电模式 )， 然后根据驾驶者选择的充电模式对电动汽车电池的 健康状况进行评估和显示， 以使驾驶者了解所选充电模式下的电池的健康状态， 从而指导 驾驶者选择合适的充电模式。 本发明的评估充电行为对电池健康状况的影响的系统可设置 在充电站等地， 操作简单， 准确度高， 响应速度快。 0026 以下将结合附图对本发明的构思、 具体结构及产生的技术效。

18、果作进一步说明， 以 充分地了解本发明的目的、 特征和效果。 说 明 书 CN 104459552 A 5 3/4 页 6 附图说明 0027 图 1 是本发明的一个较佳实施例的评估充电行为对电池健康状况的影响的系统 的结构示意图。 具体实施方式 0028 如图 1 所示， 本发明的一个较佳实施例提供了一种评估充电行为对电池健康状况 的影响的系统， 包括充电桩， 充电桩与电动汽车连接， 充电桩包括电池充电控制模块 101、 电 池状态特征提取模块 102、 电池健康状态分析模块 103。 0029 其中， 电池充电控制模块 101 与电动汽车的电池连接， 用于获取电池的历史充电 记录和历史健康。

19、状态信息 ； 电池状态特征提取模块 102 与电池充电控制模块 101 连接， 用 于提取电池的状态特征 ； 电池健康状态分析模块 103 与电池状态特征提取模块 102 连接， 用于根据电池的状态特征以及电池的历史充电记录和历史健康状态信息， 并通过数据融合 算法计算电池组当前的健康状态信息。这里可以使用的数据融合算法包括 ： 主成分分析法 (PCA-T2)， 高斯混合模型， 自组织映射图 - 最小量化差， 逻辑递归， 模糊逻辑等算法， 以及最 小二阶乘法的参数拟合等。 0030 本实施例中， 电池的历史充电记录包括历史充电的次数、 历史充电时长、 历史充电 起始和终止电量、 历史充电电流和。

20、历史充电温度。健康状态信息包括电池组中每节电池的 满充电荷、 内阻和不平衡参数。 电池的状态特征包括电池组的满充电荷量、 电池组的总电压 和总内阻、 单节电池满充电荷量和内阻， 以及单节电池之间的电荷量、 内阻差异、 温度差异 等特征。 0031 本实施例的评估充电行为对电池健康状况的影响的系统还包括电池衰退样本库 104 和电池测试模型库 104， 电池衰退样本库 104 存储有电池在不同充电参数下的衰退模 型、 模型参数和预期使用寿命 ； 电池测试模型库105与电池衰退样本库104和电池健康状态 分析模块103分别连接， 电池测试模型库105存储有充电控制参数， 并能根据当前的健康状 态信。

21、息和电池衰退样本库 104 预测不同充电工况组合下电池的预期使用寿命。 0032 具体来说， 预测电池的使用寿命的过程首先是确定电池的失效标准， 即电阻上升、 容量衰退、 电池组不均衡等故障模式的控制极限值， 随后根据健康评估结果判断上述参数 的当前状况和历史状态， 变化趋势的基础上进行预测， 算法包括 ： (1) 基于时间序列的 “自 回归移动平均 (ARMA)” 模型 ； (2) 根据普适衰退模型 y exp(-f(x) 和历史数值拟合该模 型的参数， 再计算到达边界值的时间。 0033 上述普适衰退模型 y exp(-f(x) 中， y 既可以表示可靠性 (0-100 )， 也可是 表示。

22、一个具体的物理参数 ( 如满冲电量等 )。其中 f(t) 可以使用不同的核函数表达， 最简 单的表述是线性关系 ： 0034 f(t) (a1x1+a2x2+a3x3.)t+b 0035 其中的xn指的是衰退负荷参数(stress factor)， 在这里可以是充电模式、 充电温 度、 充电时间等。an是该模型中需要通过历史数据拟合的模型参数。在有了模型参数之后， 将负荷参数 ( 其实就是使用行为和工况 ) 输入进入模型就可以预测未来的衰退。 0036 电池测试模型库 105 还与电池充电控制模块 101 连接， 电池充电控制模块 101 根 说 明 书 CN 104459552 A 6 4/。

23、4 页 7 据电池的预期使用寿命和环境参数从电池测试模型库 105 中选择相应的充电控制参数组 合。本实施例中， 充电控制参数是电池测试模型库 105 通过控制充电电流、 环境温度、 环境 湿度、 充电终止电荷量， 所建立的电池在不同充电参数下的衰退模型参数和充放电寿命周 期参数。 0037 本实施例的评估充电行为对电池健康状况的影响的系统还包括充电系统功率源 107、 剩余电量和剩余充电时间分析模块 106。其中， 充电系统功率源 107、 剩余电量和剩余 充电时间分析模块 106 分别与电池充电控制模块 101 相连， 电池充电控制模块 101 根据选 取的充电控制参数控制功率源的充电电流。

24、， 剩余电量和剩余充电时间分析模块根据电池的 电压和电流特征计算电池的剩余电量， 然后根据剩余电量和充电控制参数计算剩余充电时 间。 0038 本实施例的评估充电行为对电池健康状况的影响的系统还包括充电信息显示模 块 108 和评估报告生成模块 109。其中， 充电信息显示模块 108 与充电系统功率源 107 相 连， 用于显示充电过程中的充电功率、 电池组电压、 剩余充电时间、 电池温度和充电费用。 充 电信息显示模块 108 可以是车载显示屏或移动终端。评估报告生成模块 109 与电池充电控 制模块 101、 电池状态特征提取模块 102 和电池健康状态分析模块 103 分别相连， 用于。

25、生成 电池健康状态评估报告， 包括电池满充电荷、 电池内阻、 电池不平衡参数、 电池剩余寿命等 信息， 并提出相应的维护和使用建议。 0039 本实施例的评估充电行为对电池健康状况的影响的系统的工作过程如下 ： 0040 第一步， 使用者将电动汽车与充电桩相连， 电动车端的信息将载入充电桩中的电 池充电控制模块 101， 同时电池充电控制模块 101 提取电动汽车的电池的历史充电记录和 历史健康状态信息。 0041 第二步， 充电桩中的电池特征提取模块 102 提取电池状态特征， 电池健康状态分 析模块 103 根据该电池状态特征以及电池的历史充电记录和历史健康状态信息来评估电 池当前的健康状。

26、态信息。 0042 第三步， 电池测试模型库 105 根据电池当前的健康状态信息和电池衰退样本库 104 预测不同充电工况组合下的电池的预期使用寿命。 0043 第四步， 电池充电控制模块 101 根据电池的预期使用寿命选择充电控制参数组 合。 0044 第五步， 电池充电控制模块 101 根据控制参数组合控制功率源充电电流。 0045 第六步， 剩余电量和剩余充电时间分析模块 106 根据电池的电压和电流特征计算 电池的剩余电量， 并根据剩余电量和充电控制参数计算剩余充电时间。 0046 第七步， 充电完成后， 评估报告生成模块 109 向用户提供电池健康状态评估报告， 并提出相应的维护和使。

27、用建议。另外， 本次充电信息将存储在电池测试模型库 105 中。 0047 在上述充电过程中， 充电过程中的信息包括充电功率、 电池组电压、 剩余充电时 间、 电池温度和充电费用通过充电信息显示模块 108 实时提供给用户。 0048 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解， 本领域的普通技术人员无 需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此， 凡本技术领域中技术 人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、 推理或者有限的实验可以得到的 技术方案， 皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。 说 明 书 CN 104459552 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 104459552 A 8 。