[发明专利]锂离子电池剩余使用寿命的实时预测方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池剩余使用寿命的实时预测方法。该方法包括如下步骤：建立锂离子电池容量衰退模型；选取合适的锂离子电池容量衰退模型参数的先验分布；选取合适的锂离子电池衰退模型参数的似然函数；基于贝叶斯理论计算锂离子电池容量衰退模型参数的后验分布；推算锂离子电池容量的预测分布；最后计算得到待预测锂离子电池的剩余使用寿命及其置信度。该方法优点在于对锂离子电池的剩余使用寿命预测不存在路径依赖，可以用于估计任意衰退路径下锂离子电池的剩余使用寿命以及预测置信度。该方法预测精度高，运算速度快，可以实现对锂离子电池剩余使用寿命的快速估计，保障车辆的安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及锂离子电池剩余使用寿命的实时预测方法。

背景技术

电动汽车的使用和推广，推进了汽车行业的节能减排，大大缓解了能源和环境的双重压力。锂离子电池因其体积小、能量密度高、无环境污染、自放电率低、无记忆效应、绿色环保等特点成为应用最广的电动汽车动力源。但同时，由于锂离子电池自身的性能衰退以及锂离子电池充放电管理等问题致使锂离子电池的寿命终结，往往造成整车系统整体的功能失效，因此，锂离子电池的寿命可靠性直接影响整车的有效使用年限。

准确的锂离子电池寿命预测可以给整车锂离子电池提供预防性维修和维护的决策参考，降低维护成本，同时减小整车系统发生故障的概率，保证整车的安全高效运行，同时也可以提高锂离子电池应用的经济效益。因此，锂离子电池剩余使用寿命(remaininguseful life,RUL)的实时预测是电池管理系统(battery management system,BMS)的重要功能。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种锂离子电池剩余使用寿命的实时预测方法，该方法是利用贝叶斯理论实现对锂离子电池剩余使用寿命的实时预测，考虑实时获取的锂离子电池寿命模型参数分布及随机噪声，对锂离子电池的寿命终止时间进行预测，得到锂离子电池使用寿命的预测结果和置信度。该方法可实现及时的电池故障检测和健康管理，保证车辆行驶过程中的可靠性和安全性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种锂离子电池剩余使用寿命的实时预测方法，包括如下步骤：

S1、选取锂离子电池容量作为锂离子电池寿命变化的指标，定义锂离子电池寿命终止的标准，分析锂离子电池容量随循环次数衰退的趋势，通过数据拟合结果建立锂离子电池容量衰退模型；

S2、根据锂离子电池的历史数据(可以通过待预测锂离子电池的管理系统获知，也可以通过与待预测锂离子电池同类型的锂离子电池的历史数据获知)获得锂离子电池容量衰退模型参数，选取合适的锂离子电池容量衰退模型参数的先验分布；

根据待预测锂离子电池的实时测试数据和锂离子电池容量衰退模型，计算实际的待预测锂离子电池衰退模型参数，选取合适的锂离子电池衰退模型参数的似然函数；

锂离子电池的历史数据和待预测锂离子电池的实时测试数据为锂离子电池容量及其相应的循环次数；

S3、根据锂离子电池容量衰退模型参数的先验分布和实际的待预测锂离子电池衰退模型参数的似然函数，基于贝叶斯理论计算锂离子电池容量衰退模型参数的后验分布；

S4、推算待预测锂离子电池容量的预测分布；

S5、根据锂离子电池容量衰退模型参数的后验分布与待预测锂离子电池容量的预测分布之间的等效关系，结合锂离子电池寿命终止的标准，推算待预测锂离子电池寿命终止时间的分布，计算得到待预测锂离子电池的剩余使用寿命及其置信度。

在上述技术方案基础上，步骤S1中，当所述锂离子电池为三元锂离子电池时，所述锂离子电池容量衰退模型如式(1)所示：