CN106252704B - 一种基于密度分布模型的铅酸蓄电池配组方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于密度分布模型的铅酸蓄电池配组方法。本发明首先采集电池架上各铅酸蓄电池的充电结束电压和放电终止电压，从而计算不同铅酸蓄电池之间的电压特性差异。然后根据电压特性差异建立密度分布模型，对铅酸蓄电池进行电池配组。本发明利用数字信号处理技术来提高铅酸蓄电池的配组效率，提出了一种基于密度分布模型的铅酸蓄电池配组方法，实现自动化配组，可以提高产品质量，降低生产成本，具有重要的工程实际意义。

Description

一种基于密度分布模型的铅酸蓄电池配组方法

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体涉及一种基于密度分布模型的铅酸蓄电池配组方法。

背景技术

在绝大多数应用场合，单体铅酸蓄电池往往通过多只串、并联形成一个电池组才能满足应用所需的容量和电压等要求。由于铅酸蓄电池制造原材料、生产设备及制作工艺环境的差别，将不可避免地出现单体电池之间性能的差异。铅酸蓄电池组中单体电池之间的不一致性是造成动力电池组使用寿命缩短以及性能严重衰减的主要原因。电池配组是目前提高电池组内单体电池一致性的最简单有效的方法，电池配组将电池特性参数接近的电池归为一类，然后用同一类电池构成一个电池组。通过长期实际生产的经验积累，国内蓄电池生产企业主要采用放电终止电压和充电结束电压作为电池的充放电特性来进行电池配组操作。但是目前，国内蓄电池企业电池配组工作仍然是通过人工的方式进行，劳动强度和工作量非常大，而且易受检测人员主观因素的影响，容易造成误匹配的现象。因此研究出一种高效率、高可靠、高准确性的电池配组方法，可以提高产品质量，降低生产成本，具有重要的工程实际意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服人工配组方法的不足，利用数字信号处理技术来提高铅酸蓄电池的配组效率，提出了一种基于密度分布模型的铅酸蓄电池配组方法。具体步骤：

步骤(1)充电工序结束时，采集电池架上铅蓄电池的充电结束电压，记为V_C；放电工序结束时，采集电池架上铅蓄电池的放电终止电压，记为V_F；电池架上N个铅蓄电池的充电结束电压记为N个铅蓄电池的放电终止电压记为

步骤(2)按下式计算不同铅蓄电池电压特性上的差异，对每一个铅蓄电池i，计算得到电池i和其他电池j之间的电压特性差异d_ij：

其中，参数i和j表示不同的铅蓄电池，参数σ₁和σ₂用来平衡充电电压和放电压之间的差异性；

步骤(3)计算铅蓄电池的密度分布参数：

(a)对每一个铅蓄电池i，将电池i和其他电池j之间的电压特性差异d_ij从小到大进行排序，从小到大选取k个电压特性差异，记为集合D_i：

(b)若电池i和电池j之间的电压特性差异d_ij∈D_i，则电池j记为电池i的近邻，电池i的所有近邻记为集合T_i：

T_i＝{i¹,i²,…,i^k}

其中集合T_i内的电池排序，按照其与电池i的电压特性差异从小到大进行排序；

(c)按下式计算每一个铅蓄电池i的密度分布参数S_i：

步骤(4)根据密度分布参数，对铅蓄电池进行配组：

①在未配组的电池中，选择具有最小密度分布参数的电池n进行配组，将n放入临时配组集合P，执行步骤②；若当前未配组的电池集合已经为空，执行步骤⑤；

②若电池n的近邻集合T_n非空，按顺序从近邻集合T_n中选择电池m，即m∈T_n，若m与临时配组集合P内其他电池之间的电压特性差异均小于阈值η，则将m放入临时配组集合P，并将m从集合T_n中移除，执行步骤③，否则将m从集合T_n中移除，重新执行步骤②；若电池n的近邻集合T_n已经为空，执行步骤④；

③若临时配组集合P内的电池个数达到预先设置的值L，则将该临时配组内的所有电池标记为一个成功的配组，将该临时配组集合P内的所有电池从未配组的电池集合中移除，清空临时配组集合P并重新执行步骤(4)；若临时配组集合P内的电池个数没有达到预先设置的值L，则执行步骤②；

④若电池n的近邻集合T_n为空，但是临时配组集合P内的电池个数仍没有达到预先设置的值L，则将电池n标记为无法配组的电池，将电池n从未配组的电池集合中移除，清空临时配组集合P并重复步骤(4)；

⑤若当前未配组的电池集合已经为空，则配组完成，将成功的配组数据输出。

本发明通过建立密度分布模型，自适应的对铅酸蓄电池进行电池配组操作，将电压特性接近的电池配成电池组。

本发明的有益效果：本发明方法利用数字信号处理技术来提高铅酸蓄电池配组的效率，提出了一种基于密度分布模型的铅酸蓄电池配组方法。本发明方法通过密度分布模型自适应的对铅酸蓄电池进行电池配组操作，将电压特性接近的电池配成电池组，可以很好的克服人工配组方法的不足，降低生产成本，具有重要的工程实际意义。

具体实施方式：

步骤(1)充电工序结束时，采集电池架上铅蓄电池的充电结束电压，记为V_C，单位为毫伏；放电工序结束时，采集电池架上铅蓄电池的放电终止电压，记为V_F，单位为毫伏；电池架上N个铅蓄电池的充电结束电压记为N个铅蓄电池的放电终止电压记为

步骤(2)按下式计算不同铅蓄电池电压特性上的差异，对每一个铅蓄电池i，计算得到电池i和其他电池j之间的电压特性差异d_ij：

其中，参数i和j表示不同的铅蓄电池，参数σ₁选为0.2，参数σ₂选为2；

步骤(3)计算铅蓄电池的密度分布参数：

(a)对每一个铅蓄电池i，将电池i和其他电池j之间的电压特性差异d_ij从小到大进行排序，从小到大选取k个电压特性差异，记为集合D_i：

其中参数k可选为10；

(b)若电池i和电池j之间的电压特性差异d_ij∈D_i，则电池j记为电池i的近邻，电池i的所有近邻记为集合T_i：

T_i＝{i¹,i²,…,i^k}

其中集合T_i内的电池排序，按照其与电池i的电压特性差异从小到大进行排序；

(c)按下式计算每一个铅蓄电池i的密度分布参数S_i：

步骤(4)根据密度分布参数，对铅蓄电池进行配组：

①在未配组的电池中，选择具有最小密度分布参数的电池n进行配组，将n放入临时配组集合P，执行步骤②；若当前未配组的电池集合已经为空，执行步骤⑤；

②若电池n的近邻集合T_n非空，按顺序从近邻集合T_n中选择电池m，即m∈T_n，若m与临时配组集合P内其他电池之间的电压特性差异均小于阈值η(参数η可选为5)，则将m放入临时配组集合P，并将m从集合T_n中移除，执行步骤③，否则将m从集合T_n中移除，重新执行步骤②；若电池n的近邻集合T_n已经为空，执行步骤④；

③若临时配组集合P内的电池个数达到预先设置的值L，则将该临时配组内的所有电池标记为一个成功的配组，将该临时配组集合P内的所有电池从未配组的电池集合中移除，清空临时配组集合P并重新执行步骤(4)；若临时配组集合P内的电池个数没有达到预先设置的值L，则执行步骤②；

④若电池n的近邻集合T_n为空，但是临时配组集合P内的电池个数仍没有达到预先设置的值L，则将电池n标记为无法配组的电池，将电池n从未配组的电池集合中移除，清空临时配组集合P并重复步骤(4)；

⑤若当前未配组的电池集合已经为空，则配组完成，将成功的配组数据输出。

Claims (1)

1.一种基于密度分布模型的铅酸蓄电池配组方法，其特征在于该方法的具体步骤是：

步骤(1)充电工序结束时，采集电池架上铅蓄电池的充电结束电压，记为V_C；放电工序结束时，采集电池架上铅蓄电池的放电终止电压，记为V_F；电池架上N个铅蓄电池的充电结束电压记为N个铅蓄电池的放电终止电压记为

步骤(2)按下式计算不同铅蓄电池电压特性上的差异，对每一个铅蓄电池i，计算得到电池i和其他电池j之间的电压特性差异d_ij：

其中，参数i和j表示不同的铅蓄电池，参数σ₁和σ₂用来平衡充电电压和放电压之间的差异性；

步骤(3)计算铅蓄电池的密度分布参数：

(a)对每一个铅蓄电池i，将电池i和其他电池j之间的电压特性差异d_ij从小到大进行排序，从小到大选取k个电压特性差异，记为集合D_i：

(b)若电池i和电池j之间的电压特性差异d_ij∈D_i，则电池j记为电池i的近邻，电池i的所有近邻记为集合T_i：

T_i＝{i¹,i²,···,i^k}

其中集合T_i内的电池排序，按照其与电池i的电压特性差异从小到大进行排序；

(c)按下式计算每一个铅蓄电池i的密度分布参数S_i：

步骤(4)根据密度分布参数，对铅蓄电池进行配组：

①在未配组的电池中，选择具有最小密度分布参数的电池n进行配组，将电池n放入临时配组集合P，执行步骤②；若当前未配组的电池集合已经为空，执行步骤⑤；

②若电池n的近邻集合T_n非空，按顺序从近邻集合T_n中选择电池m，即m∈T_n，若电池m与临时配组集合P内其他电池之间的电压特性差异均小于阈值η，则将电池m放入临时配组集合P，并将电池m从集合T_n中移除，执行步骤③，否则将电池m从集合T_n中移除，重新执行步骤②；若电池n的近邻集合T_n已经为空，执行步骤④；

③若临时配组集合P内的电池个数达到预先设置的值L，则将临时配组集合P内的所有电池标记为一个成功的配组，将该临时配组集合P内的所有电池从未配组的电池集合中移除，清空临时配组集合P并重新执行步骤(4)；若临时配组集合P内的电池个数没有达到预先设置的值L，则执行步骤②；

④若电池n的近邻集合T_n为空，但是临时配组集合P内的电池个数仍没有达到预先设置的值L，则将电池n标记为无法配组的电池，将电池n从未配组的电池集合中移除，清空临时配组集合P并重复步骤(4)；

⑤若当前未配组的电池集合已经为空，则配组完成，将成功的配组数据输出。