本發(fā)明屬于電池領(lǐng)域的一種在線健康評(píng)估方法，具體涉及了一種基于多阻抗測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)電池健康評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

1、電池在便攜式電子設(shè)備、交通車輛和固定式儲(chǔ)能領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，這些領(lǐng)域?qū)ΩL循環(huán)壽命和更安全的電池都有迫切的需求。電池的精準(zhǔn)健康評(píng)估(包含健康診斷和健康預(yù)后)信息可以為現(xiàn)場(chǎng)電池的預(yù)測(cè)維護(hù)和管理策略優(yōu)化提供可靠依據(jù)，進(jìn)而減少安全事故的發(fā)生并延長電池使用壽命。近年來，得益于人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展和眾多電池測(cè)試數(shù)據(jù)集的開源，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)與特征工程的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法在電池健康評(píng)估方面實(shí)現(xiàn)了優(yōu)越性能，并在研發(fā)、生產(chǎn)、研究、應(yīng)用和回收等電池全生命周期環(huán)節(jié)都展示出了巨大的應(yīng)用潛力。然而，目前大部分?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法及其特征工程都依賴于特定工況下特定階段的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，比如充放電數(shù)據(jù)、阻抗數(shù)據(jù)、弛豫數(shù)據(jù)等。不同于運(yùn)行環(huán)境和工況都相對(duì)穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，電池的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)受應(yīng)用場(chǎng)景、運(yùn)行環(huán)境、和用戶習(xí)慣等眾多隨機(jī)不確定因素的耦合影響，具有很大的隨機(jī)性和不確定性。因此，絕大多數(shù)基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)開發(fā)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法無法直接應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)中。

2、研究者們也開展了一些基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的電池健康評(píng)估方法研究，主要思路都是基于現(xiàn)場(chǎng)電池運(yùn)行產(chǎn)生的海量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的開發(fā)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電池對(duì)運(yùn)維與優(yōu)化管理的需求，理想的電池健康評(píng)估方法應(yīng)該具備五個(gè)主要特點(diǎn)：(1)高精度。健康評(píng)估方法的精度越高，現(xiàn)場(chǎng)電池的預(yù)測(cè)維護(hù)和管理策略優(yōu)化就可以做的越精準(zhǔn)，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鋰電池的安全長壽命運(yùn)行越有利。反之，不精準(zhǔn)的健康評(píng)估可能會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電池的安全長壽命運(yùn)行造成負(fù)面影響。(2)低成本。電池健康評(píng)估方法應(yīng)該具有低開發(fā)成本、低部署成本、和低使用成本，這樣更有利于大規(guī)模商業(yè)化推廣。(3)隨時(shí)隨地使用。電池健康評(píng)估方法可以根據(jù)用戶需求隨時(shí)隨地開展現(xiàn)場(chǎng)電池的健康評(píng)估。(4)快速。電池健康評(píng)估方法可以快速完成現(xiàn)場(chǎng)電池的健康評(píng)估，并且不會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電池的正常運(yùn)行造成負(fù)面影響。(5)不涉及用戶隱私數(shù)據(jù)。隨著用戶對(duì)數(shù)據(jù)隱私意識(shí)的不斷提升，對(duì)電池運(yùn)行數(shù)據(jù)的保護(hù)會(huì)越來越嚴(yán)，可獲取的數(shù)據(jù)會(huì)越來越少。電池健康評(píng)估方法依托的數(shù)據(jù)應(yīng)該盡量不涉及到用戶的隱私數(shù)據(jù)，如歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，其中可能包含了歷史行程數(shù)據(jù)、歷史充電數(shù)據(jù)和用戶使用習(xí)慣數(shù)據(jù)等。

3、對(duì)比理想的電池健康評(píng)估方法應(yīng)該具備的五個(gè)特點(diǎn)，已有基于海量現(xiàn)場(chǎng)歷史數(shù)據(jù)開發(fā)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法在各個(gè)特點(diǎn)上都還不太理想。在精度方面，在相同數(shù)據(jù)體量下，基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)方法的健康評(píng)估精度目前還達(dá)不到基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)方法的精度。在成本方面，基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的方法需要積累海量現(xiàn)場(chǎng)歷史數(shù)據(jù)，開發(fā)成本較高。在使用方面，基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的方法需要采集完整的或特定階段的運(yùn)行數(shù)據(jù)，無法隨時(shí)隨地使用，速度也較慢。在隱私方面，基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的方法采用海量歷史數(shù)據(jù)，其中可能會(huì)涉及到用戶的隱私數(shù)據(jù)。此外，已有基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的健康評(píng)估方法沒有充分利用積累的眾多基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的優(yōu)秀研究成果，大部分方法都是從頭開發(fā)，是一種研究資源的浪費(fèi)。根據(jù)第一性原理思想，在已經(jīng)具備了眾多基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)方法的優(yōu)秀成果基礎(chǔ)上，最低成本的現(xiàn)場(chǎng)電池健康評(píng)估方法開發(fā)應(yīng)該是盡可能的利用已有的優(yōu)秀成果，而不是再從頭開發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)場(chǎng)電池的健康評(píng)估問題，本發(fā)明提出了一種基于多阻抗測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)電池健康評(píng)估方法。本發(fā)明采用了不同于已有方法的全新思路：在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，通過在線測(cè)量少量現(xiàn)場(chǎng)電池阻抗，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)獲得電池在實(shí)驗(yàn)室工況下的高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。由于基于高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)進(jìn)行電池健康評(píng)估已經(jīng)有了大量的研究成果且取得了優(yōu)越的性能，可以直接利用已有的眾多研究成果進(jìn)行電池高精度健康評(píng)估。

2、本發(fā)明采用的方案是：

3、一、一種基于多阻抗測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)電池健康評(píng)估方法

4、1)在線測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)電池在任意現(xiàn)場(chǎng)工況下的多個(gè)預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值和虛部阻抗值；

5、2)根據(jù)測(cè)量獲得的現(xiàn)場(chǎng)工況下多個(gè)預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值和虛部阻抗值，分別預(yù)測(cè)獲得實(shí)驗(yàn)室工況下的多個(gè)相同預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值和虛部阻抗值；

6、3)根據(jù)預(yù)測(cè)獲得的實(shí)驗(yàn)室工況下多個(gè)預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值和虛部阻抗值，預(yù)測(cè)獲得實(shí)驗(yàn)室工況下的eis數(shù)據(jù)；

7、4)將實(shí)驗(yàn)室工況下的eis數(shù)據(jù)分別輸入實(shí)驗(yàn)室工況充電q/v數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)模型、實(shí)驗(yàn)室工況放電q/v數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)模型、實(shí)驗(yàn)室工況弛豫v/t數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)模型中，分別預(yù)測(cè)獲得實(shí)驗(yàn)室工況下的充電q/v數(shù)據(jù)、放電q/v數(shù)據(jù)和弛豫v/t數(shù)據(jù)；

8、5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室工況下的eis數(shù)據(jù)、充電q/v數(shù)據(jù)、放電q/v數(shù)據(jù)和弛豫v/t數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取和電池健康評(píng)估，獲得現(xiàn)場(chǎng)電池的健康評(píng)估結(jié)果。

9、所述2)中，對(duì)測(cè)量獲得的現(xiàn)場(chǎng)工況下任一預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值和虛部阻抗值的預(yù)測(cè)過程具體為：

10、將現(xiàn)場(chǎng)工況下的當(dāng)前預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值輸入到該預(yù)設(shè)頻率的實(shí)驗(yàn)室工況實(shí)部阻抗值預(yù)測(cè)模型中，獲得實(shí)驗(yàn)室工況下該預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值；將現(xiàn)場(chǎng)工況下的當(dāng)前預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的虛部阻抗值輸入到該預(yù)設(shè)頻率的實(shí)驗(yàn)室工況虛部阻抗值預(yù)測(cè)模型中，獲得實(shí)驗(yàn)室工況下該預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的虛部阻抗值。

11、所述3)具體為：

12、將預(yù)測(cè)獲得的實(shí)驗(yàn)室工況下多個(gè)預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值和虛部阻抗值一起輸入到實(shí)驗(yàn)室工況eis預(yù)測(cè)模型中，預(yù)測(cè)獲得實(shí)驗(yàn)室工況下的eis數(shù)據(jù)。

13、所述5)中，現(xiàn)場(chǎng)電池的健康評(píng)估結(jié)果包括老化狀態(tài)和/或剩余使用壽命。

14、當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)電池的健康評(píng)估結(jié)果為老化狀態(tài)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室工況下的eis數(shù)據(jù)、充電q/v數(shù)據(jù)、放電q/v數(shù)據(jù)和弛豫v/t數(shù)據(jù)提取診斷特征，將提取的診斷特征輸入到電池健康診斷模型中，模型輸出現(xiàn)場(chǎng)電池的當(dāng)前老化狀態(tài)。

15、當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)電池的健康評(píng)估結(jié)果為剩余使用壽命時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室工況下的eis數(shù)據(jù)、充電q/v數(shù)據(jù)、放電q/v數(shù)據(jù)和弛豫v/t數(shù)據(jù)提取預(yù)后特征，將提取的預(yù)后特征輸入到電池健康預(yù)后模型中，模型輸出現(xiàn)場(chǎng)電池的當(dāng)前剩余使用壽命。

16、所述多個(gè)預(yù)設(shè)頻率是通過專家經(jīng)驗(yàn)法、過濾法、包裝法、嵌入法或聚類法選取獲得的。

17、二、一種基于多阻抗測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)電池健康評(píng)估系統(tǒng)

18、現(xiàn)場(chǎng)電池的阻抗數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取現(xiàn)場(chǎng)電池在任意現(xiàn)場(chǎng)工況下多個(gè)預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值和虛部阻抗值；

19、實(shí)驗(yàn)室工況的阻抗數(shù)據(jù)生成單元，用于根據(jù)測(cè)量獲得的現(xiàn)場(chǎng)工況下多個(gè)預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值和虛部阻抗值生成實(shí)驗(yàn)室工況下多個(gè)相同預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值和虛部阻抗值；

20、實(shí)驗(yàn)室工況的eis數(shù)據(jù)生成單元，用于根據(jù)預(yù)測(cè)獲得的實(shí)驗(yàn)室工況下多個(gè)預(yù)設(shè)頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)部阻抗值和虛部阻抗值，預(yù)測(cè)獲得實(shí)驗(yàn)室工況下的eis數(shù)據(jù)；

21、實(shí)驗(yàn)室工況的充電q/v數(shù)據(jù)、放電q/v數(shù)據(jù)和弛豫v/t數(shù)據(jù)生成單元，用于根據(jù)預(yù)測(cè)獲得的實(shí)驗(yàn)室工況下的eis數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)獲得實(shí)驗(yàn)室工況下的充電q/v數(shù)據(jù)、放電q/v數(shù)據(jù)和弛豫v/t數(shù)據(jù)；

22、健康評(píng)估單元，用于根據(jù)預(yù)測(cè)獲得的實(shí)驗(yàn)室工況下的eis數(shù)據(jù)、充電q/v數(shù)據(jù)、放電q/v數(shù)據(jù)和弛豫v/t數(shù)據(jù)，進(jìn)行特征提取，獲得現(xiàn)場(chǎng)電池的健康評(píng)估結(jié)果。

23、三、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備

24、所述設(shè)備包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述方法的步驟。

25、四、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)

26、所述介質(zhì)其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述方法的步驟。

27、本發(fā)明的有益效果是：

28、1、本發(fā)明提出了基于多阻抗測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)電池健康評(píng)估方法，相比于已有基于現(xiàn)場(chǎng)歷史數(shù)據(jù)的方法，具有高精度、低成本、快速、隨時(shí)隨地使用、不涉及隱私數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)；

29、2、本發(fā)明采用機(jī)器學(xué)習(xí)橋接了電池的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，填平了基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的電池健康評(píng)估研究成果與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用之間的鴻溝，使得所有基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的電池健康評(píng)估研究成果可以直接應(yīng)用于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)電池；

30、3、本發(fā)明采用實(shí)驗(yàn)室工況下的電池老化狀態(tài)指標(biāo)和剩余使用壽命指標(biāo)來精準(zhǔn)量化評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)電池目前的健康狀態(tài)，相比于從隨機(jī)現(xiàn)場(chǎng)電池?cái)?shù)據(jù)中提取的特征/指標(biāo)，電池健康評(píng)估結(jié)果更加精準(zhǔn)。

31、4、本發(fā)明顛覆了已有基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池健康評(píng)估的固定模式，為現(xiàn)場(chǎng)電池的在線健康評(píng)估開辟了新的方向。