CN113030748A - 一种电池数据管理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本说明书实施例提供一种电池数据管理方法及装置。所述方法包括：获取电芯数据和电池数据；所述电芯数据和电池数据分别用于描述电芯和电池包的状态；根据所述电芯数据和电池数据计算预估电池状态；所述预估电池状态用于表示预估时间段之后所述电芯和电池包的状态；在所述预估电池状态符合电池故障条件的情况下，发送警报信息至用户。通过上述方法，有效地利用了当前的电池数据对之后的电池状态进行预估，提前对电池可能发生的故障进行预测，而不是在电池已经故障时才根据数据检测到状态，从而有效对电池故障的情况进行规避，避免故障问题对电池的质量造成影响，保证了用户的使用体验。

Description

一种电池数据管理方法及装置
技术领域
本说明书实施例涉及电池数据管理技术领域，特别涉及一种电池数据管理方法及装置。
背景技术
随着电动车和储能系统的快速发展，储能电池也得到大规模的开发与应用。电池在使用的过程中会产生较多的数据，例如，电芯电压、电芯温度、电池包电压、电池包温度等。在电池包中一般设置有电池管理系统，用于采集电池数据，并基于这些电池数据对电池进行管理。
但是，目前电池管理系统在基于电池数据对电池进行管理时，往往只能根据电池数据获取对应的电池当前状态。而为了预估电池故障情况，往往需要预先设定报警区间，使得电池当前状态到达所述报警区间后即发出警报。这样的报警方式无法准确对电池状态进行预估，缺乏一定的准确性，无效有效地对电池进行管理。因此，目前亟需一种能够准确对电池故障状态进行预估的电池管理方法。
发明内容
本说明书实施例的目的是提供一种电池数据管理方法及装置，以解决如何准确地对电池故障状态进行预估的问题。
为了解决上述技术问题，本说明书实施例提出一种电池数据管理方法，包括：获取电芯数据和电池数据；所述电芯数据和电池数据分别用于描述电芯和电池包的状态；根据所述电芯数据和电池数据计算预估电池状态；所述预估电池状态用于表示预估时间段之后所述电芯和电池包的状态；在所述预估电池状态符合电池故障条件的情况下，发送警报信息至用户。
本说明书实施例还提出一种电池数据管理装置，包括：数据获取模块，用于获取电芯数据和电池数据；所述电芯数据和电池数据分别用于描述电芯和电池包的状态；电池状态预估模块，用于根据所述电芯数据和电池数据计算预估电池状态；所述预估电池状态用于表示预估时间段之后所述电芯和电池包的状态；警报信息发送模块，用于在所述预估电池状态符合电池故障条件的情况下，发送警报信息至用户。
由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书实施例在获取到对应于电芯和电池包的数据后，根据电芯数据和电池数据对预估时间段后的电芯和电池包的状态进行预估。若预估得到的电池状态满足电池故障条件，即根据目前的状态有较大的可能性会导致电池发生故障，便发送警报信息至用户。通过上述方法，有效地利用了当前的电池数据对之后的电池状态进行预估，提前对电池可能发生的故障进行预测，而不是在电池已经故障时才根据数据检测到状态，从而有效对电池故障的情况进行规避，避免故障问题对电池的质量造成影响，保证了用户的使用体验。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书实施例一种电池数据管理方法的流程图；
图2为本说明书实施例一种电池数据管理装置的模块图。
具体实施方式
下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都应当属于本说明书保护的范围。
为了解决上述技术问题，本说明书实施例提出一种电池数据管理方法。如图1所示，所述电池数据管理方法包括以下具体实施步骤。
S110：获取电芯数据和电池数据；所述电芯数据和电池数据分别用于描述电芯和电池包的状态。
电芯是动力电池中的最小单元，主要用于储存电能，一般具有较高的能量密度。当需要电能时可以通过释放所储存的电能实现供电。但是，电芯可能因为电压、电流或温度等因素的影响而导致电芯故障，且单一电芯发生故障也可能会引起整个电池出现故障。因此，及时预防并发现电池的故障情况具有较为重要的意义。
为了掌握电芯的状态，一般需要获取电芯所产生的电芯数据。具体的，所述电芯数据，可以包括电芯温度、电芯温度、电芯充放电电流中的至少一种。通过所述电芯数据，以及预先确定的标准，可以判断电芯当前的具体状态，例如是出于故障状态或是正常状态。但是，当根据电芯数据确定电芯已经处于故障状态时，已经对电池的正常使用造成了一定的影响，因此，需要根据数据对之后的状态进行预估。
电池数据可以是用于描述电池包的状态的数据，具体的，例如可以是电池包电压、电池包温度、电池包充放电电流中的至少一种。电池包，一般是将由多个电芯所组成的模组和相应的电池管理模块组装完毕后，所得到的组件。电池包可以独立地对所包含的电芯以及其他单元进行管理。
所述电池数据和电芯数据可以是通过相应的传感设备进行采集的。例如，可以利用温度传感器实现对于温度的检测，利用电流计实现对于电流的检测。实际应用中对于获取电池数据和电芯数据的方式不做限制，在此不再赘述。
在实际应用中，所述电芯数据和电池数据可以基于多种不同的格式进行存储，例如，可以通过excel、csv/txt、测量数据格式(MDF)、控制器局域网络(CAN)中的至少一种数据格式所记载。相应的，对应的设备也可以读取并分析相应的格式的数据。具体的应用过程可以基于实际应用的需求进行设置，在此不再赘述。所述电芯数据和电池数据也可以是通过车载BMS无线终端所发送的实时数据，从而确保数据的时效性，进而适应不同场景下的数据处理。
在一些实施方式中，所得到的电芯数据和电池数据可以是时序采样数据。在存储数据时，可以根据数据的不同特点分别进行存储，例如可以利用非关系型数据库来存储部分时序采样数据，例如电芯/模组/电池包电压、温度与充放电电流，车辆行驶速度等。相应的，可以利用关系型数据库来存储时序数据的诠释资料，包括数据获取地点、数据间关联等。
在后续步骤中，还可以利用关系型数据库来存储状态估算模型和相应的样本数据，以实现模型训练和模型运用。
在一些实施方式中，被管理的电池还可以是车载电池，即用于驱动电动车的电池。相应的，在获取电芯数据和电池数据的同时，还可以获取所述电池所处的车辆对应的车辆数据。具体的，所述车辆数据包括车辆速度、车辆位置中的至少一种。相应的，在后续步骤中，预估电池状态时，可以结合车辆状态进行进一步的分析，进而在结合电池的应用条件的情况下提高预估电池状态的准确性。
在一些实施方式中，为了确保所获取到的电芯数据和电池数据的质量，还可以对所述电芯数据和/或电池数据进行预处理。预处理操作包括移除无效数据、去噪、补充缺失数据、转码中的至少一种。这些预处理操作可以有效地提高电芯数据和电池数据的质量，从而在后续的分析过程中有效对数据进行利用。
S120：根据所述电芯数据和电池数据计算预估电池状态；所述预估电池状态用于表示预估时间段之后所述电芯和电池包的状态。
在获取到电芯数据和电池数据之后，可以利用电芯数据和电池数据计算预估电池状态。所述预估电池状态用于表示预估时间段之后所述电芯和电池包的状态，即根据电池当前的状态预估之后电池的状态变化情况。所述预估时间段的长短可以根据实际应用的需求进行设置，例如可以是30秒、一分钟、五分钟等。实际情况中可以根据预估时间长度和预估精度的需求综合确定所述预估时间段的大小，在此不再赘述。
在一些实施方式中，可以利用状态估算模型来计算预估电池状态。所述状态估算模型可以是用于对电量状态和电池状态进行估算的神经网络模型，包括了输入、输出的维度，隐藏层个数，各个权重，及其所对应训练与验证时序数据。所述神经网络模型可以是由工程师预先构建后，再基于标注有电池状态的电池数据和电芯数据进行训练所得到的模型。利用所述神经网络模型可以基于电池当前的状态模拟之后电池可能的演变状态。具体所设计的模型可以基于实际应用的需求进行设置和调整，对此不做限制。
在一些实施方式中，获取所述状态估算模型，可以是先构建电池系统仿真环境，其中包含有常用数值解算器，如龙格－库塔法(Runge-Kutta methods)，常见电池物理模型如电阻-电容(RC)电路模型。实际应用中也可以根据需求选取其他数值解算器。之后，获取样本电池数据；所述样本电池数据中标注有电池故障状态，即利用带有标签的数据进行有监督学习，在后续过程中对模型进行训练。最终，基于所述样本电池数据对预先构建的状态估算模型进行训练，所述状态估算模型可以是长短记忆循环神经网络模型(LSTM)等，结合所构建的电池系统仿真环境，可以用于实现电量状态(SOC)与电池健康状态(SOH)估算，以及电池故障的诊断与预警。
在一些实施方式中，为了保证计算性能可以处理上述情况，在获取到所述电池数据和电芯数据后，可以是将这些数据发送至数据处理设备进行处理。
所述数据处理设备可以是存储有一定的数据，并对数据进行分析处理的设备。例如，所述数据处理设备能够基于大数据进行计算，并提供相应的云服务，即所述数据处理设备为云计算设备。优选的，所述数据处理设备与所述电池管理设备之间的通信为无线通信，从而保障这两个设备之间通信的稳定性。
相应的，为了实现与数据处理设备之间的通信，所述电池管理设备上可以设置有相应的数据传输模块。优选的，所述数据传输模块可以发射无线信号至数据处理设备，从而与数据处理设备之间进行通信。相应的，所述数据传输模块也可以用于接收数据处理设备所发出的无线信号。实际应用中，所述数据传输模块也可以是通过有线的方式进行数据传输，对此不做限制。
在一些实施方式中，所述数据传输模块还用于接收更新参数和更新代码。所述更新参数和更新代码用于对电池管理设备的程序代码进行更新，从而能够方便快捷地实现电池管理设备自身的版本升级，优化设备的处理能力。
所述数据处理设备中可以存储有上述神经网络模型，用于针对数据获取相应的计算结果。相应的，所述数据处理设备还可以基于大数据，获取对应于其他电池管理情况的样本数据，从而利用这些所获取的样本数据进行对模型进行训练或优化，实现更好的管理效果。
S130：在所述预估电池状态符合电池故障条件的情况下，发送警报信息至用户。
在获取到所述预估电池状态后，可以将所述预估电池状态与电池故障条件进行比对。所述电池故障条件可以是用于判断电池是否发生故障的具体数值情况。
在一些实施方式中，所述电池故障条件可以是电池过压故障条件、电池欠压故障条件、电池过温故障条件、电池过流故障条件、电池电量过低条件、电池功率不足条件中的至少一个。电池过压故障条件可以用于限制电池电压过大时的电压值；电池欠压故障条件可以用于限制电池电压过小时的电压值；电压过温故障条件可以用于限制电压温度过高时的温度值；电压过流故障条件可以用于限制电流过大时的电流值；电池电量过低条件可以用于限定电池剩余电量过小时电量值，电池功率不足条件可以用于限定电池输出功率过小时对应的功率大小。
若所述预估电池状态的某一数值满足了任一电池故障条件的定义，则可以认定在一定时间段后电池可能会出现故障，因此需要对用户进行提醒，发送警报信息至用户。
所述警报信息即用于通知用户电池当前状态不佳，可能会出现故障，以使用户停止使用电池并检查电池的状态。所述用户可以是电池的使用者，例如当电池为车载电池时，所述用户可以是对应车辆的驾驶员；所述用户也可以是对电池数据进行管理的人员，例如可以是统一管理电池数据的数据中心的操作人员。具体发送对象的情况可以基于实际应用的需求进行设置，对此不做限制。
在一些实施方式中，发送警报信息至用户，可以是将预估电池状态对应的结果报告通过电子邮件的形式发送至用户。所述结果报告中可以说明该电池有较高可能性会出现故障，以提醒用户注意。发送警报信息至用户也可以是将预估电池状态对应的数据通过可视化界面的形式展示给用户，例如在所述车辆的显示屏上展示相应的数据，以使驾驶员了解电池当前的状态。实际应用中也可以采用其他方式发送警报信息至用户，对此不做限制，在此不再赘述。
用户在接收到所述警报信息之后，可以基于所述警报信息实现对电池故障的排查。例如在反馈电池电量过低的情况下，用户可以及时对电池进行充电。在电池的温度过高时，用户可以及时停止使用电池，避免电池温度继续升高。对于部分较为简单的故障问题也可以是由相应的电池管理设备基于预设指令直接进行处理，对故障进行排查。实际应用中可以根据具体情况对相应的故障问题进行处理，并不限于上述示例，在此不再赘述。
在一些实施方式中，在所述预估电池状态是由数据处理设备所计算得到的情况下，所述警报信息也可以是由所述数据处理设备发送给用户，以对用户进行告警。由于数据处理设备的通信能力一般优于电池所附带的管理系统，使得用户能够更快地获取到相应的告警情况，从而及时对电池的相应问题进行处理。
通过上述实施例的介绍可以看出，所述方法在获取到对应于电芯和电池包的数据后，根据电芯数据和电池数据对预估时间段后的电芯和电池包的状态进行预估。若预估得到的电池状态满足电池故障条件，即根据目前的状态有较大的可能性会导致电池发生故障，便发送警报信息至用户。通过上述方法，有效地利用了当前的电池数据对之后的电池状态进行预估，提前对电池可能发生的故障进行预测，而不是在电池已经故障时才根据数据检测到状态，从而有效对电池故障的情况进行规避，避免故障问题对电池的质量造成影响，保证了用户的使用体验。
基于上述电池数据管理方法，介绍本说明书一种电池数据管理装置。如图2所示，所述电池数据管理装置包括以下模块。
数据获取模块210，用于获取电芯数据和电池数据；所述电芯数据和电池数据分别用于描述电芯和电池包的状态。
电池状态预估模块220，用于根据所述电芯数据和电池数据计算预估电池状态；所述预估电池状态用于表示预估时间段之后所述电芯和电池包的状态。
警报信息发送模块230，用于在所述预估电池状态符合电池故障条件的情况下，发送警报信息至用户。
基于上述电池数据管理方法，本说明书实施例还提出一种电池数据管理设备。所述电池数据管理设备可以包括存储器和处理器。
在本实施例中，所述存储器可以按任何适当的方式实现。例如，所述存储器可以为只读存储器、机械硬盘、固态硬盘、或U盘等。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。
在本实施例中，所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。所述处理器可以执行所述计算机程序指令实现以下步骤：获取电芯数据和电池数据；所述电芯数据和电池数据分别用于描述电芯和电池包的状态；根据所述电芯数据和电池数据计算预估电池状态；所述预估电池状态用于表示预估时间段之后所述电芯和电池包的状态；在所述预估电池状态符合电池故障条件的情况下，发送警报信息至用户。
虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
本申请是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电池数据管理方法，其特征在于，包括：
获取电芯数据和电池数据；所述电芯数据和电池数据分别用于描述电芯和电池包的状态；
根据所述电芯数据和电池数据计算预估电池状态；所述预估电池状态用于表示预估时间段之后所述电芯和电池包的状态；
在所述预估电池状态符合电池故障条件的情况下，发送警报信息至用户。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池包括车载电池；所述获取电芯数据和电池数据，包括：
获取电芯数据、电池数据和车辆数据；所述车辆数据包括车辆速度、车辆位置中的至少一种；
相应的，所述根据所述电芯数据和电池数据计算预估电池状态，包括：
根据所述电芯数据、电池数据和车辆数据计算预估电池状态。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电芯数据，包括电芯温度、电芯电压、电芯充放电电流中的至少一种；
所述电池数据，包括电池包电压、电池包温度、电池包充放电电流中的至少一种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电芯数据和/或电池数据包括通过excel、csv/txt、测量数据格式(MDF)、控制器局域网络(CAN)中的至少一种数据格式所记载的数据，或，通过车载BMS无线终端所发送的实时数据。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电芯数据和电池数据之后，还包括：
对所述电芯数据和/或电池数据进行预处理；所述预处理包括移除无效数据、去噪、补充缺失数据、转码中的至少一种。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电芯数据和电池数据计算预估电池状态，包括：
基于所述电芯数据和电池数据，利用状态估算模型计算预估电池状态；所述状态估算模型包括用于电量状态和电池状态估算的神经网络模型。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述状态估算模型通过以下方式获取：
构建电池系统仿真环境；所述电池系统仿真环境中包括数值解算器和/或电池物理模型；
获取样本电池数据；所述样本电池数据中标注有电池故障状态；
基于所述样本电池数据对预先构建的状态估算模型进行训练。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池故障条件包括电池过压故障条件、电池欠压故障条件、电池过温故障条件、电池过流故障条件、电池电量过低条件、电池功率不足条件中的至少一个。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送警报信息至用户，包括：
将预估电池状态对应的结果报告通过电子邮件发送至用户，和/或，
将所述预估电池状态对应的数据通过可视化界面展示给用户。
10.一种电池数据管理装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取电芯数据和电池数据；所述电芯数据和电池数据分别用于描述电芯和电池包的状态；
电池状态预估模块，用于根据所述电芯数据和电池数据计算预估电池状态；所述预估电池状态用于表示预估时间段之后所述电芯和电池包的状态；
警报信息发送模块，用于在所述预估电池状态符合电池故障条件的情况下，发送警报信息至用户。
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