一種電池壽命預測方法與流程
1.本發明涉及電池壽命預測技術領域，具體涉及一種電池壽命預測方法。
背景技術：
2.當前對于電池壽命的預測方法可以分為基于經驗和性能兩類。基于經驗的方法通常使用一種統計方法，利用電池使用過程中的經驗和知識對電池壽命進行預測，例如現有的循環周期數法、安時法與加權積分法等。基于經驗的方法簡便快捷，但只能在電池知識儲備量大和特定條件下使用，在復雜的條件變化（如溫度、電流等變化）下則很難預測。
3.基于性能的方法通過判斷當前電池的性能和健康狀態是否可以繼續使用來預測電池壽命，預測過程主要分為以下二個步驟：步驟一、通過已知的電池運行信息對電池當前老化狀態進行識別；步驟二、使用相應算法對電池未來性能衰退至失效閾值的剩余充放電循環次數進行預測，預測結果即為電池剩余壽命。
4.但部分現有的基于性能的電池壽命預測方法采用的相關算法（例如公開號為cn110059377b的專利采用深度卷積神經網絡來預測燃料電池壽命）的運算過程較為復雜，且難以模擬電池真實工作環境，對電池剩余壽命的預測準確度也不夠理想。
5.電池工作環境的溫度、濕度、充放電時的電流大小、放電深度被認為是影響電池壽命的主要因素。但實際上，每次充放電時的電流波動程度、波動時長、電池所處環境的環境鹽度同樣是影響電池壽命的重要因素。在電池全壽命周期內，若出現電流波動的充放電次數大量，例如達到數百次甚至數千次，如此龐大數量的充放電電流波動會對電池壽命產生重大影響。但現有方法中，由于難以測量充放電波動次數、波動程度、波動時長對電池壽命的影響程度，因此，現有方法中直接忽略了這些因素對電池壽命的影響，導致對電池的壽命預測結果不夠精準。
技術實現要素：
6.本發明以提高電池壽命預測準確度和預測速度為目的提供了一種電池壽命預測方法。為達此目的，本發明采用以下技術方案：提供一種電池壽命預測方法，所述方法包括：采集待測電池在真實使用環境下的指定期間內每次充放電的充放電數據；根據若干組所述充放電數據計算所述待測電池的映射變量值；基于所述映射變量值與電池壽命衰減量的映射關系，得到所述待測電池經所述指定期間的若干次充放電后的電池壽命衰減量；形成所述待測電池的映射變量值、指定期間內充放電次數、電池壽命衰減量數據對，然后將該數據對與四者關聯關系庫中的各元素進行數據匹配，以獲取成功匹配的所述元素中記載的理論電池壽命期間；根據所述待測電池的累計已充放電次數估算其理想電池壽命期間，并計算所述理
論電池壽命期間與所述理想電池壽命期間的偏差，然后利用所述偏差計算所述待測電池的第一壽命值；對所述第一壽命值進行溫、濕度補償和環境鹽度補償后得到第二壽命值作為對所述待測電池最終的壽命值預測結果。
7.作為優選，每組所述充放電數據包括一次充放電過程中的充電電流、放電電流、充電持續時長、放電持續時長、放電深度、充電電流波動值、放電電流波動值、充電波動時長、放電波動時長、電池所處環境溫度、濕度以及電池所處環境的鹽度。
8.作為優選，所述映射變量值與所述電池壽命衰減量的所述映射關系，以及所述四者關聯關系通過以下方法建立：獲取與所述待測電池同批次出廠的實驗電池在全基準充放電場景下的第一總壽命值；將所述實驗電池營造在突變充放電場景下；采集所述實驗電池在所述突變充放電場景下的所述指定期間內產生的若干組所述充放電數據并記錄充放電次數，然后計算所述實驗電池對應的所述映射變量值；恢復所述實驗電池處于全基準充放電場景下，以繼續對所述實驗電池進行壽命測試實驗，得到其經歷所述突變充放電場景后的第二總壽命值；計算所述第一總壽命值與所述第二總壽命值的壽命差值作為與所述實驗電池的所述映射變量值具有映射關系的所述電池壽命衰減量，并形成所述實驗電池對應的所述映射關系加入到映射關系庫中以及形成映射變量值、指定期間內充放電次數、電池壽命衰減量、理論電池壽命期間的四者關聯關系分別加入到所述四者關聯關系庫中。
9.作為優選，營造所述突變充放電場景的方法為：將所述實驗電池接入到充放電電路中；選定所述充放電電路中的任意一個波動調整電路為突變充放電場景營造電路；計算所述指定期間對應的導通時長，然后計算在所述導通時長內每次充放電的充放電時長，并安排好每次充放電的順序；控制選定的所述波動調整電路導通并保持所述導通時長，所述波動調整電路導通期間，所述充放電電路為閉合回路；控制所述實驗電池按照安排好的充放電順序和充放電時長在所述導通時長內執行若干次相應的充放電動作。
10.作為優選，營造所述突變充放電場景的方法為：將所述實驗電池接入到充放電電路中；選定所述充放電電路中有能力營造電池在真實使用場景下的充放電電流波動特性的波動調整電路作為對應次充放電的突變充放電場景營造電路；為被選定的每個所述波動調整電路確定充放電時長和充放電順序，每個被選定的所述波動調整電路對應的充放電時長的和值等于所述充放電電路的導通時長；在所述充放電電路導通期間，按照所述充放電順序先后驅動對應的所述波動調整電路導通，并在導通期間完成執行相應的充放電動作。
11.作為優選，所述充放電電路中包括若干個相互間并聯連接的具有相同或不同電流波動幅度調整能力和不同波動時長調整能力的所述波動調整電路，每個所述波動調整電路
包括波動時長調整電路和波動幅度調整電路，所述波動時長調整電路為電感，每個所述波動調整電路中的所述電感的電感值不同。
12.作為優選，計算所述待測電池或所述實驗電池在所述指定期間內或所述指定期間對應的導通時長內的所述映射變量值的方法包括：分別計算在所述指定期間或所述導通時長內采集的若干組中的每組所述充放電數據中的充電電流波動值、放電電流波動值、放電深度、波動時長的均值，分別記為、、、，為每組充放電數據中的充電波動時長與放電波動時長的加權求和值；為若干組中的每組所述充放電數據對應的的均值；判斷每組所述充放電數據中的與的距離是否小于第一閾值且與的距離是否小于第二閾值且與的距離是否小于第三閾值且與的距離是否小于第四閾值，若是，則將該組所述充放電數據加入到第一數據集中，若否，則將該組所述充放電數據加入到第二數據集中；對所述第一數據集和所述第二數據集中的若干組所述充放電數據分別進行充電量均值和放電量均值計算，得到所述第一數據集對應的第一充電量均值和第一放電量均值，并得到所述第二數據集對應的第二充電量均值和第二放電量均值，然后對所述第一充電量均值和所述第二充電量均值作加權求和計算得到第一和值，對所述第一放電量均值和所述第二放電量均值作加權求和計算得到第二和值，最后對所述第一和值和所述第二和值作加權求和計算，所得和值作為所述映射變量值。
13.作為優選，利用所述偏差計算所述待測電池的所述第一壽命值的方法為：獲取所述待測電池從出廠到經歷所述突變充放電場景后的第一累計已充放電次數、全壽命周期的額定充放電次數和在四者關聯關系庫中成功匹配到的所述元素對應的實驗電池在經歷所述突變充放電場景后的第二累計已充放電次數；計算所述第一累計已充放電次數和所述第二累計已充放電次數的比值；計算所述額定充放電次數與所述第一累計已充放電次數的差值；計算所述差值與所述比值的乘值；計算所述乘值與所述第一累計已充放電次數的和值作為所述第一壽命值。
14.作為優選，對所述第一壽命值進行溫、濕度和環境鹽度補償的方法為：在所述指定期間內針對所述待測電池采集的若干組所述充放電電數據，計算所述待測電池在充放電過程中的環境溫度的平均值、所處環境濕度平均值和所處環境鹽度平均值；將、、分別作為對應的擬合函數的自變量，求解得到分別對應的溫度補償系數、濕度補償系數、環境鹽度補償系數；對所述第一壽命值，分別計算其與、、的乘值，結果、、；
對、、進行加權求和得到所述壽命值預測結果；作為優選，所述擬合函數通過以下公式（1）表達：公式（1）中，表示或或；表示所述自變量；、、分別表示二次項系數、一次項系數和常數項。
15.本發明具有以下有益效果：1、提供了一種充放電電路，利用具有不同電感值的電感所具有的不同的電流緩釋能力，賦予營造在突變充放電場景下的實驗電池在充電或放電時具有不同的充放電波動時長，以模擬出電池真實的充放電波動時長特性；同時利用具有不同充放電電流波動幅度調整能力的波動幅度調整電路，賦予營造在突變充放電場景下的實驗電池在充電或放電時具有不同的充放電電流波動值，以模擬出電池真實的充放電波動幅度特性，并將實驗電池在突變充放電場景下的充放電波動時長特性和充放電波動幅度特性作為影響電池壽命的重要因素，由此而尋到的映射變量值與電池壽命衰減量的映射關系更加準確，有利于提高電池壽命預測的準確度。
16.2、將影響電池壽命預測準確度的充電電流波動值、放電電流波動值、充電波動時長、放電波動時長、放電深度、充電電流、放電電流、充電持續時長、放電持續時長這9大因素用映射變量值來表征，并尋映射變量值與電池壽命衰減量的映射關系，在預測經歷指定期間的若干次充放電數據后對電池壽命的衰減量時，只需要根據指定期間內對待測電池采集的若干次的這些充放電數據計算得到映射變量值，即可基于這個映射關系快速匹配到這個電池壽命衰減量，大幅提升了電池壽命衰減量的預測速度。
17.3、根據事先總結的映射變量值、指定期間內充放電次數、電池壽命衰減量與理論電池壽命期間的四者關聯關系，只要獲取到待測電池的映射變量值、指定期間內充放電次數、電池壽命衰減量數據對，即可基于這個四者關聯關系快速匹配到待測電池當前應當所處的理論電池壽命期間，然后根據待測電池的累計已充放電次數計算當前所處的理想電池壽命期間，然后利用理論電池壽命期間與理想電池壽命期間的偏差，可以快速且較為準確地計算出待測電池的第一壽命值；4、考慮了電池工作環境溫、濕度和環境鹽度對電池壽命的影響，通過對第一壽命值進行溫、濕度補償和環境鹽度補償得到第二壽命值作為對待測電池最終的壽命值預測結果，預測結果更加準確。
附圖說明
18.為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對本發明實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
19.圖1是本發明一實施例提供的模擬電池真實使用環境的自動化模擬裝置的設備構成圖；
圖2是本發明一實施例提供的充放電電路的電路結構示意圖；圖3是將電池的全壽命周期劃分為若干個電池壽命期間的示例圖；圖4是本發明一實施例提供的電池壽命預測方法的實現步驟圖。
具體實施方式
20.下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
21.其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本發明的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；對本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。
22.本發明實施例的附圖中相同或相似的標號對應相同或相似的部件；在本發明的描述中，需要理解的是，若出現術語“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此附圖中描述位置關系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
23.在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，若出現術語“連接”等指示部件之間的連接關系，該術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個部件內部的連通或兩個部件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
24.本發明快速且準確地預測電池壽命的原理為：首先在待測電池在真實使用環境下，采集其在指定時段內的若干組充放電數據（一次充放電為一組），然后根據采集的若干組充放電數據計算對應的映射變量值，這個映射變量值考慮了每次充放電中充電電流波動值、放電電流波動值、充電波動時長、放電波動時長、放電深度、在該指定時段內的累計充電量、累計放電量對電池壽命預測結果的影響。
25.然后基于預先確定的映射變量值與電池壽命衰減量之間的映射關系，得到待測電池經指定期間的若干次充放電后的電池壽命衰減量。
26.在不同的電池壽命期間，為實驗電池營造相同的突變充放電場景，執行相同數量的充放電次數，得到相同的映射變量值，但實驗結果表明，在不同電池壽命期間得到的相同映射變量值通常對應不同的電池壽命衰減量。本發明利用這個特性，尋到了映射變量值、指定期間內充放電次數、電池壽命衰減量數據對與理論電池壽命期間的關聯關系，稱之為四者關聯關系。在待測電池的映射變量值、指定期間內充放電次數和電池壽命衰減量已知后，可以基于這個四者關聯關系，快速匹配出待測電池當前應當所處的理論電池壽命期間。
27.這個理論電池壽命期間是在實驗環境下總結而得的，未考慮真實環境下的全壽命周期內的每個階段中的充放電電流波動幅度、波動時長對電池壽命周期估算準確度的影響。所以對待測電池計算的這個理論電池壽命期間與根據待測電池累計已充放電次數估算的理想電池壽命期間存在偏差。例如，待測電池的理論電池壽命期間為已進入圖3中所示的成年期，而根據待測電池的實際累計已充放電次數，其還未經過成長期，即根據累計已充放
電次數測算，理想條件下，該待測電池應當還尚處于成長期。本發明則利用這個理論電池壽命期間與理想電池壽命期間的偏差，去計算待測電池的第一壽命值。
28.在計算映射變量值、尋映射變量值與電池壽命衰減量之間的映射關系、尋映射變量值、指定期間內充放電次數、電池壽命衰減量、理論電池壽命期間的四者關聯關系時，若將電池環境溫濕度、環境鹽度同樣作為影響電池壽命的考量因素，映射變量值的計算、映射關系和四者關聯關系的尋難度會呈指數級上升，所以在計算映射變量值，尋映射關系和四者關聯關系時，本發明并未將環境溫、濕度、環境鹽度作為考量因素。但環境溫、濕度、環境鹽度又是影響電池壽命預測精度的重要因素，不可忽略，因此本發明在最后需要對第一壽命值進行溫、濕度補償和環境鹽度補償，得到第二壽命值作為對待測電池最終的壽命值預測結果。
29.根據上述的壽命預測原理，本發明實施例提供的電池壽命預測方法包括以下六個技術部分：一、采集壽命預測所需的充放電數據采集待測電池在真實使用環境下的指定期間內每次充放電的充放電數據。以某戶用儲能系統的電池組充放電為例，例如，該戶用儲能的使用場景為每天上午8:00、8:30和下午17:00、17:30分別放電30分鐘，每天的17:30、21:30分充電4個小時，即該戶用儲能系統每天放電兩次，每次放電時間為30分鐘，每天充電1次，每次充電時間為240分鐘。若要采集預測該電池組壽命所需的充放電數據，可以指定30天或15天為一個充放電數據采集的期間（即指定期間）。若選定15天為數據采集的指定期間，那么按照上面的應用場景，將采集30組放電數據和15組充電數據，每組放電數據的放電時長為30分鐘，每組充電數據的充電時長為240分鐘。但以15天為一個指定期間，需要15天后才能完成充放電數據采集，效率過于低下，因此，明確電池的充放電規律后，可以對指定期間進行壓縮，以提高測試效率。例如，上面確定需要獲取的充電數據為30組，每組30分鐘，放電數據為15組、每組240分鐘，且確定充放電方式為：一次充電240分鐘+2次放電每次放電30分鐘，則完成一次充放電需要的時長為30+30+240=300分鐘，一天24小時可以充放電4.8次，一共15次充放電最短可以在15/4.8天內完成。不間斷的充放電無法滿足電池組完成一次充電或放電后的降溫需求，因此，為了確保每次充電或放電完成后具有足夠的時間對電池組進行降溫，可以確定指定期間為4天，相比15/4.8多出的時間，可以以分段的形式插入到每次充、放電的間隙中，以留足電池組降溫時間。通過這樣的充放電數據采集方式，既確保了采集場景與真實充放電場景盡可能一致，又提高了數據采集的效率。
30.采集待測電池在指定期間內每次充放電的充放電數據的目的是為了計算待測電池的映射變量值，這個映射變量值充分考慮了每次充放電中充電電流波動值、放電電流波動值、波動時長、放電深度、在該指定期間內的累計充電量、累計放電量對電池壽命預測結果產生的影響。因此，所要采集的每組充放電數據包括充放電過程中的充電電流、放電電流、充電持續時長、放電持續時長、放電深度、充電電流波動值、放電電流波動值、充電波動時長和放電波動時長，其中充電電流和放電電流指充電或放電過程穩定后的充、放電電流的穩定值；充電電流波動值和放電電流波動值分別指啟動充電后、開始放電后并在達到穩流前的最大電流和最小電流的差值；充電波動時長和放電波動時長為充電或放電達到穩流前的持續時長。
31.這里需要強調的是，在尋實驗電池的映射變量值與電池壽命衰減量的映射關系，以及在尋實驗電池的映射變量值、指定時段內的充放電次數、電池壽命衰減量數據對與理論電池壽命期間的四者關聯關系時，若將實驗電池的環境溫度、濕度和環境鹽度納入為影響電池壽命的考慮因素，映射關系和四者關聯關系尋的復雜度將呈指數級上升，實驗過程會變得非常困難。因此，為了降低尋這兩個關系的復雜度，本發明在尋這兩個關系時并未將環境溫度、濕度和環境鹽度納入到考慮因素中，即尋這兩個關系時，圖1中所示的自動化模擬裝置是不工作的。但環境溫度、濕度和環境鹽度對電池壽命會產生重要影響，是不可忽視的因素，因此本發明提供的最后一步是對未考慮環境溫、濕度和環境鹽度的情形下預測得到的第一壽命值進行溫、濕度補償和環境鹽度補償。由于最后一步需要進行溫、濕度補償和環境鹽度補償，所以在每次采集充放電數據時，還需要采集電池所處的環境溫度、濕度以及環境鹽度（鹽溶液附著在電池表面可能腐蝕電池的極柱和外殼，使得內部活性物質和電解液進入雜質，這些雜質會影響電池壽命）。
32.二、計算待測電池的映射變量值待測電池的映射變量值考慮了每次充放電中的充電電流波動值、放電電流波動值、充電波動時長、放電波動時長、放電深度、在指定時段內的累計充電量、累計放電量對電池壽命預測結果的影響以及這些影響因素各自的影響程度，其計算方法為：分別計算在指定期間內采集的若干組中的每組充放電數據中的充電電流波動值、放電電流波動值、放電深度、波動時長的均值，分別記為、、、。充電電流波動值為充電啟動后達到電流穩定前的最大電流和最小電流的差值；放電電流波動值為放電啟動后達到電流穩定前的最大電流和最小電流的差值。舉例而言，假設在指定期間內采集的每組充放電數據包括兩組放電數據和一組充電數據，兩組放電數據中的充電電流波動值若分別用、表示，一組充電數據中的放電電流波動值用表示，且若采集了10組充放電數據，這10組充放電波動數據表示為：（、、）、（、、）、（、、）、
……
、（、、）、
……
、（、、），則，。放電深度若用表示，則10組放電深度表達為（、），則。
33.為每組充放電數據中的充電波動時長與放電波動時長的加權求和值。以充放電波動數據（、、）為例，其中的、對應的充電波動時長分別記為、，對應的放電波動時長記為，則，其中，、、分別表示、、在計算時所占的權重，為了便于的計算，優選地，++。
34.而為若干組中的每組充放電數據對應的值的均值。例如記（、、）對應的為、（、、）對應的為，則10組對應的。
35.通常情況下，每次充放電電流波動值越大、放電深度越深、波動時長越久對電池壽命的影響越大。因此，本發明對具有高波動性、高放電深度、波動時長久的充放電數據在表
征對電池壽命影響量時給予更大的權重，權重給予方式為：判斷每組充放電數據中的與的距離是否小于第一閾值且與的距離是否小于第二閾值且與的距離小于第三閾值且與的距離小于第四閾值，若是，則將該組充放電數據加入到第一數據集中，若否，則將該組充放電數據加入到第二數據集中；這里需要說明的是，與的距離、與的距離、與的距離、與的距離為兩者數值間的差值絕對值，例如與的差值絕對值。實際上，在滿足與的距離小于第一閾值，而與、與、與的任意一個或多個距離不滿足小于相應閾值的條件時，以數據集歸集的方法求解得到的映射變量值通常并不一致，對于電池壽命預測準確度的影響也會產生不同偏差，理想情況下應當考慮這些不同情形對電池壽命預測結果的影響程度，以提高電池壽命預測準確度，但若將這些情形都考慮進來，尋映射變量值與電池壽命衰減量之間的映射關系，以及尋映射變量值、在指定期間內的充放電次數、電池壽命衰減量與理論電池壽命期間的四者關聯關系的復雜度會呈指數級上升，實驗過程將變得異常復雜，所以本技術中，以與的距離小于第一閾值且與的距離小于第二閾值且與的距離小于第三閾值且與的距離小于第四閾值為數據集歸集條件，將滿足該條件的充放電數據加入到第一數據集中，將不滿足該條件的充放電數據加入到第二數據集中。加入到第一數據集中的充放電數據，我們認為其充放電電流波動值、放電深度、波動時長對電池壽命預測結果準確性的影響相較第二數據集中的充放電數據更低。
36.最后，對第一數據集中的若干組充放電數據分別進行充電量均值和放電量均值計算，得到第一充電量均值和第一放電量均值，并對第二數據集中的若干組充放電數據分別進行充電量均值和放電量均值計算，得到第二充電量均值和第二放電量均值，然后對第一充電量均值和第二充電量均值作加權求和計算，得到第一和值，對第一放電量均值和第二放電量均值作加權求和計算，得到第二和值，然后再對第一和值和第二和值作加權求和計算，所得和值為求解得到的映射變量值。
37.這里需要說明的是，在求解第一和值和第二和值時，第二充電量均值的權重大于第一充電量的權重，第二放電量的權重大于第一放電量的權重，權重分別賦予多少根據第一數據集與第二數據集之間的距離大小決定，而第一數據集與第二數據集之間的距離例如可以通過計算第一數據集與第二數據集之間的充電電流波動量均值間的差距來表征，也可以用其他變量值來表征，計算兩個數據集之間的距離的具體方法由于并非本發明要求權利保護的范圍，因此不做具體說明。同樣地，求解映射變量值時，第二和值的權重大于第一和值的權重，具體的權重賦予方式以兩個數據集之間的距離為依據，在此同樣不做具體說明。
38.三、求解電池壽命衰減量建立映射變量值與電池壽命衰減量的映射關系是本技術預測電池壽命的技術關鍵，本發明通過以下方法構建兩者間的映射關系：（1）獲取與待測電池同批次出廠的實驗電池在全基準充放電場景下的第一總壽命值；選擇與待測電池同批次出廠的實驗電池是因為該實驗電池與待測電池的類型、電池出
廠性能一致，以該實驗電池為對象構建起的映射變量值與電池壽命衰減量間的映射關系才具有可依據性。全基準充放電場景是一種理想的充放電場景。在理想充放電場景中，電池使用環境的溫、濕度和環境鹽度是恒定的，因此全基準充放電場景通常只能在實驗室內完成。例如，在實驗室中，對實驗電池每天在晚上17:30充一次電，每次充電240分鐘，每天放兩次電，一次在上午8:00、8:30，另一次在下午17:00、17:30，從電池出廠到電池壽命終結，每天都執行一次這樣的充放電，這個充放電場景即被認定為全基準充放電場景。而全基準充放電場景以外的充放電場景即為非基準充放電場景，也就是下述內容中提及的突變充放電場景。實驗電池在全基準充放電場景下的第一總壽命值可以通過不間斷的充放電實驗總結而得。這里需要說明的是，針對上述一天兩次放電一次充電的電池使用場景，若實驗電池完全按照每天的上午8:00、8:30、下午17:00、17:30放電，下午17:30、21:30分充電進行一次充放電，等實驗電池壽命終結可能需要花費數年時間，顯然這樣的實驗過程效率過于低下。因此，可以采用上述部分一中在對指定期間進行壓縮后再對待測電池進行充放電數據采集的方式來提高實驗中的充放電效率。
39.（2）將實驗電池營造在突變充放電場景下并保持持續時長為上述對待測電池的指定期間或指定期間對應的導通時長。本發明通過圖2中所示的充放電電路來為實驗電池營造突變充放電場景，具體營造方法有以下兩種：方法一首先將實驗電池接入到該充放電電路中。如圖2所示，本發明提供的充放電電路包括驅動電路300、若干個相互間并聯連接的波動調整電路400、開關電路500和控制器16（優選為bms電池管理系統）。實驗電池接入后，驅動電路300根據控制器16發送的驅動指令驅動任意一個波動調整電路400導通（導通時長與采集待測電池充放電數據的指定期間相對應，達到導通時長后，驅動電路根據控制器16的驅動指令驅動該波動調整電路400截止，使得充放電電路斷開），并驅動開關電路500導通，以在實驗電池的正極、波動調整電路、開關電路和實驗電池的負極之間形成閉合回路，然后控制器16按照預設策略控制實驗電池執行充放電動作，并采集每次充放電的充放電數據。這里需要特別說明的是，實驗電池充放電動作的執行策略與待測電池的實際使用場景有關。例如，待測電池的實際使用場景為：一天充一次電，每天的17:30分充電240分鐘，每天放電兩次，一次在上午8:00、8:30，另一次在下午17:00、17:30，那么其充放電順序為先放電2次再充電一次，為了消除前一次放電產生的電池溫度對后一次放電數據的影響，兩次放電間需要留足閑置時間供前一次放電完成后進行電池降溫，后一次放電完成后同樣需要留足閑置時間以避免對充電數據采集產生影響。若充放電間的閑置時間為30分鐘，則對于實驗電池，其充放電一次的動作可以為第一次放電30分鐘、閑置30分鐘、第二次放電30分鐘、閑置30分鐘、充電240分鐘、閑置30分鐘，這樣該實驗電池完成一次充放電需要390分鐘。若需要采集該實驗電池20組充放電數據，則需要7800分鐘，這7800分鐘即為用于營造突變充放電場景的該波動調整電路需要導通的時長，這個導通時長對應待測電池在真實使用環境下的指定期間為20天。
40.本技術提供的如圖2所示的充放電電路中，每個波動調整電路具有不同的充放電電流波動調整幅度和調整時長，方法一中，是采集某一個波動調整電路導通后（其他波動調整電路保持斷開狀態）的充放電數據，因此方法一適用電池在指定期間內每次充放電的充放電電流波動幅度和波動時長相對穩定的情形。而對于電池在指定期間內每次充放電的充
放電電流波動幅度和波動時長不穩定的情形，若使用方法一采集到的若干組充放電數據去計算映射變量值并尋該映射變量值與電池壽命衰減量之間的映射關系，然后基于這個映射關系去預測電池壽命，顯然得到的預測結果并不準確。為了解決這個問題，本技術提供了第二種營造方法，即：方法二首先還是將實驗電池接入到圖2所示的充放電電路中；然后根據電池在真實使用場景下的歷史指定期間內的每次充放電電流波動特性，選定相應的波動調整電路作為對應次充放電的突變充放電場景營造電路，選定過程具體為：例如，電池在歷史的指定期間內的某次充放電中，其充電電流波動值與圖2中所示的充放電電路中的某個波動調整電路可實現的充電電流波動調整幅度的差值小于預設的差值閾值，則選定該波動調整電路為該次充放電的突變充放電場景營造電路；為被選定的每個波動調整電路確定充放電的充放電時長和充放電順序，該充放電時長即為歷史指定期間內對應次充放電的充放電時長，每個被選定的波動調整電路對應的充放電時長的和值與充放電電路的導通時長相等；這里需要說明的是，每個波動調整電路的充放電順序基于電池的真實使用情況確定。例如真實場景下，電池歷史連續3次充放電的充電電流波動幅度分別為第一波動幅度、第二波動幅度和第三波動幅度，則首先使用具有第一波動幅度營造能力的波動調整電路為實驗電池營造突變充放電場景，并在該突變充放電場景下首先執行一次充放電動作，該次充放電完成后，再使用具有第二波動幅度營造能力的波動調整電路為實驗電池營造相應的突變充放電場景，并在該突變充放電場景下再次執行一次充放電動作，最后使用具有第三波動幅度營造能力的波動調整電路為實驗電池營造突變充放電場景并執行最后的充放電動作。
41.這里需要說明的是，圖2中所示的充放電電路中的每個波動調整電路包括波動幅度調整電路和波動時長調整電路，波動幅度調整電路可以為現有的具有不同充放電電流波動幅度調整能力的電阻電路構成，波動時長調整電路則為電感，每個波動調整電路中的電感的電感值并不相同。本發明利用具有不同電感值的電感所具有的不同的電流緩釋能力，賦予營造在突變充放電場景下的實驗電池在充電或放電時具有不同的充放電波動時長，以模擬出電池真實的充放電波動時長特性。同時利用具有不同充放電電流波動幅度調整能力的波動幅度調整電路，賦予營造在突變充放電場景下的實驗電池在充電或放電時具有不同的充放電電流波動值，以模擬出電池真實的充放電波動幅度特性，并將實驗電池在突變充放電場景下的充放電波動時長特性和充放電波動幅度特性作為影響電池壽命的重要因素，提高了電池壽命預測的準確度。
42.（3）采集實驗電池在突變充放電場景下的若干組充放電數據并記錄充放電次數，然后計算實驗電池對應的映射變量值。實驗電池的映射變量值的計算方法與部分二中計算待測電池的映射變量值的方法相同，在此不再贅述。
43.（4）恢復實驗電池處于全基準充放電場景下，以繼續對該實驗電池進行壽命測試實驗，得到其經歷突變充放電場景后的第二總壽命值；（5）計算第一總壽命值與第二總壽命值的壽命差值作為與實驗電池的映射變量值
具有映射關系的電池壽命衰減量，并形成該實驗電池對應的映射變量值、電池壽命衰減量的映射關系加入到映射關系庫中。
44.四、獲取待測電池的理論電池壽命期間實驗電池除營造的突變充放電場景，在實驗過程中的其他時間一直工作在全基準充放電場景。假設在全基準充放電場景下按照固定的充放電規律進行充放電，該實驗電池的額定壽命為如圖3所示的累計循環充放電800次，其中從出廠到累計已充放電次數250次以內定義電池處于成長期，250次到700次之間定義電池處于成年期，700、800次之間定義電池處于老年期。假定在實驗電池進入突變充放電場景之前，已經在全基礎充放電場景下累計充放電280次，而在突變充放電場景的充放電次數為30次，則完成在突變充放電場景下的30次充放電后，其累計已充放電次數為310次，310次對應的電池壽命期間為圖3中成年期，則這個成年期即為理論電池壽命期間。這里理論電池壽命期間與實驗電池在突變充放電場景下計算的映射變量值、充放電次數、電池壽命衰減量四者之間形成了四者關聯關系并存儲到四者關聯關系庫中，同時保存了這個310次的累計已充放電次數，保存這個累計已充放電次數的目的是為了后續計算理論電池壽命期間與理想電池壽命期間的偏差。
45.五、計算待測電池的第一壽命值在實驗過程中我們發現，對于處于不同電池壽命期間的實驗電池，即便營造相同的突變充放電場景、在突變場景下執行完全相同的充放電行為、得到完全相同的映射變量值，最終得到的電池壽命衰減量也往往不同。由此而證明了在預測待測電池壽命的當時，待測電池所處的電池壽命期間對于電池壽命預測結果會產生直接影響。為了減少該因素對電池壽命預測結果的影響，本技術經反復實驗總結，尋到了映射變量值、指定期間內充放電次數、電池壽命衰減量與理論電池壽命期間四者間的四者關聯關系。后續只要獲得待測電池在突變充放電場景下計算的映射變量值、充放電次數、電池壽命衰減量，然后基于這個四者關聯關系即可快速匹配出其當前所處的理論電池壽命期間。四者關聯關系的尋過程簡述如下：如圖3所示，若將電池的全壽命周期劃分為成長期、成年期和老年期（可以對全壽命周期進行更小粒度的劃分，劃分粒度越小，電池壽命階段越多，四者關聯關系越緊致，后續預測的第一壽命值將更為準確），實驗電池在全基準充放電場景下的第一總壽命值假設為可循環充放電800次，根據對電池在不同階段性能的實驗總結，將前250次定義為成長期、中間450次為成年期，最后100次為老年期。對于相同的實驗電池，在成長期多次營造相同的突變充放電場景（例如在實驗電池在全基準充放電場景下累計已充放電次數達到100次時或160次時或220次時等分別營造相同的突變充放電場景，相同的突變充放電場景指充放電的指定期間相同，在指定期間內的充放電次數相同，得到的映射變量值也相同），然后實驗總結每次營造突變充放電場景后，實驗電池的電池壽命衰減量。
46.以在成長期營造突變充放電場景并統計電池壽命衰減量為例，例如，在成長期累計已充放電次數達到100次時營造突變充放電場景，得到的電池壽命衰減量為全壽命周期循環充放電次數減少了5次，在成長期累計已充放電次數達到160次時營造突變充放電場景，得到的電池壽命衰減量為在全壽命周期循環充放電次數減少了10次，在成長期累計已充放電次數達到220次時營造突變充放電場景，得到的電池壽命衰減量為在全壽命周期循環充放電次數減少了15次，那么可以取電池壽命衰減量的均值為10次作為在成長期營造該
突變充放電場景的平均電池壽命衰減量，這樣就可以形成映射變量值、在指定期間內的充放電次數、電池壽命衰減量（為平均電池壽命衰減量，即10次）、理論電池壽命期間（為成長期）的四者關聯關系，只要實驗的映射變量值、指定期間充放電次數、電池壽命衰減量、理論電池壽命期間的數據對數量足夠多，這個四者關聯關系便更加精準。其他電池壽命期間的四者關聯關系可使用上述相同的方法總結而得。后續可以在形成待測電池的映射變量值、指定期間充放電次數、電池壽命衰減量數據對后，將該數據對與四者關聯關系庫中的每個元素進行數據匹配，將獲取匹配到的元素中記載的理論電池壽命期間作為該待測電池的當前理論應當所處的理論電池壽命期間。
47.這里需要說明的是，對待測電池的映射變量值、指定期間充放電次數、電池壽命衰減量數據對與四者關聯關系庫中的每個元素進行匹配的匹配成功的標準為：待測電池中的映射變量值與某個元素中的映射變量值的差值絕對值、電池壽命衰減量之間的差值絕對值均小于相對應的差值閾值且在指定期間內的充放電次數相同，即判定為匹配成功。
48.另外需要說明的是，在形成四者關聯關系時，實驗電池除了在指定期間內工作在所營造的突變充放電場景下，其他時間都是工作在全基準充放電場景下的，因此將基于這個四者關聯關系匹配到的電池壽命期間定義為待測電池的“理論電池壽命期間”，與其在真實環境下經累計已充放電次數后的理想電池壽命期間會存在偏差。理論電池壽命期間和理想電池壽命期間都不能代表對電池壽命的預測結果，但兩者間產生這個偏差又恰好能夠表征在實驗環境與真實使用環境下對電池進行壽命預測的差異。因此，本發明利用這個偏差去計算待測電池的第一壽命值，計算方法具體為：首先，獲取待測電池從出廠到經歷突變充放電場景后的第一累計已充放電次數（例如為523次）、全壽命周期內的每個電池壽命期間的額定充放電次數（例如圖3中所示成長期、成年期、老年期的額定充放電次數分別為250次、450次和100次）和在四聯關系庫中成功匹配到的元素對應的實驗電池在經歷突變充放電場景后的第二累計已充放電次數（例如為582次）；然后，計算第一累計已充放電次數和第二已充放電次數的比值，即523/582；計算全壽命周期的額定充放電次數與第一累計已充放電次數的差值，即800、523=277；計算比值523/582與差值的277的乘值，即；計算乘值與第一累計已充放電次數的和值作為第一壽命值，即523+249=772。
49.六、對第一壽命值進行環境溫濕度和環境鹽度補償上述的部分一到五中已經說明，為了降低尋映射關系以及四者關聯關系的復雜度，在尋過程中并未將電池環境的溫、濕度和環境鹽度納入到影響電池壽命的考量因素中。但環境溫、濕度和環境鹽度是影響電池壽命的重要因素，不能被忽略。因此最后一步，本發明需要對第一壽命值作溫、濕度和環境鹽度補償，以校正該第一壽命值，校正后得到的第二壽命值作為對待測電池壽命的最終預測結果。對第一壽命值進行溫、濕度和環境鹽度補償的方法為：在指定期間內針對待測電池采集的若干組充放電，計算待測電池在充放電過程中的環境溫度的平均值、所處環境濕度平均值和環境鹽度平均值；例如其中一次充
放電過程的環境溫度為，另一次為，則兩次充放電的環境溫度的平均值為，、的計算方法同，在此不再贅述；將、、分別作為對應的擬合函數的自變量，求解得到分別對應的溫度補償系數、濕度補償系數、環境鹽度補償系數；對第一壽命值，分別計算其與、、的乘值，結果記為、、；對、、進行加權求和得到壽命值預測結果；用于求解補償系數、、的擬合函數通過以下公式（1）表達：公式（1）中，表示或或；表示自變量；、、分別表示二次項系數、一次項系數和常數項。
50.公式（1）表達的擬合函數在與間、與間、與間建立了映射關系，后續，只要計算得到待測電池的、、，便可以基于這個映射關系快速計算出相應的補償系數。這個映射關系是否準確與公式（1）中的二次項系數、一次項系數和常數項這些參數的值的是否準確直接相關。所以，為了能夠方便快捷且準確地得到各參數的參數值，本發明采取了以下兩個手段：（1）專門提供了圖1所示的自動化模擬裝置；（2）通過拉格朗日多項式的插值方法擬合得到各參數的參數值。
51.以下對如何方便快捷且準確地得到各參數的參數值的方法進行著重說明：如圖1所示，該自動化模擬裝置包括水箱1、混合氣體生成室2、混合氣體處理室3和用于放置待測電池100的透明測試室4（將測試室設置為透明是為了營造真實的光環境）以及用于自動化模擬電池真實使用環境的自動化控制設備。該自動化控制設備包括圖1中所示的設置在混合氣體生成室2的每條輸入管道上的用于切換管道通閉的第一電磁閥5、設置在混合氣體生成室2內的底部的風扇21、設置在水箱1和透明測試室4之間的管路上的閥門6、第二電磁閥7、抽水泵200、帶溫度傳感功能的速熱器8以及設置在混合氣體處理室3和透明測試室4之間的管路上的第三電磁閥9、抽氣泵20，混合氣體生成室2的輸出管路通過第四電磁閥18連接到混合氣體處理室3的混合氣體輸入口31。該自動化控制設備還包括圖1中所示的設置在混合氣體處理室3底部的加溫設備10和設置在頂部的鹽度檢測器17、設置在混合氣體處理室3內部的溫度傳感器11、設置在透明測試室4內的霧化噴頭12、溫度傳感器13、濕度傳感器14、鹽度檢測器15和加熱設備19以及與第一電磁閥5、風扇21、第二電磁閥7、抽水泵200、速熱器8、第三電磁閥9、抽氣泵20、第四電磁閥18、加熱設備10、鹽度檢測器17、溫度傳感器11、霧化噴頭12、溫度傳感器13、濕度傳感器14、鹽度檢測器15和加熱設備19通信連接的控制器16。
52.本發明通過自動化模擬裝置為實驗電池模擬電池真實使用環境的方法如下：用戶打開圖1中所示的閥門6，然后在智能終端輸入電池使用環境溫度控制量、濕度控制量和鹽度控制量形成控制指令后發送給控制器16，控制器16接收到控制指令后首先控制圖1中用于通入測試環境的空氣的管道上的第一電磁閥5打開，第一電磁閥5打開后，外
界空氣通入到混合氣體生成室2中，然后控制打開圖1中的風扇21再打開圖1中的第四電磁閥18，混合氣體生成室2中的空氣在風扇21的風力作用下經過第四電磁閥18所在的管路經混合氣體處理室3的混合氣體輸入口31輸入到混合氣體處理室3中。設置在混合氣體處理室3內的鹽度檢測器17實時檢測室內鹽度并反饋給控制器16，控制器16判定混合氣體處理室3內的鹽度未達到預設的鹽度控制量時，控制器16控制圖1中設置在分別用于通入鹽霧和空氣的管道上的兩個電磁閥51、52打開，控制器16根據預先確定的管道單位時間內通入的氣體量和環境鹽度量分別計算電磁閥51、52的打開時間（即分別計算環境鹽度和空氣的通入時間），在達到通入時間后控制對應的電磁閥51或52關閉。設置在混合氣體生成室2中的混合設備對通入的鹽霧和空氣進行充分混合得到混合鹽霧，并在風扇21的風力作用下通入混合氣體處理室3中。混合氣體處理室3中的鹽度檢測器17再次檢測鹽度，當達到預設的鹽度控制量時，控制閉合第一電磁閥5、51、52和第四電磁閥18以及風扇21，然后控制混合氣體處理室3中的加熱設備10對室內混合氣體進行加熱（加熱量即為用戶輸入的電池使用環境溫度控制量）。混合氣體處理室3中的溫度傳感器11實時檢測室內溫度并將檢測值發送給控制器16，控制器16判定該溫度達到用戶輸入的電池使用環境溫度控制量時，控制加熱設備11停止加熱，然后控制圖1中的第三電磁閥9和抽氣泵20打開，以將混合氣體處理室3中的混合氣體抽至透明測試室4中。然后控制圖1中所示的第二電磁閥7打開并控制帶溫度傳感功能的速熱器8將速熱溫度調整到用戶輸入的電池使用環境溫度控制量，隨后控制啟動抽水泵200，以將水箱1中的水泵給霧化噴頭12，經霧化噴頭霧化后噴灑在透明測試室4內。在霧化噴頭12噴霧中，透明測試室4內的溫度傳感器13、濕度傳感器14和鹽度檢測器15同時工作，將實時檢測的結果分別發送給控制器16，控制器16判定濕度傳感器14檢測到的濕度達到用戶輸入的濕度控制量時，控制第二電磁閥7自動關閉并控制抽水泵200和速熱器8停止工作。當溫度傳感器13檢測到透明測試室4內的溫度低于用戶輸入的電池使用環境溫度控制量達到預設的溫差閾值時，控制器16控制透明測試室4內的加熱設備19自動啟動加熱，并在溫度傳感器13檢測到室內溫度達到電池使用環境溫度控制量時控制加熱設備19停止加熱。當鹽度檢測器15檢測到透明測試室4內的鹽度未達到預設的鹽度控制量時，重復上述的控制過程，直至透明測試室4內的溫度、濕度、鹽度均達到控制量要求。
53.為了分別獲得以為自變量，以為因變量的第一擬合函數，以為自變量，以為因變量的第二擬合函數，以為自變量，以為因變量的第三擬合函數，在使用自動化模擬裝置時，對實驗電池分別進行環境溫度、環境濕度、環境鹽度模擬，具體方法為：經前述部分一到五的技術方案，已經預測得到了第一壽命值，這個第一壽命值的預測過程是未考慮環境溫、濕度和環境鹽度對電池壽命的影響的。為了逐一到環境溫度、濕度和環境鹽度對電池壽命預測結果的影響程度，以獲得第一擬合函數為例，對于同個第一壽命值，通過圖1所示的自動化模擬裝置在透明測試室4中模擬不同的溫度，然后獲得每個模擬溫度下實驗電池的真實壽命值，真實壽命值與第一壽命值的除值就是這個該模擬溫度下的值，這個值與模擬溫度之間是具有映射關系的，這個映射關系的準確性由其第一擬合函數的各參數的參數值來表征。
54.為了得到第一擬合函數中的各參數的參數值，本發明優選采用拉格朗日多項式的插值方法以每個模擬溫度和對應的值為擬合點，將各擬合點擬合為一條曲線，然后根
據該擬合曲線反推得到第一擬合函數中的各參數的參數值。同樣地，獲取第二擬合函數和第三擬合函數的方法與獲得第一擬合函數的原理相同，在此不再贅述。
55.綜合以上六個部分的技術方案，總結得到本技術提供的電池壽命預測方法的實現過程如圖4所示，包括以下幾個步驟：s1，采集待測電池在真實使用環境下的指定期間內每次充放電的充放電數據；s2，根據若干組充放電數據計算待測電池的映射變量值；s3，基于映射變量值與電池壽命衰減量的映射關系，得到待測電池經指定期間的若干次充放電后的電池壽命衰減量；s4，形成待測電池的映射變量值、指定期間內充放電次數、電池壽命衰減量數據對，然后將該數據對與四者關聯關系庫中的各元素進行數據匹配，以獲取成功匹配的元素中的記載的理論電池壽命期間；s5，根據待測電池的累計已充放電次數估算其理想電池壽命期間，并計算理論電池壽命期間與理想電池壽命期間的偏差，然后利用偏差計算待測電池的第一壽命值；s6，對第一壽命值進行溫、濕度補償和環境鹽度補償后得到第二壽命值作為對待測電池最終的壽命值預測結果。
56.需要聲明的是，上述具體實施方式僅僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員應該明白，還可以對本發明做各種修改、等同替換、變化等等。但是，這些變換只要未背離本發明的精神，都應在本發明的保護范圍之內。另外，本技術說明書和權利要求書所使用的一些術語并不是限制，僅僅是為了便于描述。
