本发明专利技术公开了一种自适应间隔优化的增量容量曲线数点统计方法及装置，该方法包括：采用数点统计法得到增量容量曲线中各个点的实际观测值；基于增量容量曲线中各个点的实际观测值进行曲线拟合，得到符合物理机理的真实曲线；以数点统计法中的电压间隔为设计变量、以增量容量曲线中各个点的实际观测值与拟合曲线间的偏差最小为目标进行迭代优化，得到最优电压间隔，再得到优化后的增量容量曲线。本发明专利技术应用于电池管理领域，能够快速判断电池数据合适的电压间隔，解决了实际应用中难以合理选取数点统计法电压间隔的问题，在保持数点统计法计算量小的前提下，提高数点统计法得到增量容量曲线结果的一致性，具有较大的应用价值。具有较大的应用价值。具有较大的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
自适应间隔优化的增量容量曲线数点统计方法及装置
[0001]本专利技术涉及电池管理
，具体是一种自适应间隔优化的增量容量曲线数点统计方法及装置。
技术介绍
[0002]随着锂离子电池的使用，其自身的使用工况以及外部环境均会导致电池功率性能和可用容量的降低，即电池的老化。作为一个复杂的电化学系统，锂离子电池内部发生的副反应复杂，定性以及定量计算电池内部发生的副反应，及时准确掌握导致电池老化模式，对于防止电池发生热失控等安全事故的发生十分有必要。
[0003]锂离子电池内部机理研究的相关方法有侵入式诊断法以及原位诊断法。侵入式诊断法包括：还原滴定法、核磁共振技术等，观察结果直观但需要拆解电池。原位诊断法主要利用电池电压、电流、温度等外部特征数据进行分析。目前，相关学者证明电池的开路电压数据能够反映电池内部的相变反应，但是由于开路电压曲线的平台不易观察，提出了增量容量分析法，将电压平台转化为易于分辨的峰。
[0004]增量容量分析法凭借无需拆解电池、计算量小等优势，在锂离子电池老化机理诊断领域有较好应用前景。但目前，增量容量曲线的准确获取是该方法的一大短板。由于测量仪器的不敏感，电池管理系统采样精度受限，增量容量分析法直接对原始数据进行求导后得到的增量容量曲线中存在大量噪声，使得特征参数被噪声淹没。为了更加准确地获得增量容量曲线并尽可能减小计算量，需要发展一种增量容量曲线的获取方法。
[0005]目前，增量容量曲线的获取技术包括移动平均平滑法、数点统计法、支持向量回归、最小二乘法、神经网络等。其中，移动平均平滑法的计算量较小，但是原始数据求导过程中存在大量无穷大的异常数据，该方法获得的曲线不够平滑且存在较大误差。尽管支持向量回归、最小二乘法、神经网络等方法获得的曲线光滑，但计算复杂度大于，远大于移动平均平滑法以及数点统计法，且容易发生过拟合。数点统计法的计算量小，并且获得的曲线真实可靠，但不同研究者在使用时选择的电压间隔不同，可能导致曲线的高度以及峰的数量存在差异，使得结果的一致性不好。
技术实现思路
[0006]针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种自适应间隔优化的增量容量曲线数点统计方法及装置，能够快速判断电池数据合适的电压间隔，进而得到一致性良好的增量容量曲线，且计算量小。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种自适应间隔优化的增量容量曲线数点统计方法，包括如下步骤：步骤1，在对电池进行恒流充/放电过程中，以固定采样频率进行数据采样，其中，每一采样点的采样数据包括电流与电压；步骤2，基于每一采样点的采样数据，采用数点统计法得到增量容量曲线中各个点
的实际观测值；步骤3，基于数点统计法获得的实际观测值以及能斯特方程推导得到的增量容量曲线函数方程式进行曲线拟合，得到增量容量曲线函数方程式中各个未知参数的值；步骤4，以数点统计法中的电压间隔为设计变量、以增量容量曲线中各个点的实际观测值与拟合曲线间的拟合优度最小为目标进行迭代优化，得到最优的电压间隔；步骤5，基于每一采样点的采样数据与最优的电压间隔，采用数点统计法得到优化后的增量容量曲线。
[0008]在其中一个实施例，步骤4的过程具体为：步骤4.1，设定数点统计法中电压间隔、设定增量容量曲线中各个点的实际观测值与拟合曲线间的偏差，其中，表示电压间隔的初始值，表示无穷大；步骤4.2，基于电压间隔为的数点统计法，得到增量容量曲线中各个点的实际观测值；步骤4.3，基于步骤4.2中增量容量曲线各个点的实际观测值进行曲线拟合，得到增量容量曲线函数方程式中未知参数的值；步骤4.4，基于步骤4.2中增量容量曲线各个点的实际观测值与步骤4.3中拟合得到的增量容量曲线，得到当前增量容量曲线中各个点的实际观测值与拟合曲线间的偏差；步骤4.5，判断是否成立：若是，则令、后，返回步骤4.2，其中，为大于1的任意实数；否则，将当前的作为最优的电压间隔，并输出。
[0009]在其中一个实施例，步骤4.1中，，其中，表示电池的截止电压上限，表示电池的截止电压下限。
[0010]在其中一个实施例，步骤4.3中，采用最小二乘法进行曲线拟合，得到增量容量曲线函数方程式中未知参数的值。
[0011]在其中一个实施例，步骤4.5中，。
[0012]在其中一个实施例，步骤4.4中，采用均方根误差衡量增量容量曲线中各个点的实际观测值与拟合曲线间的偏差，即：；其中，表示增量容量曲线中点的数量，表示增量容量曲线中第个点对应的电压值，表示数点统计法计算得到的增量容量曲线中第个点的实际观测值值，表示拟合曲线中电压对应的增量容量值。
[0013]为实现上述目的，本专利技术还提供一种自适应间隔优化的增量容量曲线数点统计装置，采用上述的方法计算电池的增量容量曲线，所述增量容量曲线数点统计装置包括：数据采集单元，用于在对电池进行恒流充/放电过程中，以固定采样频率进行数据
采样，其中，每一采样点的采样数据包括电流与电压；数点统计单元，用于根据每一采样点的采样数据，采用数点统计法得到增量容量曲线中各个点的实际观测值；曲线拟合单元，用于根据增量容量曲线中各个点的实际观测值以及能斯特方程推导得到的增量容量曲线函数方程式进行曲线拟合，得到增量容量曲线函数方程式中的未知参数；电压间隔优化单元，用于以数点统计法中的电压间隔为设计变量、以增量容量曲线中各个点的实际观测值与拟合曲线间的拟合优度最小为目标进行迭代优化，得到最优的电压间隔。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的具有如下有益技术效果：本专利技术所提供的一种自适应间隔优化的增量容量曲线数点统计方法及装置中，能够快速判断电池数据合适的电压间隔，解决了实际应用中难以合理选取数点统计法电压间隔的问题，在保持数点统计法计算量小的前提下，提高数点统计法得到增量容量曲线结果的一致性，具有较大的应用价值。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术实施例中自适应间隔优化的增量容量曲线数点统计方法的流程图；图2为本专利技术实施例中电压间隔的优化流程图；图3为本专利技术实施例中石墨负极增量容量曲线示意图；图4为本专利技术实施例中数点统计法的增量容量曲线示意图，其中：(a)为取0.06V的增量容量曲线示意图，(b)为取0.015V的增量容量曲线示意图，(c)为取0.005V的增量容量曲线示意图；图5为本专利技术实施例中最优电压间隔的增量容量曲线示意图，其中：(a)为数点统计法获得增量容量曲线的示意图，(b)为数点统计法与拟合增量容量曲线结果对比示意图；图6为本专利技术实施例中自适应间隔优化的增量容量曲线数点统计装置的结构框图。
[0017]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自适应间隔优化的增量容量曲线数点统计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在对电池进行恒流充/放电过程中，以固定采样频率进行数据采样，其中，每一采样点的采样数据包括电流与电压；步骤2，基于每一采样点的采样数据，采用数点统计法得到增量容量曲线中各个点的实际观测值；步骤3，基于数点统计法获得的实际观测值以及能斯特方程推导得到的增量容量曲线函数方程式进行曲线拟合，得到增量容量曲线函数方程式中各个未知参数的值；步骤4，以数点统计法中的电压间隔为设计变量、以增量容量曲线中各个点的实际观测值与拟合曲线间的偏差最小为目标进行迭代优化，得到最优的电压间隔；步骤5，基于每一采样点的采样数据与最优的电压间隔，采用数点统计法得到优化后的增量容量曲线。2.根据权利要求1所述的自适应间隔优化的增量容量曲线数点统计方法，其特征在于，步骤4的过程具体为：步骤4.1，设定数点统计法中电压间隔、设定增量容量曲线中各个点的实际观测值与拟合曲线间的偏差，其中，表示电压间隔的初始值，表示无穷大；步骤4.2，基于电压间隔为的数点统计法，得到增量容量曲线中各个点的实际观测值；步骤4.3，基于步骤4.2中增量容量曲线各个点的实际观测值进行曲线拟合，得到增量容量曲线函数方程式中未知参数的值；步骤4.4，基于步骤4.2中增量容量曲线各个点的实际观测值与步骤4.3中拟合得到的增量容量曲线，得到当前增量容量曲线中各个点的实际观测值与拟合曲线间的偏差；步骤4.5，判断是否成立：若是，则令、后，返回步骤4.2，其中，为大于1的任意实数；否则，将当前的作为最优的电压间隔，并输出。3.根据权利要求2所述的自适应间隔优化的增量容量曲线数点...
【专利技术属性】
技术研发人员：周星，王睿茜，张涛，刘亚杰，王羽，宋元明，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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