[发明专利]一种基于分段拟合的锂电池寿命衰减曲线拟合方法

说明书

本发明公开了一种基于分段拟合的锂电池寿命衰减曲线拟合方法，属于锂电池使用技术领域，所述方法是利用锂电池在不同寿命衰减阶段的不同特性分段进行拟合实现的。首先利用三次Cardinal样条函数对电池寿命衰减曲线进行平滑，削弱其异常尖峰点和波动；在此基础上，对曲线的曲率变换进行分析，利用曲率变化为依据对锂电池寿命衰减曲线进行分割；对分割后的曲线段进行最小二乘线性“试拟合”，“试拟合”效果最优的曲线段采用线性拟合方式，其他曲线段采用高阶高斯拟合方式。所提出的锂电池寿命衰减曲线分段拟合方法，能够准确反映不同寿命阶段的锂电池衰减特性，对优化电池使用策略、提升电池使用效率、及时更换寿命末期的电池等具有重要意义。

技术领域

本发明属于锂电池使用技术领域，具体涉及一种基于分段拟合的锂电池寿命衰减曲线拟合方法。

背景技术

随着传统化石能源储量的日益减少，新能源电池，尤其是锂电池，得到了飞速发展和广泛应用。锂电池在使用过程中其性能随着循环使用次数的增加呈现一定的衰减性。准确掌握锂电池的寿命特性，对于合理使用锂电池延长其使用寿命、保证电池使用的安全性、及时更换健康状况较差的电池具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于分段拟合的锂电池寿命衰减曲线拟合方法，根据电池在不同使用阶段的衰减特性，分段使用线性拟合或高阶高斯拟合对锂电池寿命衰减曲线进行拟合，得到不同阶段锂电池寿命衰减的精确特性，对合理使用锂电池、提升电池使用效率、延长电池的续航能力具有参考意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于分段拟合的锂电池寿命衰减曲线拟合方法，包括以下步骤：

步骤1：利用三次Cardinal样条曲线对锂电池寿命衰减曲线进行平滑处理，削弱曲线上的异常尖峰点和波动；

步骤2：利用锂电池寿命衰减曲线的曲率变化对平滑后的曲线进行分段；

步骤3：对分割后的每一曲线段采用最小二乘线性拟合进行“试拟合”，寻找其中线性度最优的曲线段；

步骤4：对线性度最优的曲线段采用最小二乘线性拟合方式，其他曲线段采用高阶高斯拟合函数进行拟合，最终得到电池寿命衰减曲线分段拟合结果。

优选地，步骤1具体包括：

三次Cardinal样条曲线利用控制点来调整曲线形状，用P_k-1、P_k、P_k+1、P_k+2表示Cardinal样条曲线控制点，其中，P_k、P_k+1两个点作为样条曲线的起点和终点，P_k-1、P_k+2两个点用于控制样条曲线起末点的斜率；P(u)是控制点P_k、P_k+1之间的函数，u为函数参数，满足u∈[0,1]；利用四个控制点建立样条函数的边界条件，进行Cardinal样条曲线平滑；边界条件是：

其中，t为调节样条曲线形状的参数；式(1)中令P(u)表示为：

在相同控制点的条件下，通过调节s的大小调节Cardinal样条曲线的形状；随着s的增大，Cardinal样条曲线的弧度随之增大；其中，参数s＜1。

优选地，步骤2具体包括：

Δs表示曲线上的一段，Δs的两个端点P、P'分别是直线与目标曲线的切点，Δα为两条切线的夹角；曲率定义为：

令F(x)表示磷酸铁锂电池容量衰减曲线；假定F二阶可导，则有：