CN106199450A - 一种电池健康状况评判系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池健康状况评判系统及方法，涉及电池管理领域，特征在于，所述系统包括：数据采集单元、历史数据库、判断单元、评判单元和规则数据库；所述数据采集单元信号连接于历史数据库；所述历史数据库信号连接于评判单元；所述评判单元分别信号连接于规则数据库和判断单元。本发明具有评估准确、运行成本低和实用性强等优点。

Description

一种电池健康状况评判系统及方法

技术领域

本发明涉及电池领域，特别涉及一种电池健康状况评判系统及方法。

背景技术

专家系统（EXPERT SYSTEM）是一个具有大量专门知识的程序系统，它应用人工智能（ARTIFICIAL INTELLIGENCE，简称AI）技术，根据一个或多个人类专家提供的特殊领域知识进行推理，模拟人类专家作决定的过程来解决那些需要专家才能解决的复杂问题。

电池组故障诊断模糊专家系统是电池管理系统的一部分，它以模糊数学与模糊诊断原理为基础，将电池专家和有关蓄电池使用和维护的书籍上总结出的经验和规则存入知识库中，以电池的历史档案、运行状况和上一次的诊断结果为依据，采用模糊综合评判的方法对电池故障进行诊断，同时给出电池的健康状况和维护信息。通过专家诊断系统，我们可以挑选出性能较差的电池，保证纯电动车或者混合电动车的车用电池组性能上的一致，也使剩余电量估计模型能够更准确更好的应用于电动车上。

现有的电池健康状况评估系统还存在以下不足：

1、评估准确性不高：算法较为落后，导致评估结果不准确。

2、系统运行成本较高：由于采用的精确评估算法，导致整个系统的资源占用率较高。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种电池健康状况评判系统及方法，本发明具有评估准确、运行成本低和实用性强等优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种电池健康状况评判系统，其特征在于，所述系统包括：所述系统包括：数据采集单元、历史数据库、判断单元、评判单元和规则数据库；所述数据采集单元信号连接于历史数据库；所述历史数据库信号连接于评判单元；所述评判单元分别信号连接于规则数据库和判断单元。

采用上述技术方案，各个单元和数据库件采用无线或有限的方式进行连接，整体结构简单，较容易进行搭建。

所述历史数据库中存储了用来诊断每个电池的数据信息；所述规则库中存储了诊断规则；所述评判单元，用于利用这些规则和历史档案中的数据给每个电池进行综合评判；所述判断单元，用于根据评判单元发送过来的评判结果，判断得出电池的失效程度，最终得出电池的健康程度。

采用上述技术方案，评判单元会对电池的健康状况进行综合评估，然后将评估结果发送给判断单元，判断单元根据综合评估的结果，得出电池的失效程度，进而得出电池的健康程度。

所述历史数据库中存储的用于诊断每个电池的数据信息包括以下数据信息：电池出厂时的数据信息、使用的总安时数、最近10个充放电周期内充电周期属于电压向最高的次数和放电周期属于电压最低的次数、最近10个周期内充电时温度升降数据和充电效率、最近10个周期内小电流充电时电压差别和最长的两次充电时间间隔。

所述规则数据库中存储的用于对电池进行综合评判的规则有：若放电电压下降块、电压低，充电电压上升快、电压高，则电池容量或极板损坏；若静置时电池端电压下降块，长期放置电压低，则自放电过大；若放电时电池端电压下降很快，电压比平均电压低0.4伏左右，则有单元电池损坏；若蓄电池开路电压很低，放电时电压偏低，则蓄电池内阻过大；若充电时电压极高，则蓄电池内部开路；若电池自开始放电起，其电压就一直比别的电池略低，则电池可能充电不足。

一种电池健康状况评判方法，其特征在于，所述评判方法包括如下步骤：

步骤1：将待检测的电池的数据信息录入到历史数据库中；

步骤2：评判单元开始读取历史数据库中的电池数据信息，并读取规则数据库中的评判规则；根据读取到的评判规则从历史数据库中获取的电池数据信息对电池的健康状况进行评判，得出故障隶属度，将故障隶属度发送至判断单元；

步骤3：判断单元对接收到的故障隶属度进行处理；根据处理后的结果，得出电池的失效程度，最终得出电池的划分健康状况等级，判断出电池的健康状况。

所述判断单元对故障隶属度进行处理的方法包括以下步骤：

步骤1：若接收到的所有故障隶属度最多只有一个大于0.5，则电池的失效程度取其中最大的故障隶属度；若存在两个以上的故障隶属度大于0.5，则执行步骤2；

步骤2：设定一个函数；其中 分别为两个故障存在的隶属度；将所有的故障隶属度，采用上述函数两两进行综合运算；最终得出的综合至为最终的电池失效程度。

所述判断单元对电池健康状况等级划分的方法包括以下步骤：

步骤1：设定三个加权值，分别为： ；需要满足： ；

步骤2：设最终得出的电池失效程度值为： ；上一次获取的电池健康状况等级值为：；电池的运行状态值为： ；则可以得出本次电池的健康状况等级值为：。

所述电池的运行状态值的评估方法包括以下步骤：

步骤1：测量电池在某段时间充放电时的电压 的变化情况；

步骤2：根据测量的电压变化情况，如果电压变化的波动性越小，则评估电池的运行性能越好。

采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：

1、算法先进：本发明的电池健康状况评估系统及方法的采用模糊算法对电池健康状况进行评估，使得评估结果更加准确。

2、运行成本低：本发明的电池健康状况评判系统及方法，由于采用的是模糊算法，所以可以保证在准确性满足的前提下，也让系统的运行效率低。此外，本发明的电池健康状况评判系统及方法，还将各个规则和评判基础数据存储在分离的数据库中，运行效率更高，同时也减轻了评判单元和判断单元的负担。

3、实用性强：本发明的电池健康状况评判系统及方法，系统整体结构简单，搭建容易，各个功能单元之间分离，在实际应用过程中，可以针对不同的环境，灵活改变各个单元的放置关系，具有较高的实用性。

附图说明

图1是本发明的一种电池健康状况评判系统及方法的系统结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明实施例1中提供了一种电池健康状况评判系统，系统结构如图1所示：

一种电池健康状况评判系统，其特征在于，所述系统包括：所述系统包括：数据采集单元、历史数据库、判断单元、评判单元和规则数据库；所述数据采集单元信号连接于历史数据库；所述历史数据库信号连接于评判单元；所述评判单元分别信号连接于规则数据库和判断单元。

采用上述技术方案，各个单元和数据库件采用无线或有限的方式进行连接，整体结构简单，较容易进行搭建。

所述历史数据库中存储了用来诊断每个电池的数据信息；所述规则库中存储了诊断规则；所述评判单元，用于利用这些规则和历史档案中的数据给每个电池进行综合评判；所述判断单元，用于根据评判单元发送过来的评判结果，判断得出电池的失效程度，最终得出电池的健康程度。

采用上述技术方案，评判单元会对电池的健康状况进行综合评估，然后将评估结果发送给判断单元，判断单元根据综合评估的结果，得出电池的失效程度，进而得出电池的健康程度。

所述历史数据库中存储的用于诊断每个电池的数据信息包括以下数据信息：电池出厂时的数据信息、使用的总安时数、最近10个充放电周期内充电周期属于电压向最高的次数和放电周期属于电压最低的次数、最近10个周期内充电时温度升降数据和充电效率、最近10个周期内小电流充电时电压差别和最长的两次充电时间间隔。

所述规则数据库中存储的用于对电池进行综合评判的规则有：若放电电压下降块、电压低，充电电压上升快、电压高，则电池容量或极板损坏；若静置时电池端电压下降块，长期放置电压低，则自放电过大；若放电时电池端电压下降很快，电压比平均电压低0.4伏左右，则有单元电池损坏；若蓄电池开路电压很低，放电时电压偏低，则蓄电池内阻过大；若充电时电压极高，则蓄电池内部开路；若电池自开始放电起，其电压就一直比别的电池略低，则电池可能充电不足。

本发明实施例2中提供了一种电池健康状况评判方法：

一种电池健康状况评判方法，其特征在于，所述评判方法包括如下步骤：

步骤1：将待检测的电池的数据信息录入到历史数据库中；

步骤2：评判单元开始读取历史数据库中的电池数据信息，并读取规则数据库中的评判规则；根据读取到的评判规则从历史数据库中获取的电池数据信息对电池的健康状况进行评判，得出故障隶属度，将故障隶属度发送至判断单元；

步骤3：判断单元对接收到的故障隶属度进行处理；根据处理后的结果，得出电池的失效程度，最终得出电池的划分健康状况等级，判断出电池的健康状况。

所述判断单元对故障隶属度进行处理的方法包括以下步骤：

步骤1：若接收到的所有故障隶属度最多只有一个大于0.5，则电池的失效程度取其中最大的故障隶属度；若存在两个以上的故障隶属度大于0.5，则执行步骤2；

步骤2：设定一个函数 ；其中分别为两个故障存在的隶属度；将所有的故障隶属度，采用上述函数两两进行综合运算；最终得出的综合至为最终的电池失效程度。

所述判断单元对电池健康状况等级划分的方法包括以下步骤：

步骤1：设定三个加权值，分别为： ；需要满足： ；

步骤2：设最终得出的电池失效程度值为： ；上一次获取的电池健康状况等级值为：；电池的运行状态值为： ；则可以得出本次电池的健康状况等级值为：。

所述电池的运行状态值的评估方法包括以下步骤：

步骤1：测量电池在某段时间充放电时的电压 的变化情况；

步骤2：根据测量的电压变化情况，如果电压变化的波动性越小，则评估电池的运行性能越好。

本发明实施例3中提供了一种电池健康状况评判系统及方法，系统结构图如图1所示：

一种电池健康状况评判系统，其特征在于，所述系统包括：所述系统包括：数据采集单元、历史数据库、判断单元、评判单元和规则数据库；所述数据采集单元信号连接于历史数据库；所述历史数据库信号连接于评判单元；所述评判单元分别信号连接于规则数据库和判断单元。

采用上述技术方案，各个单元和数据库件采用无线或有限的方式进行连接，整体结构简单，较容易进行搭建。

所述历史数据库中存储了用来诊断每个电池的数据信息；所述规则库中存储了诊断规则；所述评判单元，用于利用这些规则和历史档案中的数据给每个电池进行综合评判；所述判断单元，用于根据评判单元发送过来的评判结果，判断得出电池的失效程度，最终得出电池的健康程度。

采用上述技术方案，评判单元会对电池的健康状况进行综合评估，然后将评估结果发送给判断单元，判断单元根据综合评估的结果，得出电池的失效程度，进而得出电池的健康程度。

所述历史数据库中存储的用于诊断每个电池的数据信息包括以下数据信息：电池出厂时的数据信息、使用的总安时数、最近10个充放电周期内充电周期属于电压向最高的次数和放电周期属于电压最低的次数、最近10个周期内充电时温度升降数据和充电效率、最近10个周期内小电流充电时电压差别和最长的两次充电时间间隔。

所述规则数据库中存储的用于对电池进行综合评判的规则有：若放电电压下降块、电压低，充电电压上升快、电压高，则电池容量或极板损坏；若静置时电池端电压下降块，长期放置电压低，则自放电过大；若放电时电池端电压下降很快，电压比平均电压低0.4伏左右，则有单元电池损坏；若蓄电池开路电压很低，放电时电压偏低，则蓄电池内阻过大；若充电时电压极高，则蓄电池内部开路；若电池自开始放电起，其电压就一直比别的电池略低，则电池可能充电不足。

一种电池健康状况评判方法，其特征在于，所述评判方法包括如下步骤：

步骤1：将待检测的电池的数据信息录入到历史数据库中；

步骤2：评判单元开始读取历史数据库中的电池数据信息，并读取规则数据库中的评判规则；根据读取到的评判规则从历史数据库中获取的电池数据信息对电池的健康状况进行评判，得出故障隶属度，将故障隶属度发送至判断单元；

步骤3：判断单元对接收到的故障隶属度进行处理；根据处理后的结果，得出电池的失效程度，最终得出电池的划分健康状况等级，判断出电池的健康状况。

所述判断单元对故障隶属度进行处理的方法包括以下步骤：

步骤1：若接收到的所有故障隶属度最多只有一个大于0.5，则电池的失效程度取其中最大的故障隶属度；若存在两个以上的故障隶属度大于0.5，则执行步骤2；

步骤2：设定一个函数；其中分别为两个故障存在的隶属度；将所有的故障隶属度，采用上述函数两两进行综合运算；最终得出的综合至为最终的电池失效程度。

所述判断单元对电池健康状况等级划分的方法包括以下步骤：

步骤1：设定三个加权值，分别为： ；需要满足： ；

步骤2：设最终得出的电池失效程度值为： ；上一次获取的电池健康状况等级值为：；电池的运行状态值为： ；则可以得出本次电池的健康状况等级值为：。

所述电池的运行状态值的评估方法包括以下步骤：

步骤1：测量电池在某段时间充放电时的电压 的变化情况；

步骤2：根据测量的电压变化情况，如果电压变化的波动性越小，则评估电池的运行性能越好。

本发明的电池健康状况评估系统及方法的采用模糊算法对电池健康状况进行评估，使得评估结果更加准确。

本发明的电池健康状况评判系统及方法，由于采用的是模糊算法，所以可以保证在准确性满足的前提下，也让系统的运行效率低。此外，本发明的电池健康状况评判系统及方法，还将各个规则和评判基础数据存储在分离的数据库中，运行效率更高，同时也减轻了评判单元和判断单元的负担。

本发明的电池健康状况评判系统及方法，系统整体结构简单，搭建容易，各个功能单元之间分离，在实际应用过程中，可以针对不同的环境，灵活改变各个单元的放置关系，具有较高的实用性。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种电池健康状况评判系统，其特征在于，所述系统包括：所述系统包括：数据采集单元、历史数据库、判断单元、评判单元和规则数据库；所述数据采集单元信号连接于历史数据库；所述历史数据库信号连接于评判单元；所述评判单元分别信号连接于规则数据库和判断单元。

2.如权利要求1所述的电池健康状况评判系统，其特征在于，所述历史数据库中存储了用来诊断每个电池的数据信息；所述规则库中存储了诊断规则；所述评判单元，用于利用这些规则和历史档案中的数据给每个电池进行综合评判；所述判断单元，用于根据评判单元发送过来的评判结果，判断得出电池的失效程度，最终得出电池的健康程度。

3.如权利要求2所述的电池健康状况评判系统，其特征在于，所述历史数据库中存储的用于诊断每个电池的数据信息包括以下数据信息：电池出厂时的数据信息、使用的总安时数、最近10个充放电周期内充电周期属于电压向最高的次数和放电周期属于电压最低的次数、最近10个周期内充电时温度升降数据和充电效率、最近10个周期内小电流充电时电压差别和最长的两次充电时间间隔。

4.如权利要求3所述的电池健康状况评判系统，其特征在于，所述规则数据库中存储的用于对电池进行综合评判的规则有：若放电电压下降块、电压低，充电电压上升快、电压高，则电池容量或极板损坏；若静置时电池端电压下降块，长期放置电压低，则自放电过大；若放电时电池端电压下降很快，电压比平均电压低0.4伏左右，则有单元电池损坏；若蓄电池开路电压很低，放电时电压偏低，则蓄电池内阻过大；若充电时电压极高，则蓄电池内部开路；若电池自开始放电起，其电压就一直比别的电池略低，则电池可能充电不足。

5.一种基于权利要求1至4之一所述的电池健康状况评判系统的评判方法，其特征在于，所述评判方法包括如下步骤：

步骤1：将待检测的电池的数据信息录入到历史数据库中；

步骤2：评判单元开始读取历史数据库中的电池数据信息，并读取规则数据库中的评判规则；根据读取到的评判规则从历史数据库中获取的电池数据信息对电池的健康状况进行评判，得出故障隶属度，将故障隶属度发送至判断单元；

步骤3：判断单元对接收到的故障隶属度进行处理；根据处理后的结果，得出电池的失效程度，最终得出电池的划分健康状况等级，判断出电池的健康状况。

6.如权利要求5所述的电池健康状况评判方法，其特征在于，所述判断单元对故障隶属度进行处理的方法包括以下步骤：

步骤1：若接收到的所有故障隶属度最多只有一个大于0.5，则电池的失效程度取其中最大的故障隶属度；若存在两个以上的故障隶属度大于0.5，则执行步骤2；

步骤2：设定一个函数；其中分别为两个故障存在的隶属度；将所有的故障隶属度，采用上述函数两两进行综合运算；最终得出的综合至为最终的电池失效程度。

7.如权利要求6所述的电池健康状况评判方法，其特征在于，所述判断单元对电池健康状况等级划分的方法包括以下步骤：

步骤1：设定三个加权值，分别为：；需要满足：；

步骤2：设最终得出的电池失效程度值为：；上一次获取的电池健康状况等级值为：；电池的运行状态值为：；则可以得出本次电池的健康状况等级值为：。

8.如权利要求6所述的电池健康状况评判方法，其特征在于，所述电池的运行状态值的评估方法包括以下步骤：

步骤1：测量电池在某段时间充放电时的电压的变化情况；

步骤2：根据测量的电压变化情况，如果电压变化的波动性越小，则评估电池的运行性能越好。