一种电芯寿命预测方法、系统及电子设备

技术领域

本公开涉及汽车相关技术领域，尤其涉及一种电芯寿命预测方法、系统及电子设备。

背景技术

电芯作为新能源汽车动力电池的核心组成部分。电芯循环寿命是电池性能的一项重要指标，直接影响动力电池的循环寿命。因此，电芯循环寿命的准确预估的意义重大。

目前，电芯循环寿命的估算方式通常是在正常充放电的循环测试过程中，根据电压对应的容量变化，以及，容量变化与循环次数的对应关系确定电芯循环寿命。但是，该方法耗时长，且预测精度不够。因此，亟需提供一种可以准确便捷的预测电芯循环寿命的方法。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供了一种电芯寿命预测方法、系统及电子设备，以快速准确地预测电芯循环寿命。

本发明的技术方案是这样实现的：

本公开实施例提供了一种电芯循环寿命的预测方法，包括：获取电芯在不同循环圈数下对应的容量保持率和电芯膨胀力；对所述循环圈数、所述电芯容量保持率和所述电芯膨胀力进行二项式拟合；基于所述容量保持率的预设极限值和所述二项式拟合的拟合结果，确定所述电芯的循环寿命。

上述方案中，对所述循环次数、所述电芯容量保持率和所述电芯膨胀力进行所述二项式拟合，包括：对所述电芯膨胀力和所述电芯容量保持率进行所述二项式拟合，生成第一函数；所述第一函数的因变量为所述电芯容量保持率；所述第一函数的自变量为所述电芯膨胀力；对所述循环圈数与所述电芯膨胀力进行所述二项式拟合，生成第二函数；所述第二函数的因变量为所述电芯膨胀力；所述第二函数的自变量为所述循环圈数。

上述方案中，基于所述容量保持率的预设极限值和所述二项式拟合的拟合结果，确定所述电芯的循环寿命，包括：基于所述容量保持率的预设极限值和所述第一函数，确定所述电芯膨胀力的预测值；基于所述电芯膨胀力的预测值和所述第二函数，确定所述电芯的循环寿命。

上述方案中，对所述循环次数、所述电芯容量保持率和所述电芯膨胀力进行所述二项式拟合，还包括：

对所述循环圈数与所述电芯容量保持率进行所述二项式拟合，生成第三函数；所述第三函数的因变量为所述电芯容量保持率；所述第三函数的自变量为所述循环圈数。

上述方案中，基于所述容量保持率的预设极限值和所述二项式拟合的拟合结果，确定所述电芯的循环寿命，还包括：基于所述容量保持率的预设极限值、所述第一函数和所述第二函数，确定所述电芯的循环寿命的第一预测值；基于所述容量保持率的预设极限值和所述第三函数，确定所述电芯的循环寿命的第二预测值；基于所述第一预测值和所述第二预测值，确定所述电芯的循环寿命。

上述方案中，所述电芯膨胀力包括：第一电芯膨胀力和/或第二电芯膨胀力；其中，所述电芯处于充电状态的电芯膨胀力为所述第一电芯膨胀力；所述电芯处于放电状态的电芯膨胀力为所述第二电芯膨胀力。

上述方案中，获取所述电芯在不同所述循环圈数下对应的所述容量保持率和所述电芯膨胀力，包括：确定所述电芯的充电方式和放电方式；按照确定的所述充电方式和所述放电方式，对所述电芯进行循环充放电；在所述电芯处于充电状态时，采集所述电芯在不同所述循环圈数下对应的所述容量保持率和所述第一电芯膨胀力；和/或，在所述电芯处于放电状态时，采集所述电芯在不同所述循环圈数下对应的所述容量保持率和所述第二电芯膨胀力。

本公开还提供了一种电芯循环寿命的预测系统，包括：第一检测单元、第二检测单元和数据处理单元；其中，所述第一检测单元，被配置为获取电芯在不同循环圈数下对应的容量保持率；所述第二检测单元，被配置为获取所述电芯在不同所述循环圈数下对应的电芯膨胀力；所述数据处理单元，连接所述第一检测单元和所述第二检测单元，被配置为接收所述循环圈数、所述电芯容量保持率和所述电芯膨胀力；对所述循环圈数、所述电芯容量保持率和所述电芯膨胀力进行二项式拟合；以及，基于所述容量保持率的预设极限值和所述二项式拟合的拟合结果，对所述电芯的循环寿命进行预测。

上述方案中，所述数据处理单元，还被配置为对所述电芯膨胀力和所述电芯容量保持率进行所述二项式拟合，生成第一函数；对所述循环圈数与所述电芯膨胀力进行所述二项式拟合，生成第二函数；以及，对所述循环圈数与所述电芯容量保持率进行所述二项式拟合，生成第三函数；其中，所述第一函数的因变量为所述电芯容量保持率；所述第二函数的因变量为所述电芯膨胀力；所述第三函数的因变量为所述电芯容量保持率；所述第一函数的自变量为所述电芯膨胀力；所述第二函数和所述第三函数的自变量均为所述循环圈数。

本公开还提供了一种电子设备，包括：存储器，被配置为存储可执行指令；处理器，被配置为执行存储器中存储的可执行指令时，实现上述方案中的电芯循环寿命的预测方法。

本公开实施例提供了一种电芯循环寿命的预测方法，包括：获取电芯在不同循环圈数下对应的容量保持率和电芯膨胀力；对循环圈数、电芯容量保持率和电芯膨胀力进行二项式拟合；基于容量保持率的预设极限值和二项式拟合的拟合结果，确定电芯的循环寿命。这样，本公开实施例采集少量循环圈数的电芯膨胀力数据和电芯容量保持率数据进行二项式拟合，而后，根据二项式拟合的结果对电芯的循环寿命进行预测。从而，相较于相关技术，本公开实施例不仅降低了测试时间，还提高了预测的准确性。

附图说明

图1为本公开实施例提供的电芯寿命预测方法的流程示意图一；

图2为本公开实施例提供的水泵故障处理系统的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的电芯的参数拟合曲线示意图一；

图4为本公开实施例提供的电芯的参数拟合曲线示意图二；

图5为本公开实施例提供的电芯寿命预测方法的流程示意图二；

图6为本公开实施例提供的电芯的参数拟合曲线示意图三；

图7为本公开实施例提供的电芯的参数拟合曲线示意图四；

图8为本公开实施例提供的电芯寿命预测方法的流程示意图三；

图9为本公开实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本公开的技术方案进一步详细阐述，所描述的实施例不应视为对本公开的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

如果申请文件中出现“第一/第二”的类似描述则增加以下的说明，在以下的描述中，所涉及的术语“第一/第二/第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一/第二/第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本公开实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本公开实施例的目的，不是旨在限制本公开。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

图1是本公开实施例提供的电芯循环寿命的预测方法的一个可选的流程示意图，将结合图1示出的步骤进行说明。

S101、获取电芯在不同循环圈数下对应的容量保持率和电芯膨胀力。

图2是本公开实施例提供的一种可选的电芯循环寿命的预测系统100的示意图，需要说明的是，可以通过图1所示的预测系统100实现本公开实施例中的电芯循环寿命的预测方法；图2中的第一检测单元用于采集电芯10的容量保持率，图2中的第二检测单元用于采集电芯10的电芯膨胀力。

还需要说明的是，参考图2，电芯10可以为钴酸锂电芯、镍钴锰电芯和磷酸铁锂电芯等电芯中的任意一种。容量保持率为电芯10的有效容量与初始容量之间的比率。电芯膨胀力可以为恒间隙模式下测试出的电芯10的线性膨胀力，即：本公开实施例可以固定电芯10的厚度，利用设置在电芯10表面的应变片或压力传感器等器件测试电芯10的膨胀力变化。

还需要说明的是，常规测试中，电芯测试的循环圈数较多，例如，循环圈数需要大于2500次。这样，电芯循环寿命的常规测试时间较长。而本公开实施例中测试的循环圈数可以小于常规测试中的循环圈数，例如，本公开实施例的循环次数小于500次。从而，本公开能够减小电芯循环寿命的测试时间。

本公开实施例中，参考图2，预测系统100可以设置电芯10的测试条件，而后，根据设定的测试条件对电芯10进行循环充放电。从而，预测系统可以在电芯10的循环充放电过程中，获取电芯10的容量保持率和电芯膨胀力等参数。例如，电芯10的测试条件包括放电方式、充电方式和测试温度等参数。电芯充电方式可以为阶梯式充电和斜坡式充电等方式中的任意一种，此处不做限制。电芯10的温度可以为-30～50℃范围任意一个温度值，此处不做限制。电芯10的充放电速率可以为1C、2C和3C等速率中的任意一种，此处不做限制。

本公开实施例中，参考图2，电芯膨胀力包括第一电芯膨胀力和第二电芯膨胀力。第一电芯膨胀力为电芯10处于充电状态时所采集的数据。第二电芯膨胀力为电芯10处于放电状态时所采集的数据。数据处理单元40可以根据第一电芯膨胀力和/或第二电芯膨胀力进行二项式拟合。

本公开实施例中，参考图2，预测系统100可以按照预设循环圈数对电芯进行测试，从而，获取电芯10在预设循环圈数范围内对应的容量保持率和电芯膨胀力。预设的循环圈数可以小于500圈。第一检测单元20可以检测电芯10的初始电芯容量和每次充放电循环结束后的有效容量，从而，获取电芯10关于循环圈数和容量保持率一一对应的多个数据。同时，第二检测单元30可以记录每次充放电循环结束后的电芯膨胀力，从而，获取电芯10关于循环圈数和电芯膨胀力一一对应的多个数据。

S102、对循环圈数、电芯容量保持率和电芯膨胀力进行二项式拟合。

图3是本公开实施例提供的一种可选的电芯容量保持率和电芯膨胀力的拟合曲线示意图，需要说明的是，图3中电芯膨胀力的单位为kg/mm。

本公开实施例中，参考图2，数据处理单元40可以根据S102步骤中获取实测的不同循环圈数对应的电芯容量保持率和电芯膨胀力的数据进行二项式拟合。例如，如图3所示，数据处理单元40对电芯容量保持率和对应的电芯膨胀力进行二项式拟合，生成如公式(1)所示的第一函数：

y

其中，y

如图4所示，数据处理单元40可以对循环圈数和对应的电芯膨胀力进行二项式拟合，生成如公式(2)第二函数：

N＝A

其中，X为循环圈数，N为电芯膨胀力，可以为N1和N2中的任意一个，A

S103、基于容量保持率的预设极限值和二项式拟合的拟合结果，确定电芯的循环寿命。

需要说明的是，参考图2，在电芯10使用过程中，多种原因会对电芯的性能造成影响，从而，会导致电芯10有效容量逐渐降低。预设极限值是指电芯10经过一定充放电循环寿命后，电芯10的有效容量能够满足正常的使用需求的最小值。例如，预设极限值可以为初始容量的90％、80％、70％和60％等一系列数值，此处不做限制。电芯10的循环寿命是指电芯10在充放电循环中能够保持其预设极限值的循环圈数。

本公开实施例中，参考图2，数据处理单元40可以基于容量保持率的预设极限值和第一函数，确定电芯膨胀力的预测值。而后，数据处理单元40可以基于电芯膨胀力的预测值和第二函数，确定电芯的循环寿命。例如，容量保持率的预设极限值为90％时，将90％带入公式(1)中，对应的电芯膨胀力的预测值为1400kg/mm。而后，将电芯膨胀力的预测值为1400kg/mm带入公式(2)中，计算电芯的出电芯的循环圈数，也即电芯的循环寿命。

本公开实施例中，还需要说明的是，图3中L1区段为电芯的循环圈数小于500圈时对应的容量保持率和电芯膨胀力，L2区段为电芯的循环圈数大于500圈时对应的容量保持率和电芯膨胀力。y1为第一区段L1的拟合结果，相关系数R

可以理解的是，本公开实施例采集少量循环圈数的电芯膨胀力数据和电芯容量保持率数据进行二项式拟合，而后，根据二项式拟合的结果对电芯的循环寿命进行预测。这样，相较于相关技术，本公开实施例不仅降低了测试时间，还提高了预测结果确性。

本公开的一些实施例中，可以通过S201～S202进一步实现图1中的S102，将结合各步骤进行说明。

S201、对电芯膨胀力和电芯容量保持率进行二项式拟合，生成第一函数；第一函数的因变量为电芯容量保持率；第一函数的自变量为电芯膨胀力。

本公开实施例中，结合图2和图3，数据处理单元40可以对第一电芯膨胀力和电芯容量保持率进行二项式拟合，生成如公式(1)所示的第一函数y

本公开实施例中，结合图2和图6，数据处理单元40还可以对第二电芯膨胀力和电芯容量保持率进行二项式拟合，生成如公式(3)所示的第一函数y

y

其中，y

S202、对循环圈数与电芯膨胀力进行二项式拟合，生成第二函数；第二函数的因变量为电芯膨胀力；第二函数的自变量为循环圈数。

图4是本公开实施例提供的一种可选的循环圈数和电芯膨胀力的拟合曲线示意图，需要说明的是，图4中N1为第一电芯膨胀力对应的拟合曲线，相关系数R

本公开实施例中，结合图2和图4，数据处理单元40可以对循环圈数分别与第一电芯膨胀力和第二电芯膨胀力进行二项式拟合，生成如公式(2)所示的第二函数。第二函数的因变量为第一电芯膨胀力或第二电芯膨胀力；第二函数的自变量为循环圈数。

本公开的一些实施例中，可以通过图5示出的S301～S302进一步实现图1中的S103，将结合各步骤进行说明。

S301、基于容量保持率的预设极限值和第一函数，确定电芯膨胀力的预测值。

本公开实施例中，结合图2和图3，数据处理单元40可以将容量保持率的预设极限值带入第一电芯膨胀力对应的第一函数y

S302、基于电芯膨胀力的预测值和第二函数，确定电芯的循环寿命。

本公开实施例中，结合图2和图4，数据处理单元40可以将第一电芯膨胀力和/或第二电芯膨胀力的预测值带入第二函数中，获取第一电芯膨胀力和/第二电芯膨胀力对应的电芯10的循环寿命。例如，如图3的L2区段所示，第一函数预测的电芯10循环寿命的预测值与实测值的误差较小。这样，相较于相关技术中的预测方法，本公开实施例提供了预测结果的准确性。

本公开的一些实施例中，可以通过S210进一步实现图1中的S102，将结合各步骤进行说明。

S210、对循环圈数与电芯容量保持率进行二项式拟合，生成第三函数；第三函数的因变量为电芯容量保持率；第三函数的自变量为循环圈数。

图8是本公开实施例提供的一种可选的循环圈数和电芯容量保持率的拟合曲线示意图。

本公开实施例中，结合图2和图8，数据处理单元40可以对循环圈数和容量保持率进行二项式拟合，生成如公式(4)所示的第三函数y

Y

其中，y

本公开的一些实施例中，可以通过图8示出的S310～S312进一步实现图1中的S103，将结合各步骤进行说明。

S310、基于容量保持率的预设极限值、第一函数和第二函数，确定电芯的循环寿命的第一预测值。

本公开实施例中，参考图2，数据处理单元可以通过上述S301～S302来获取对应的第一预测值。第一预测值可以包括第一电芯膨胀力对应的预测值和/或电芯膨胀力对应的预测值。

S311、基于容量保持率的预设极限值和第三函数，确定电芯的循环寿命的第二预测值。

本公开实施例中，结合图2和图8，数据处理单元40可以将容量保持率的预设极限值带入第三函数y

S312、基于第一预测值和第二预测值，确定电芯的循环寿命。

本公开实施例中，参考图2，数据处理单元40可以比较第一电芯膨胀力和第二电信膨胀力对应的两个第一预测值，并将两个第一预测值中较小的第一预测值作为电芯的循环寿命输出。

本公开实施例中，参考图2，数据处理单元40还可以根据第三函数预测出的第二预测值作为修正值，对第一预测值进行修正。或者，将第一预测值作为修正值对第二预测值进行修正。修正方式可以为第一预测值和第二预测值的均值，或者，修正方式可以以第二预测值作为参考值，两个第一预测值中与第二预测值差值较小的作为电芯的循环寿命。从而，能够对电芯的循环寿命的预测值进行修正，进一步提高预测结果的准确性。

本公开的一些实施例中，参考图2，电芯膨胀力包括：第一电芯膨胀力和/或第二电芯膨胀力；其中，电芯10处于充电状态的电芯膨胀力为第一电芯膨胀力；电芯10处于放电状态的电芯膨胀力为第二电芯膨胀力。

本公开实施例中，结合图3和图4，数据处理单元可以对循环圈数和第一电芯膨胀力进行二项式拟合，生成如N1所示的拟合曲线。数据处理单元还可以对容量保持率和第一电芯膨胀力进行二项式拟合，生成如y

本公开实施例中，结合图4和图6，数据处理单元可以对循环圈数和第二电芯膨胀力进行二项式拟合，生成如N1所示的拟合曲线。数据处理单元还可以对容量保持率和第二电芯膨胀力进行二项式拟合，生成如y

本公开的一些实施例中，可以通过S401～S404进一步实现图1中的S101，将结合各步骤进行说明。

S401、确定电芯的充电方式和放电方式；

S402、按照确定的充电方式和放电方式，对电芯进行循环充放电；

本公开实施例中，参考图2，预测系统100可以对电芯10的充电方式和充电速率进行设置。例如，电芯10的充电方式和放电方式可以为阶梯式；电芯10的充放电速率可以为1C。

S403、在电芯处于充电状态时，采集电芯在不同循环圈数下对应的容量保持率和第一电芯膨胀力。

S404、在电芯处于放电状态时，采集电芯在不同循环圈数下对应的容量保持率和第二电芯膨胀力。

本公开实施例中，第一检测单元20可以在电芯10采集电芯10在不同循环圈数下对应的容量保持率。第二检测单元30可以在电芯10处于充电或放电状态时，采集电芯10在不同循环圈数下对应的第一电芯膨胀力或第二电芯膨胀力。

本公开的一些实施中，参考图2电芯循环寿命的预测系统100包括第一检测单元20、第二检测单元30和数据处理单元40。其中，第一检测单元20被配置为获取电芯10在不同循环圈数下对应的容量保持率。第二检测单元30被配置为获取电芯在不同循环圈数下对应的电芯膨胀力。数据处理单元40连接第一检测单元20和第二检测单元30。数据处理单元40被配置为接收循环圈数、电芯容量保持率和电芯膨胀力，并对循环圈数、电芯容量保持率和电芯膨胀力进行二项式拟合。数据处理单元40还被配置为基于容量保持率的预设极限值和二项式拟合的拟合结果，对电芯的循环寿命进行预测。

本公开实施例中，参考图2，第二检测单元30可以采集少量循环圈数的电芯膨胀力数据，第一检测单元20可以采集少量电芯容量保持率数据。数据处理单元40可以对采集的少量循环圈数对应的电芯膨胀力数据和容量保持率数据数据进行二项式拟合，而后，根据二项式拟合的结果对电芯的循环寿命进行预测。这样，相较于常规测试，本公开实施例不仅降低了测试时间，还提高了预测的准确性。

本公开的一些实施例中，参考图2，数据处理单元40还被配置为对电芯膨胀力和电芯容量保持率进行二项式拟合，生成第一函数。数据处理单元40还被配置为对循环圈数与电芯膨胀力进行二项式拟合，生成第二函数。数据处理单元40还被配置为对循环圈数与电芯容量保持率进行二项式拟合，生成第三函数。其中，第一函数的因变量为电芯容量保持率；第二函数的因变量为电芯膨胀力；第三函数的因变量为电芯容量保持率；第一函数的自变量为电芯膨胀力；第二函数和第三函数的自变量均为循环圈数。

本公开实施例中，参考图2，第一检测单元20可以采集电芯10在不同循环圈数下对应的容量保持率。第二检测单元30可以在电芯10处于充电或放电状态时，采集电芯10在不同循环圈数下对应的第一电芯膨胀力或第二电芯膨胀力。而后，数据处理单元40可以对容量保持率和第一电芯膨胀力进行二项式拟合，生成如y

本公开的一些实施例中，参考图2，数据处理单元40还被配置为基于容量保持率的预设极限值和第一函数，确定电芯膨胀力的预测值；以及，基于电芯膨胀力的预测值和第二函数，确定电芯10的循环寿命。

本公开的一些实施例中，参考图2，数据处理单元40还被配置为基于容量保持率的预设极限值、第一函数和第二函数，确定电芯10的循环寿命的第一预测值；基于容量保持率的预设极限值和第三函数，确定电芯的循环寿命的第二预测值；以及，基于第一预测值和第二预测值，确定电芯的循环寿命。

本公开的一些实施例中，参考图2，第一检测单元20或第二检测单元30，还被配置为确定电芯10的充电方式和放电方式；以及，按照确定的充电方式和放电方式，对电芯10进行循环充放电。

本公开的一些实施例中，参考图2，第一检测单元20还被配置为在电芯处于充电状态时，采集电芯10在不同循环圈数下对应的容量保持率；以及，在电芯处于放电状态时，采集电芯10在不同循环圈数下对应的容量保持率。

本公开的一些实施例中，参考图2，第二检测单元30还被配置为在电芯10处于充电状态时，采集电芯10在不同循环圈数下对应的第一电芯膨胀力；以及，在电芯10处于放电状态时，采集电芯10在不同循环圈数下对应的容量保持率和第二电芯膨胀力。

图8为本申请实施例提供的电子设备200的一个可选的结构示意图，参考图8，电子设备200的硬件实体包括：处理器201、存储器202和通信接口203。处理器201通常控制电子设备200的总体操作。通信接口203可以使电子设备200通过网络与其他装置或设备通信。存储器202配置为存储由处理器101可执行的指令和应用，还可以缓存待处理器201以及电子设备200中各模块待处理或已经处理的数据(例如，图像数据、音频数据、语音通信数据和视频通信数据)，可以通过闪存(FLASH)或随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)实现。处理器201被配置为执行存储器201中存储的可执行指令时，实现上述实施例中的电芯寿命预测方法。

上述本公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。本公开所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。本公开所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。本公开所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。