CN112098879A - 基于电池电压分析问题电芯的方法及装置、存储装置 - Google Patents

基于电池电压分析问题电芯的方法及装置、存储装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电池电压分析问题电芯的方法及装置、存储装置，该方法包括：获取每个电芯在充放电初始阶段的第一电压数据以及在充放电末端阶段的第二电压数据；根据第一电压数据计算电芯在充放电初始阶段的第一电压偏离度以及根据第二电压数据计算电芯在充放电末端阶段的第二电压偏离度；将第一电压偏离度以及第二电压偏离度分别与预设电压偏离度进行比较，当第一电压偏离度和/或第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定电芯为问题电芯，获得问题电芯集合。通过上述方式，本发明能够在不干预储能系统正常运行的情况下，快速找到问题电芯并定位问题电芯的位置，成本低、效率高。

Description

基于电池电压分析问题电芯的方法及装置、存储装置
技术领域
本发明涉及电池故障分析技术领域，特别是涉及一种基于电池电压分析问题电芯的方法及装置、存储装置。
背景技术
在当前的储能系统中，电池是最核心的部件，也是电能存储的介质。现有的储能系统都是把大批的电芯通过串并联的方式组成一套大的储能系统，但在实际应用过程中，一颗电芯出现问题就会影响整个一串储能系统的运行，如水桶的最短板，以及由于电压的压差导致不能够并联到大的系统中。因此，储能系统中找出问题电池也是系统的难点和关键点。
现有的寻找问题电芯的实现方案一般通过系统的电芯容量标定的方式，或者系统事件深度分析，或者人工实时查看运行中电芯的状态。电芯容量标定的方式：一般的系统也不允许停止生产环境进行标定电芯，在生产环境过程中进行容量标定，技术难度比较高，而且有些生产环境不能够满足标定的条件；系统事件深度分析方式：周期比较长，而且事件深度分析的技术难度比较大，干扰项比较多，分析结果的正确性低；人工观察的方式：人工成本高，偶然性比较高，容易错过观察点，精确度也很低。
发明内容
本发明提供一种基于电池电压分析问题电芯的方法及装置、存储装置，能够在不干预储能系统正常运行的情况下，快速找到问题电芯并定位问题电芯的位置，成本低、效率高。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于电池电压分析问题电芯的方法，包括：
获取每个电芯在充放电初始阶段的第一电压数据以及在充放电末端阶段的第二电压数据；
根据所述第一电压数据计算所述电芯在所述充放电初始阶段的第一电压偏离度以及根据所述第二电压数据计算所述电芯在所述充放电末端阶段的第二电压偏离度；
将所述第一电压偏离度以及所述第二电压偏离度分别与预设电压偏离度进行比较，当所述第一电压偏离度和/或所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得问题电芯集合。
根据本发明的一个实施例，根据所述第一电压数据计算所述电芯在所述充放电初始阶段的第一电压偏离度的步骤包括：
将所述第一电压数据进行大小排序；
根据排序结果按从小到大的顺序依次选取多个位置点；
计算所述电芯在各个所述位置点上的第一电压偏离度。
根据本发明的一个实施例，计算所述电芯在各个所述位置点上的第一电压偏离度的步骤包括：
以电池包为单位，获取每个所述电池包在同一个所述位置点上的电压；
将所述电压进行大小排序并去除排序结果中的最大值和最小值；
计算剩余的所述电压的平均电压；
根据所述电压和所述平均电压计算每个所述电芯在所述位置点上的第一电压偏离度。
根据本发明的一个实施例，将所述第一电压偏离度以及所述第二电压偏离度分别与预设电压偏离度进行比较，当所述第一电压偏离度和/或所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得问题电芯集合的步骤还包括：
将同一个所述位置点上的各个所述第一电压偏离度与所述预设电压偏离度进行比较，当所述第一电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得位置点问题电芯集合；
整合各个位置点的所述位置点问题电芯集合，获得最终的问题电芯集合并记录所述问题电芯的位置点。
根据本发明的一个实施例，根据所述第二电压数据计算所述电芯在所述充放电末端阶段的第二电压偏离度的步骤包括：
将所述第二电压数据进行大小排序；
根据排序结果按照从大到小的顺序依次选取多个位置点；
计算所述电芯在各个所述位置点上的第二电压偏离度。
根据本发明的一个实施例，计算所述电芯在各个所述位置点上的第二电压偏离度的步骤包括：
以电池包为单位，获取每个所述电池包在同一个所述位置点上的电压；
将所述电压进行大小排序并去除排序结果中的最大值和最小值；
计算剩余的所述电压的平均电压；
根据所述电压和所述平均电压计算每个所述电芯在所述位置点上的第二电压偏离度。
根据本发明的一个实施例，当所述第一电压偏离度和/或所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得问题电芯集合的步骤还包括：
将同一个所述位置点上的各个所述第二电压偏离度与所述预设电压偏离度进行比较，当所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得位置点问题电芯集合；
整合各个位置点的所述位置点问题电芯集合，获得最终的问题电芯集合并记录所述问题电芯的位置点。
根据本发明的一个实施例，当所述第一电压偏离度和/或所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得问题电芯集合的步骤之后，还包括：
对外发出故障预警信号，通知运维人员及时检查。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于电池电压分析问题电芯的装置，包括：
获取模块，用于获取每个电芯在充放电初始阶段的第一电压数据以及在充放电末端阶段的第二电压数据；
计算模块，用于根据所述第一电压数据计算所述电芯在所述充放电初始阶段的第一电压偏离度以及根据所述第二电压数据计算所述电芯在所述充放电末端阶段的第二电压偏离度；
比较及确定模块，用于将所述第一电压偏离度以及所述第二电压偏离度分别与预设电压偏离度进行比较，当所述第一电压偏离度和/或所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得问题电芯集合。
为解决上述技术问题，本发明采用的再一个技术方案是：提供一种存储装置，存储有能够实现上述基于电池电压分析问题电芯的方法的程序文件。
本发明的有益效果是：通过电池电压计算充放电初始阶段以及充放电末端阶段的电压偏离度，根据电压偏离度确定问题电芯并定位问题电芯的位置，周期短、效率高、成本低且无需干预正常的生产环境。
附图说明
图1是本发明实施例的基于电池电压分析问题电芯的方法的流程示意图；
图2是图1中步骤S102的第一部分流程示意图；
图3是图1中步骤S102的第二部分流程示意图；
图4是本发明实施例的基于电池电压分析问题电芯的装置的结构示意图；
图5是本发明实施例的存储装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
图1是本发明实施例的基于电池电压分析问题电芯的方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图1所示的流程顺序为限。如图1所示，该方法包括步骤：
步骤S101：获取每个电芯在充放电初始阶段的第一电压数据以及在充放电末端阶段的第二电压数据。
在步骤S101中，储能系统的运行过程是电芯充入或放出电能的过程。电芯在充入/放出电能的过程中电压会有变化，并且电芯的充放电的过程中，电压分为三个时段，分别是充放电初始阶段、充放电平台阶段以及充放电末端阶段，在充放电初始阶段和充放电末端阶段的电压的变化率大，容易出现电芯容量不一致、膨胀、漏液以及容量缩减大等问题，从而引起电压偏离度高，而在充放电平台阶段的电压变化率小，在该阶段的电芯即使出现问题，电压与正常电压也差别不大。因此，在分析问题电芯时，选取每个电芯在充放电初始阶段以及充放电末端阶段的电压。
本实施例中，一般的储能系统是由电池电芯并串成一个电池包，再由电池包串成一个电池簇，再由电池簇并联成一个系统，一个问题电芯会影响一个电池簇并联入系统，但是去除这一个电池簇还可以保证整个系统正常运行，说明一个电池簇中的电芯的运行环境是一致的，所以，本实施例分析问题电芯以电池簇为单位。
步骤S102：根据第一电压数据计算电芯在充放电初始阶段的第一电压偏离度以及根据第二电压数据计算电芯在充放电末端阶段的第二电压偏离度。
在步骤S102中，根据第一电压数据计算电芯在充放电初始阶段的第一电压偏离度的步骤以及根据第二电压数据计算电芯在充放电末端阶段的第二电压偏离度的步骤不分先后顺序。请参见图2，根据第一电压数据计算电芯在充放电初始阶段的第一电压偏离度的步骤包括以下步骤：
步骤S201：将第一电压数据进行大小排序。
步骤S202：根据排序结果按从小到大的顺序依次选取多个位置点。
在步骤S202中，选取的位置点越多，分析结果的精确度越高，例如，选取的位置点为排序结果中的最小值、次小值和第三小值。
步骤S203：计算电芯在各个位置点上的第一电压偏离度。
在步骤S203中，首先以电池包为单位，获取每个电池包在同一个位置点上的电压；然后将电压进行大小排序并去除排序结果中的最大值和最小值；再计算剩余的电压的平均电压；最后根据电压和平均电压计算每个电芯在该位置点上的第一电压偏离度。以选取的位置点为排序结果中的最小值为例进行说明，以电池包为单位，获取每个电池包中最小的电压，将电压进行大小排序并去除排序结果中的最大值和最小值，再计算剩余的电压的平均电压，根据每个电芯的电压和平均电压计算每个电芯在最小值位置点上的第一电压偏离度。本实施例计算第一电压偏离度按照如下公式进行：
Figure BDA0002633903750000071
其中，S2为每个电芯的方差，即第一电压偏离度，X为每个电芯的电压，
Figure BDA0002633903750000072
为平均电压，n为电芯个数。
本实施例在获取每个电池包中最小的电压时，保证每个电芯的最小值所处的时间不能相隔远，正常范围在秒级，如果有较大的时间偏离，可能存在记录数据错误或者电压值测量错误的情况。
在计算其他位置点的第一电压偏离度时也按照上述步骤进行，在此不再一一赘述。
请参见图3，根据第二电压数据计算电芯在充放电末端阶段的第二电压偏离度的步骤包括以下步骤：
步骤S301：将第二电压数据进行大小排序。
步骤S302：根据排序结果按照从大到小的顺序依次选取多个位置点。
在步骤S302中，选取的位置点越多，分析结果的精确度越高，例如，选取的位置点为排序结果中的最大值、次大值和第大小值。
步骤S303：计算电芯在各个位置点上的第二电压偏离度。
本实施例图3中的步骤303与图2中的步骤S203类似，在此不再一一赘述。
步骤S103：将第一电压偏离度以及第二电压偏离度分别与预设电压偏离度进行比较，当第一电压偏离度和/或第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定电芯为问题电芯，获得问题电芯集合。
在步骤S103中，将第一电压偏离度预设电压偏离度进行比较，若第一电压偏离度在预设电压偏离度之外，则对应的电芯为问题电芯；将第二电压偏离度预设电压偏离度进行比较，若第二电压偏离度在预设电压偏离度之外，则对应的电芯为问题电芯。本实施例中，电芯的第一电压偏离度和第二电压偏离度中的至少一个在预设电压偏离度之外，均可确定对应的电芯为问题电芯，即电芯在充放电初始阶段和/或充放电末端阶段出现问题时，均为问题电芯。
在步骤S103中，具体地，将同一个位置点上的各个第二电压偏离度与预设电压偏离度进行比较，当第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定电芯为问题电芯，获得位置点问题电芯集合；依次判断各个位置点上的电芯是否为问题电芯，再整合各个位置点的位置点问题电芯集合，获得最终的问题电芯集合并记录问题电芯的位置点。本实施例中，一个电芯只要在一个位置点上出现问题，就是问题电芯，在获得最终的问题电芯集合时记录问题电芯的位置点，定位问题电芯的位置，便于后续高效维护。
在一些优选地实施方式中，获得问题电芯集合之后，对外发出故障预警信号，通知运维人员及时检查。
本发明实施例的基于电池电压分析问题电芯的方法通过电池电压计算充放电初始阶段以及充放电末端阶段的电压偏离度，根据电压偏离度确定问题电芯并定位问题电芯的位置，周期短、效率高、成本低且无需干预正常的生产环境。
图4是本发明实施例的基于电池电压分析问题电芯的装置的结构示意图。如图4所示，该装置40包括获取模块41、计算模块42和比较及确定模块43。
获取模块41用于获取每个电芯在充放电初始阶段的第一电压数据以及在充放电末端阶段的第二电压数据。
计算模块42与获取模块41耦接，用于根据第一电压数据计算电芯在充放电初始阶段的第一电压偏离度以及根据第二电压数据计算电芯在充放电末端阶段的第二电压偏离度。
比较及确定模块43与计算模块42耦接，用于将第一电压偏离度以及第二电压偏离度分别与预设电压偏离度进行比较，当第一电压偏离度和/或第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定电芯为问题电芯，获得问题电芯集合。
参阅图5，图5为本发明实施例的存储装置的结构示意图。本发明实施例的存储装置存储有能够实现上述所有方法的程序文件51，其中，该程序文件51可以以软件产品的形式存储在上述存储装置中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储装置包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于电池电压分析问题电芯的方法，其特征在于，包括：
获取每个电芯在充放电初始阶段的第一电压数据以及在充放电末端阶段的第二电压数据；
根据所述第一电压数据计算所述电芯在所述充放电初始阶段的第一电压偏离度以及根据所述第二电压数据计算所述电芯在所述充放电末端阶段的第二电压偏离度；
将所述第一电压偏离度以及所述第二电压偏离度分别与预设电压偏离度进行比较，当所述第一电压偏离度和/或所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得问题电芯集合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一电压数据计算所述电芯在所述充放电初始阶段的第一电压偏离度的步骤包括：
将所述第一电压数据进行大小排序；
根据排序结果按从小到大的顺序依次选取多个位置点；
计算所述电芯在各个所述位置点上的第一电压偏离度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算所述电芯在各个所述位置点上的第一电压偏离度的步骤包括：
以电池包为单位，获取每个所述电池包在同一个所述位置点上的电压；
将所述电压进行大小排序并去除排序结果中的最大值和最小值；
计算剩余的所述电压的平均电压；
根据所述电压和所述平均电压计算每个所述电芯在所述位置点上的第一电压偏离度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述第一电压偏离度以及所述第二电压偏离度分别与预设电压偏离度进行比较，当所述第一电压偏离度和/或所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得问题电芯集合的步骤还包括：
将同一个所述位置点上的各个所述第一电压偏离度与所述预设电压偏离度进行比较，当所述第一电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得位置点问题电芯集合；
整合各个位置点的所述位置点问题电芯集合，获得最终的问题电芯集合并记录所述问题电芯的位置点。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二电压数据计算所述电芯在所述充放电末端阶段的第二电压偏离度的步骤包括：
将所述第二电压数据进行大小排序；
根据排序结果按照从大到小的顺序依次选取多个位置点；
计算所述电芯在各个所述位置点上的第二电压偏离度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，计算所述电芯在各个所述位置点上的第二电压偏离度的步骤包括：
以电池包为单位，获取每个所述电池包在同一个所述位置点上的电压；
将所述电压进行大小排序并去除排序结果中的最大值和最小值；
计算剩余的所述电压的平均电压；
根据所述电压和所述平均电压计算每个所述电芯在所述位置点上的第二电压偏离度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述第一电压偏离度和/或所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得问题电芯集合的步骤还包括：
将同一个所述位置点上的各个所述第二电压偏离度与所述预设电压偏离度进行比较，当所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得位置点问题电芯集合；
整合各个位置点的所述位置点问题电芯集合，获得最终的问题电芯集合并记录所述问题电芯的位置点。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一电压偏离度和/或所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得问题电芯集合的步骤之后，还包括：
对外发出故障预警信号，通知运维人员及时检查。
9.一种基于电池电压分析问题电芯的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取每个电芯在充放电初始阶段的第一电压数据以及在充放电末端阶段的第二电压数据；
计算模块，用于根据所述第一电压数据计算所述电芯在所述充放电初始阶段的第一电压偏离度以及根据所述第二电压数据计算所述电芯在所述充放电末端阶段的第二电压偏离度；
比较及确定模块，用于将所述第一电压偏离度以及所述第二电压偏离度分别与预设电压偏离度进行比较，当所述第一电压偏离度和/或所述第二电压偏离度在预设电压偏离度范围之外时，确定所述电芯为问题电芯，获得问题电芯集合。
10.一种存储装置，其特征在于，存储有能够实现如权利要求1-8中任一项所述的基于电池电压分析问题电芯的方法的程序文件。
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