CN114927774A - 一种实时监测具自修复的混合电池组系统 - Google Patents

一种实时监测具自修复的混合电池组系统 Download PDF

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CN114927774A CN202210407058.2A CN202210407058A CN114927774A CN 114927774 A CN114927774 A CN 114927774A CN 202210407058 A CN202210407058 A CN 202210407058A CN 114927774 A CN114927774 A CN 114927774A
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Abstract

本发明公开一种实时监测具自修复的混合电池组系统，包括电池参数采集模块、参数分析模块、电量干扰分析模块、电量建模构建模块、修复服务管理平台、参数修复执行模块和预警显示模块。通过对混合电池组中各单体电池的温度、电压以及是否鼓包信息进行实时监测，能够及时对电池进行管控，避免电池发生损坏，提高混合电池组在使用过程中的安全性和耐用程度，并能根据各单体电池的剩余电量进行最优调控分配，实现对混合电池组中的各单体电池的电量调配，以保证各单体电池的电量输出达到均衡，提高了混合电池组中各单体电池可使用的电量，提高了混合电池组的整体放电容量以及各单体电池组的容量利用率。

Description

一种实时监测具自修复的混合电池组系统
技术领域
本发明属于混合电池组管理技术领域，涉及到一种实时监测具自修复的混合电池组系统。
背景技术
电动汽车具有节能、几乎零排放的优点，是解决当今日益严重的能源和环境问题的重要途径，锂电池因能量密度高、循环寿命长、自放电率低等优势广泛地应用于电动汽车，由于电动汽车的工作电压在100V-500V之间，而单节锂电池的标准电压不到4V，因此需将几十节的单体电池通过串联的形式组成动力混合电池组，为电动汽车提供能量。
且现有电池组无法对电池的参数信息进行实时监测及修复，导致电池损坏概率大，使用寿命短，增大了电池的不安全性，另外，由于单体电池在制作过程中存在不一致性以及单体电池投入到电动汽车上使用的时间起点不同，导致各单体电池充放电循环次数以及温度、电压等参数不同，使得各单体电池的容量存在差异性，从而导致整个混合电池组的有效容量降低、使用寿命衰减，且由于混合电池组中各单体电池的容量不同，导致在放电过程中，电池组的放电量受电池组中剩余容量最小的单体电池决定，存在混合电池组的整体容量利用率低以及电池组的安全性低的问题，同时，现有技术在对电池组中各单体电池进行调配过程中，采用相邻单体电池进行充放电，造成能源的损耗大，无法根据各单体电池的剩余容量不同进行优化调配，最终导致电池组的可用电量损耗过多。
发明内容
本发明的目的在于提供的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，解决了背景技术中存在的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种实时监测具自修复的混合电池组系统，包括电池参数采集模块、参数分析模块、电量干扰分析模块、电量建模构建模块、修复服务管理平台、参数修复执行模块和预警显示模块；
电池参数采集模块实时检测混合电池组中各单体电池的电压、电流、电池表面温度、所在环境温度、电池是否鼓包以及单体电池的充放电循环次数，并将检测的各单体电池的电压、所在环境温度以及单体电池的充放电循环次数信息发送至电量干扰分析模块；
参数分析模块用于提取电池参数采集模块中与各单体电池形成闭合回路中的已知电阻对应的负载电压
Figure 393337DEST_PATH_IMAGE001
、由该单体电池与该已知电阻形成闭合回路的开路电压
Figure 513740DEST_PATH_IMAGE002
以及流过已知电阻的电流，通过负载电压、开路电压以及流过已知电阻的电流分析出该单体电池的内阻数值；
电量干扰分析模块用于接收电池参数采集模块发送的混合电池组中各单体电池的电压、所在环境温度以及充放电循环次数，提取参数分析模块分析的各单体电池的内阻数值Rx，采用温度补偿公式分析出温度对电池容量的干扰补偿系数，并对各单体电池的实时电压、充放电循环次数以及电池的内阻数值进行分析，获得电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数；
电量模型构建模块用于提取电量干扰分析模块获得的温度对电池容量的温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数，对温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数代入电池电量模型获得当前温度下的各单体电池的剩余电量，并对模型获得的各单体电池的剩余电量进行电量校准处理；
修复服务管理平台用于提取电池参数采集模块中的各单体电池表面温度、各单体电池的电压、各单体电池表面是否鼓包信息以及提取电量模型构建模块校准后的混合电池组中各单体电池的剩余电量，分别对各单体电池的待检验参数信息进行是否修复判断，若需进行修复，筛选出待修复的单体电池编号，并将发送各待检验参数所对应的修复控制指令以及待修复的单体电池编号至参数修复执行模块；
参数修复执行模块用于获取运行参数判断模块发送的各待检验参数所对应的修复控制指令以及单体电池编号信息，按照修复控制指令对该单体电池编号下的单体电池进行修复执行控制（控制附图1中与该单体电池编号相连的继电器断开或闭合），直至该单体电池编号对应的单体电池修复完工，且修复完工后的该单体电池继续投入使用；
预警显示模块用于显示各单体电池所在的环境温度、充放电循环次数以及各单体电池的剩余电量。
优选地，还包括电量调控分配模块，所述电量调控分配模块用于获取混合电池组中各单体电池校准后的剩余电量，对各单体电池的剩余电量进行分析，得到各单体电池的剩余电量偏移量，并将各单体电池的剩余电量偏移量分别与第一阈值和第二阈值进行对比，筛选出大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池，对大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池进行剩余电量的最优调控分配；
优选地，各单体电池的内阻计算公式
Figure 559057DEST_PATH_IMAGE003
,
Figure 282162DEST_PATH_IMAGE004
为第x个单体电池所对应的内阻，
Figure 362113DEST_PATH_IMAGE001
为与第x个单体电池形成回路的已知电阻所对应的负载电压，
Figure 387838DEST_PATH_IMAGE002
为第x个单体电池所在回路对应的开路电压，x取值1,2,...,p,p为混合电池组中单体电池的总数量。
优选地，所述温度补偿公式为
Figure 920451DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 447247DEST_PATH_IMAGE006
为补偿比例常数，取值0.0127，T为当前环境中的实际温度。
优选地，所述电池综合耐用损耗系数的计算公式
Figure 584967DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 843910DEST_PATH_IMAGE008
表示为第x个单体电池的电压升高速率平均变动比例系数，
Figure 926136DEST_PATH_IMAGE009
为第x个单体电池的内阻平均变动比例系数，
Figure 928727DEST_PATH_IMAGE010
为第x个单体电池的当前充放电循环次数与该单体电池允许的最大充放电循环次数的比值；
Figure 655374DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 350798DEST_PATH_IMAGE012
，c为对同一单体电池的抽取检测的次数，
Figure 920320DEST_PATH_IMAGE013
表示为第x个单体电池在第c次固定时间段内平均电压升高速率，
Figure 664285DEST_PATH_IMAGE014
表示为第x个单体电池进行第c次固定时间段检测内的平均内阻。
优选地，所述电池电量模型为
Figure 573335DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 501977DEST_PATH_IMAGE016
为第x个单体电池对应的剩余电量，
Figure 434161DEST_PATH_IMAGE017
为第x个单体电池对应的额定容量，
Figure 106450DEST_PATH_IMAGE018
为环境温度对电池电量影响的权重比例系数，
Figure 870007DEST_PATH_IMAGE019
为环境温度T对第x个单体电池的电池容量的干扰补偿系数，
Figure 844916DEST_PATH_IMAGE020
为第x个单体电池受电池自身参数的综合耐用损耗系数。
优选地，所述电量模型构建模块对电池电量模型获得的各单体电池的剩余电量进行校准，校准的方法如下：
步骤W1、获得当前温度下的各单体电池的剩余电量；
步骤W2、以恒定电流
Figure 61134DEST_PATH_IMAGE021
进行放电；
步骤W3、统计各单体电池在放电过程中的环境温度
Figure 537115DEST_PATH_IMAGE022
并统计放电过程中处于同一环境温度
Figure 92861DEST_PATH_IMAGE022
下的单体电池放电时长
Figure 300988DEST_PATH_IMAGE023
;
步骤W4、统计混合电池组在环境温度
Figure 66819DEST_PATH_IMAGE022
下的累计总放电量
Figure 956278DEST_PATH_IMAGE025
，
Figure 694426DEST_PATH_IMAGE026
为混合电池组在环境温度
Figure 135772DEST_PATH_IMAGE022
下的放电量；
步骤W5、采用电池电量模型
Figure 326582DEST_PATH_IMAGE027
分析混合电池组中各单体电池处于环境温度
Figure 754152DEST_PATH_IMAGE022
下的剩余电量
Figure 81228DEST_PATH_IMAGE028
，并采集连续时间段内的下一环境温度
Figure 693475DEST_PATH_IMAGE029
所对应的剩余电量
Figure 574844DEST_PATH_IMAGE030
，统计出混合电池组在连续温度变化中从环境温度
Figure 868422DEST_PATH_IMAGE022
到环境温度
Figure 377901DEST_PATH_IMAGE029
的过程中混合电池组模拟放电量
Figure 833153DEST_PATH_IMAGE031
；
步骤W6、判断混合电池组实际的放电量与模拟放电量间的差值的绝对值是否大于0.015倍的混合电池组实际的放电量，若大于，则统计当前环境温度下的实际放电量与模拟放电量的电量校准系数
Figure 936238DEST_PATH_IMAGE032
，若小于，则无需对电池电量模型进行校准；
步骤W7、提取步骤W6中的电量校准系数对电池电量模型进行校准，即
Figure 95824DEST_PATH_IMAGE033
，
Figure 663071DEST_PATH_IMAGE034
为校准后的环境温度
Figure 226908DEST_PATH_IMAGE022
下第x个单体电池组的剩余电量。
优选地，所述电量调控分配模块对混合电池中各单体电池进行剩余电量调控配比，具体方法为：
步骤1、依次获取混合电池组中各单体电池的剩余电量
Figure 879606DEST_PATH_IMAGE035
以及相互串联的各单体电池的位置顺序编号，位置顺序编号分别为：1,2,...,p,i取值1至p，p为单体电池的数量；
步骤2、统计各单体电池的剩余电量偏移量
Figure 577304DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 936741DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure 999375DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE039
为编号为第i个的单体电池的剩余电量；
步骤3、筛选出各单体电池的剩余电量偏移量大于第一阈值的单体电池编号以及各单体电池的剩余电量偏移量小于第二阈值的单体电池编号，第一阈值和第二阈值互为相反数；
步骤4、提取各小于第二阈值的单体电池编号前、后m个单体电池中是否存在大于第一阈值的单体电池，若存在，则筛选出前、后m个单体电池中大于第一阈值的单体电池所对应的剩余电量偏移量与该小于第二阈值的单体电池编号所对应的剩余电量偏移量和的绝对值最小的大于第一阈值的单体单体电池编号，f取值为1、2或3，根据电池调配输送过程中电量的损耗程度，选取f的数值；
步骤5、若不存在，则m=m+1，执行步骤4，直至筛选出距小于第二阈值的单体电池编号距离最小的大于第一阈值的单体电池编号；
步骤6、重复执行步骤4和步骤5，直至小于第二阈值的单体电池均有与之相匹配的大于第一阈值的单体电池进行电量均衡分配，实现对各单体电池间的电量最优分配，降低因电量均衡配比的两电池的距离大而造成的电量损耗。
优选地，所述电量调控分配模块对剩余电量调控配比的过程中，当大于第一阈值和小于第二阈值的单体电池的数量不相同，按照小于第二阈值的各单体电池所对应的剩余电量偏移量由大到小的顺序依次对小于第二阈值的各单体电池进行电池调控配比,并执行步骤4至步骤6，直至所有的大于第一阈值的单体电池均有小于第二阈值的单体电池相匹配或小于第二阈值的单体电池均有大于第一阈值的单体电池相匹配。
本发明的有益效果：
本发明提供的具自修复的混合电池组系统，通过对混合电池组中各单体电池的温度、电压以及是否鼓包信息进行实时监测，能够及时对电池进行管控，避免电池发生损坏，提高混合电池组在使用过程中的安全性和耐用程度。
本发明通过对电池所在的环境温度进行分析以获得温度对电池容量的干扰补偿系数，且对检测的单体电池的电压、充放电循环次数以及电池内阻进行综合分析，获得电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数，以准确获得电池容量受干扰因素的综合影响程度，并将温度对电池容量的干扰补偿系数和电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数进行结合，分析出当前温度下各单体电池的剩余电量，同时对分析出的各单体电池的剩余电量进行校准，能够精准地获得单体电池的剩余电量，提高了剩余电量的精确度，为后期对各单体电池的剩余电量进行调配提供基础。
本发明通过对各单体电池的剩余电量进行最优调控分配，实现对混合电池组中的各单体电池的电量调配，以保证各单体电池的电量输出达到均衡，提高了混合电池组中各单体电池可使用的电量，且采用需调配的各单体电池的间距进行优化调控分配，减小电能的损耗，进而增加整个混合电池组内剩余电量中的可用电量，实现对电池内电量的充分利用，避免因各单体电池在使用过程中因放电深度不同而引起的老化速度有差异的问题，进而避免部分单体电池剩余电量过多而其中一单体电池剩余电量过少所造成的剩余电量多的单体电池无法继续放电，提高了混合电池组的整体放电容量以及各单体电池组的容量利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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为本发明中混合电池组中各单体电池的分布连接的示意图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种实时监测具自修复的混合电池组系统，包括电池参数采集模块、参数分析模块、电量干扰分析模块、电量建模构建模块、电量调控分配模块、修复服务管理平台、参数修复执行模块和预警显示模块。
电池参数采集模块实时检测混合电池组中各单体电池的电压、电流、电池表面温度、所在环境温度、电池是否鼓包以及单体电池的充放电循环次数，并将检测的各单体电池的电压、所在环境温度以及单体电池的充放电循环次数信息发送至电量干扰分析模块；
电池参数采集模块集温度传感器、电压传感器以及电池鼓包传感器于一体。
参数分析模块用于提取电池参数采集模块中与各单体电池形成闭合回路中的已知电阻对应的负载电压
Figure 201686DEST_PATH_IMAGE001
、由该单体电池与该已知电阻形成闭合回路的开路电压
Figure 844020DEST_PATH_IMAGE002
以及流过已知电阻的电流，通过负载电压、开路电压以及流过已知电阻的电流分析出该单体电池的内阻数值Rx，
Figure 182597DEST_PATH_IMAGE003
,
Figure 416133DEST_PATH_IMAGE004
为第x个单体电池所对应的内阻，
Figure 715527DEST_PATH_IMAGE001
为与第x个单体电池形成回路的已知电阻所对应的负载电压，
Figure 692710DEST_PATH_IMAGE002
为第x个单体电池所在回路对应的开路电压，x取值1,2,...,p,p为混合电池组中单体电池的总数量。
电量干扰分析模块用于接收电池参数采集模块发送的混合电池组中各单体电池的电压、所在环境温度以及充放电循环次数，提取参数分析模块分析的各单体电池的内阻数值Rx，采用温度补偿公式分析出温度对电池容量的干扰补偿系数，并对各单体电池的实时电压、充放电循环次数以及电池的内阻数值进行分析，获得电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数。
其中，温度补偿公式为
Figure 151373DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 493493DEST_PATH_IMAGE006
为补偿比例常数，取值0.0127，T为当前环境中的实际温度。
其中，电池综合耐用损耗系数的计算公式
Figure 342500DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 920112DEST_PATH_IMAGE008
表示为第x个单体电池的电压升高速率平均变动比例系数，
Figure 170965DEST_PATH_IMAGE009
为第x个单体电池的内阻平均变动比例系数，
Figure 683986DEST_PATH_IMAGE010
为第x个单体电池的当前充放电循环次数与该单体电池允许的最大充放电循环次数的比值；
Figure 20289DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 401592DEST_PATH_IMAGE012
，c为对同一单体电池的抽取检测的次数，
Figure 710214DEST_PATH_IMAGE013
表示为第x个单体电池在第c次固定时间段内平均电压升高速率，
Figure 456453DEST_PATH_IMAGE014
表示为第x个单体电池进行第c次固定时间段检测内的平均内阻。
假使混合电池组中各单体电池投入使用的时间相同，进而各单体电池的充放电循环次数相同，同一混合电池组中各单体电池的综合耐用损耗系数不同受到单体电池充电过程中电压升高速率以及电池内阻数值不同的影响，但是，对于现实生活中混合电池组中各单体电池的投入使用时间可能不同，进而导致各单体电池的充放电循环次数不同，为了准确获取电池综合耐用损耗系数，需结合充电过程中电压升高速率、电池内阻以及充放电循环次数进行综合分析，以准确获得电池容量受干扰因素的综合影响程度。
电量模型构建模块用于提取电量干扰分析模块获得的温度对电池容量的温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数，对温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数代入电池电量模型获得当前温度下的各单体电池的剩余电量，并对模型获得的各单体电池的剩余电量进行电量校准处理。
所述电池电量模型为
Figure 76790DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 199467DEST_PATH_IMAGE016
为第x个单体电池对应的剩余电量，
Figure 97016DEST_PATH_IMAGE017
为第x个单体电池对应的额定容量，
Figure 14156DEST_PATH_IMAGE018
为环境温度对电池电量影响的权重比例系数，
Figure 652948DEST_PATH_IMAGE019
为环境温度T对第x个单体电池的电池容量的干扰补偿系数，
Figure 251419DEST_PATH_IMAGE020
为第x个单体电池受电池自身参数的综合耐用损耗系数。
所述电量模型构建模块对电池电量模型获得的各单体电池的剩余电量进行校准，校准的方法如下：
步骤W1、获得当前温度下的各单体电池的剩余电量；
步骤W2、以恒定电流
Figure 65792DEST_PATH_IMAGE021
进行放电；
步骤W3、统计各单体电池在放电过程中的环境温度
Figure 481729DEST_PATH_IMAGE022
并统计放电过程中处于同一环境温度
Figure 14342DEST_PATH_IMAGE022
下的单体电池放电时长
Figure 416504DEST_PATH_IMAGE023
;
步骤W4、统计混合电池组在环境温度
Figure 413279DEST_PATH_IMAGE022
下的累计总放电量
Figure DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure 141064DEST_PATH_IMAGE026
为混合电池组在环境温度
Figure 160972DEST_PATH_IMAGE022
下的放电量；
步骤W5、采用电池电量模型
Figure 225880DEST_PATH_IMAGE027
分析混合电池组中各单体电池处于环境温度
Figure 218107DEST_PATH_IMAGE022
下的剩余电量
Figure 913531DEST_PATH_IMAGE028
，并采集连续时间段内的下一环境温度
Figure 217473DEST_PATH_IMAGE029
所对应的剩余电量
Figure 227017DEST_PATH_IMAGE030
，统计出混合电池组在连续温度变化中从环境温度
Figure 136068DEST_PATH_IMAGE022
到环境温度
Figure 799130DEST_PATH_IMAGE029
的过程中混合电池组模拟放电量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE041
；
步骤W6、判断混合电池组实际的放电量与模拟放电量间的差值的绝对值是否大于0.015倍的混合电池组实际的放电量，若大于，则统计当前环境温度下的实际放电量与模拟放电量的电量校准系数
Figure 996893DEST_PATH_IMAGE032
，若小于，则无需对电池电量模型进行校准；
步骤W7、提取步骤W6中的电量校准系数对电池电量模型进行校准，即
Figure 341287DEST_PATH_IMAGE033
，
Figure 167160DEST_PATH_IMAGE034
为校准后的环境温度
Figure 938807DEST_PATH_IMAGE022
下第x个单体电池组的剩余电量。
采用电池电量模型统计出某一连续温度下的固定环境温度内混合电池模拟放电量与混合电池组实际放电量进行对比，以获取电池电量模型与实际电池剩余电量的误差情况，进而便于根据实际放电量与模拟放电量间的关联分析出对电池电量模型的电量校准系数，以完成对电池电量模型的校准，使得电池电量模型计算出的混合电池组中各单体电池剩余电量的准确度更高。
电量调控分配模块用于获取混合电池组中各单体电池校准后的剩余电量，对各单体电池的剩余电量进行分析，得到各单体电池的剩余电量偏移量，并将各单体电池的剩余电量偏移量分别与第一阈值和第二阈值进行对比，筛选出大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池，对大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池进行剩余电量的最优调控分配，实现对混合电池组中的各单体电池的电量调配，以保证各单体电池的电量输出达到均衡，提高了混合电池组中各单体电池可使用的电量，且采用需调配的各单体电池的间距进行优化调控分配，减小电能的损耗，进而增加整个混合电池组内剩余电量中的可用电量，实现对电池内电量的充分利用，避免因部分单体电池剩余电量过多而其中一单体电池剩余电量过少所造成的剩余电量多的单体电池无法继续放电。
当混合电池组中各单体电池放电完全后，用恒定电流以串联充电的方式对混合电池组中的各单体电池进行充电，直至混合电池组中所有单体电池的剩余容量均达到100%时结束充电。
电量调控分配模块对混合电池中各单体电池进行剩余电量调控配比，具体方法为：
步骤1、依次获取混合电池组中各单体电池的剩余电量
Figure 623867DEST_PATH_IMAGE035
以及相互串联的各单体电池的位置顺序编号，位置顺序编号分别为：1,2,...,p,i取值1至p，p为单体电池的数量；
步骤2、统计各单体电池的剩余电量偏移量
Figure 834268DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 452331DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure 863721DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure 629552DEST_PATH_IMAGE039
为编号为第i个的单体电池的剩余电量；
步骤3、筛选出各单体电池的剩余电量偏移量大于第一阈值的单体电池编号以及各单体电池的剩余电量偏移量小于第二阈值的单体电池编号，第一阈值和第二阈值互为相反数；
步骤4、提取各小于第二阈值的单体电池编号前、后m个单体电池中是否存在大于第一阈值的单体电池，若存在，则筛选出前、后m个单体电池中大于第一阈值的单体电池所对应的剩余电量偏移量与该小于第二阈值的单体电池编号所对应的剩余电量偏移量和的绝对值最小的大于第一阈值的单体单体电池编号，f取值为1、2或3，根据电池调配输送过程中电量的损耗程度，选取f的数值；
步骤5、若不存在，则m=m+1，执行步骤4，直至筛选出距小于第二阈值的单体电池编号距离最小的大于第一阈值的单体电池编号；
步骤6、重复执行步骤4和步骤5，直至小于第二阈值的单体电池均有与之相匹配的大于第一阈值的单体电池进行电量均衡分配，实现对各单体电池间的电量最优分配，降低因电量均衡配比的两电池的距离大而造成的电量损耗；
步骤7、判断大于第一阈值和小于第二阈值的单体电池的数量是否相同，若不同，则按照小于第二阈值的各单体电池所对应的剩余电量偏移量由大到小的顺序依次对小于第二阈值的各单体电池进行电池调控配比,并具体执行步骤4至步骤6，直至所有的大于第一阈值的单体电池均有小于第二阈值的单体电池相匹配或小于第二阈值的单体电池均有大于第一阈值的单体电池相匹配。
通过对大于第一阈值和小于第二阈值的各单体电池按照剩余电量偏移量和的绝对值最小的方式将大于第一阈值的单体电池内的剩余电量和小于第二阈值的单体电池内的剩余电量进行均衡分配，实现对各单体电池间剩余电量分配的最优化，避免因多次将大于第一阈值的单体电池内的电量分配至多个小于第二阈值的各单体电池所造成的电量损耗，大大提到了各单体电池内剩余电量的分配合理性，避免相互串联的各单体电池中因其中一单体电池剩余电量的限制造成混合电池组中其他单体电池的电量无法释放的问题，提高了混合电池组的整体放电容量以及各单体电池组的容量利用率。
修复服务管理平台用于提取电池参数采集模块中的各单体电池表面温度、各单体电池的电压、各单体电池表面是否鼓包信息以及提取电量模型构建模块校准后的混合电池组中各单体电池的剩余电量，分别对各单体电池的待检验参数信息进行是否修复判断，若需进行修复，筛选出待修复的单体电池编号，并将发送各待检验参数所对应的修复控制指令以及待修复的单体电池编号至参数修复执行模块。
其中，待检验参数信息包括各单体电池表面温度、电压、电池表面是否鼓包以及电池剩余电量等。
具体，运行参数判断模块判断各单体电池的表面温度是否大于设定的待修复温度阈值，若大于设定的温度阈值，则提取电池表面达到当前温度的前r时刻的温度数值，分析电池表面温度上升速率，电池表面上升速率等于当前电池表面温度与前r时刻的电池表面温度间的差值与时间r的比值，则根据温度上升速率筛选与之相互映射的风扇速度所对应的风速修复控制指令，发送风速修复控制指令以及该单体电池的表面温度大于设定的待修复温度阈值的单体电池编号发送至参数修复执行模块。
判断各单体电池在充电状态下的电压是否大于充电截止电压，若大于充电截止电压，筛选出大于充电截止电压的单体电池编号，并发送停止充电修复指令以及单体电池编号至参数修复执行模块，若处于放电状态，则判断各单体电池在放电状态下的电压是否小于放电截止电压，若小于放电截止电压，筛选出小于放电截止电压的单体电池编号，并发送停止放电修复指令以及需修复单体电池的编号至参数修复执行模块。
判断各单体电池表面是否鼓包，若鼓包，筛选出鼓包的电池编号，并发送电池断开控制指令以及发生鼓包的单体电池编号至参数修复执行模块，使得对发生鼓包的单体电池进行断开，直至该单体电池表面鼓包消失，则对修复后的单体电池重新连接。
判断混合电池组中各单体电池的剩余电量是否小于设定的电量下限值，若剩余电量小于设定的电量下限值，筛选出剩余电量小于设定的电量下限值的电池编号，并发送充电控制指令以及需充电的单体电池编号至参数修复执行模块。
参数修复执行模块用于获取运行参数判断模块发送的各待检验参数所对应的修复控制指令以及单体电池编号信息，按照修复控制指令对该单体电池编号下的单体电池进行修复执行控制（控制附图1中与该单体电池编号相连的继电器断开或闭合），直至该单体电池编号对应的单体电池修复完工，且修复完工后的该单体电池继续投入使用，提高了混合电池组中各单体电池的使用寿命和安全性，能够准确对混合电池组中各单体电池的异常情况进行自动修复，使得混合电池组的安全性得到提高，有效地提高了混合电池组的耐用程度。
当接收到风速修复控制指令以及该单体电池的表面温度大于设定的待修复温度阈值的单体电池编号时，根据风速修复控制指令控制风扇的风速，以对该编号下的单体电池进行降温。
当混合电池组放电过程中，分别将继电器K21,K22,...,K2x,...,K1闭合，当接收到停止充电修复指令以及单体电池编号时，控制该单体电池编号所在回路中的K1x断开，K2x闭合，能够预防电池过充或过放。
当接收到电池断开控制指令以及发生鼓包的单体电池编号时，控制该单体电池编号所在回路中的K1x断开，K2x闭合。
当接收到充电控制指令以及需充电的单体电池编号时，控制该单体电池编号所在回路中的K1x闭合，K2x断开。
预警显示模块用于显示各单体电池所在的环境温度、充放电循环次数以及各单体电池的剩余电量。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：包括电池参数采集模块、参数分析模块、电量干扰分析模块、电量建模构建模块、修复服务管理平台、参数修复执行模块和预警显示模块；
电池参数采集模块实时检测混合电池组中各单体电池的电压、电流、电池表面温度、所在环境温度、电池是否鼓包以及单体电池的充放电循环次数，并将检测的各单体电池的电压、所在环境温度以及单体电池的充放电循环次数信息发送至电量干扰分析模块；
参数分析模块用于提取电池参数采集模块中与各单体电池形成闭合回路中的已知电阻对应的负载电压
Figure 70370DEST_PATH_IMAGE001
、由该单体电池与该已知电阻形成闭合回路的开路电压
Figure 721931DEST_PATH_IMAGE002
以及流过已知电阻的电流，通过负载电压、开路电压以及流过已知电阻的电流分析出该单体电池的内阻数值；
电量干扰分析模块用于接收电池参数采集模块发送的混合电池组中各单体电池的电压、所在环境温度以及充放电循环次数，提取参数分析模块分析的各单体电池的内阻数值Rx，采用温度补偿公式分析出温度对电池容量的干扰补偿系数，并对各单体电池的实时电压、充放电循环次数以及电池的内阻数值进行分析，获得电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数；
电量模型构建模块用于提取电量干扰分析模块获得的温度对电池容量的温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数，对温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数代入电池电量模型获得当前温度下的各单体电池的剩余电量，并对模型获得的各单体电池的剩余电量进行电量校准处理；
修复服务管理平台用于提取电池参数采集模块中的各单体电池表面温度、各单体电池的电压、各单体电池表面是否鼓包信息以及提取电量模型构建模块校准后的混合电池组中各单体电池的剩余电量，分别对各单体电池的待检验参数信息进行是否修复判断，若需进行修复，筛选出待修复的单体电池编号，并将发送各待检验参数所对应的修复控制指令以及待修复的单体电池编号至参数修复执行模块；
参数修复执行模块用于获取运行参数判断模块发送的各待检验参数所对应的修复控制指令以及单体电池编号信息，按照修复控制指令对该单体电池编号下的单体电池进行修复执行控制（控制附图1中与该单体电池编号相连的继电器断开或闭合），直至该单体电池编号对应的单体电池修复完工，且修复完工后的该单体电池继续投入使用；
预警显示模块用于显示各单体电池所在的环境温度、充放电循环次数以及各单体电池的剩余电量。
2.根据权利要求1所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：还包括电量调控分配模块，所述电量调控分配模块用于获取混合电池组中各单体电池校准后的剩余电量，对各单体电池的剩余电量进行分析，得到各单体电池的剩余电量偏移量，并将各单体电池的剩余电量偏移量分别与第一阈值和第二阈值进行对比，筛选出大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池，对大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池进行剩余电量的最优调控分配。
3.根据权利要求2所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：各单体电池的内阻计算公式
Figure 298406DEST_PATH_IMAGE003
,
Figure 428036DEST_PATH_IMAGE004
为第x个单体电池所对应的内阻，
Figure 163780DEST_PATH_IMAGE001
为与第x个单体电池形成回路的已知电阻所对应的负载电压，
Figure 720663DEST_PATH_IMAGE002
为第x个单体电池所在回路对应的开路电压，x取值1,2,...,p,p为混合电池组中单体电池的总数量。
4.根据权利要求3所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：所述温度补偿公式为
Figure 784434DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 717755DEST_PATH_IMAGE006
为补偿比例常数，取值0.0127，T为当前环境中的实际温度。
5.根据权利要求4所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：所述电池综合耐用损耗系数的计算公式
Figure 58737DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 583260DEST_PATH_IMAGE009
表示为第x个单体电池的电压升高速率平均变动比例系数，
Figure 72010DEST_PATH_IMAGE010
为第x个单体电池的内阻平均变动比例系数，
Figure 730393DEST_PATH_IMAGE011
为第x个单体电池的当前充放电循环次数与该单体电池允许的最大充放电循环次数的比值；
Figure 988199DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 214781DEST_PATH_IMAGE013
，c为对同一单体电池的抽取检测的次数，
Figure 190827DEST_PATH_IMAGE014
表示为第x个单体电池在第c次固定时间段内平均电压升高速率，
Figure 138055DEST_PATH_IMAGE015
表示为第x个单体电池进行第c次固定时间段检测内的平均内阻。
6.根据权利要求5所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：所述电池电量模型为
Figure 515947DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 647851DEST_PATH_IMAGE017
为第x个单体电池对应的剩余电量，
Figure 111193DEST_PATH_IMAGE018
为第x个单体电池对应的额定容量，
Figure 845800DEST_PATH_IMAGE019
为环境温度对电池电量影响的权重比例系数，
Figure 140515DEST_PATH_IMAGE020
为环境温度T对第x个单体电池的电池容量的干扰补偿系数，
Figure 646582DEST_PATH_IMAGE021
为第x个单体电池受电池自身参数的综合耐用损耗系数。
7.根据权利要求6所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：所述电量模型构建模块对电池电量模型获得的各单体电池的剩余电量进行校准，校准的方法如下：
步骤W1、获得当前温度下的各单体电池的剩余电量；
步骤W2、以恒定电流
Figure 269325DEST_PATH_IMAGE022
进行放电；
步骤W3、统计各单体电池在放电过程中的环境温度
Figure 886251DEST_PATH_IMAGE023
并统计放电过程中处于同一环境温度
Figure 35473DEST_PATH_IMAGE023
下的单体电池放电时长
Figure 712442DEST_PATH_IMAGE024
;
步骤W4、统计混合电池组在环境温度
Figure 71748DEST_PATH_IMAGE023
下的累计总放电量
Figure 226785DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 496093DEST_PATH_IMAGE027
为混合电池组在环境温度
Figure 16067DEST_PATH_IMAGE023
下的放电量；
步骤W5、采用电池电量模型
Figure 675718DEST_PATH_IMAGE028
分析混合电池组中各单体电池处于环境温度
Figure 696764DEST_PATH_IMAGE023
下的剩余电量
Figure 492682DEST_PATH_IMAGE029
，并采集连续时间段内的下一环境温度
Figure 698404DEST_PATH_IMAGE030
所对应的剩余电量
Figure 845352DEST_PATH_IMAGE031
，统计出混合电池组在连续温度变化中从环境温度
Figure 670088DEST_PATH_IMAGE023
到环境温度
Figure 586091DEST_PATH_IMAGE030
的过程中混合电池组模拟放电量
Figure 182289DEST_PATH_IMAGE032
；
步骤W6、判断混合电池组实际的放电量与模拟放电量间的差值的绝对值是否大于0.015倍的混合电池组实际的放电量，若大于，则统计当前环境温度下的实际放电量与模拟放电量的电量校准系数
Figure 534642DEST_PATH_IMAGE033
，若小于，则无需对电池电量模型进行校准；
步骤W7、提取步骤W6中的电量校准系数对电池电量模型进行校准，即
Figure 631911DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure 668000DEST_PATH_IMAGE035
为校准后的环境温度
Figure 700678DEST_PATH_IMAGE023
下第x个单体电池组的剩余电量。
8.根据权利要求7所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：所述电量调控分配模块对混合电池中各单体电池进行剩余电量调控配比，具体方法为：
步骤1、依次获取混合电池组中各单体电池的剩余电量
Figure 822218DEST_PATH_IMAGE036
以及相互串联的各单体电池的位置顺序编号，位置顺序编号分别为：1,2,...,p,i取值1至p，p为单体电池的数量；
步骤2、统计各单体电池的剩余电量偏移量
Figure 988757DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
为编号为第i个的单体电池的剩余电量；
步骤3、筛选出各单体电池的剩余电量偏移量大于第一阈值的单体电池编号以及各单体电池的剩余电量偏移量小于第二阈值的单体电池编号，第一阈值和第二阈值互为相反数；
步骤4、提取各小于第二阈值的单体电池编号前、后m个单体电池中是否存在大于第一阈值的单体电池，若存在，则筛选出前、后m个单体电池中大于第一阈值的单体电池所对应的剩余电量偏移量与该小于第二阈值的单体电池编号所对应的剩余电量偏移量和的绝对值最小的大于第一阈值的单体单体电池编号，f取值为1、2或3，根据电池调配输送过程中电量的损耗程度，选取f的数值；
步骤5、若不存在，则m=m+1，执行步骤4，直至筛选出距小于第二阈值的单体电池编号距离最小的大于第一阈值的单体电池编号；
步骤6、重复执行步骤4和步骤5，直至小于第二阈值的单体电池均有与之相匹配的大于第一阈值的单体电池进行电量均衡分配，实现对各单体电池间的电量最优分配，降低因电量均衡配比的两电池的距离大而造成的电量损耗。
9.根据权利要求8所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：所述电量调控分配模块对剩余电量调控配比的过程中，当大于第一阈值和小于第二阈值的单体电池的数量不相同，按照小于第二阈值的各单体电池所对应的剩余电量偏移量由大到小的顺序依次对小于第二阈值的各单体电池进行电池调控配比,并执行步骤4至步骤6，直至所有的大于第一阈值的单体电池均有小于第二阈值的单体电池相匹配或小于第二阈值的单体电池均有大于第一阈值的单体电池相匹配。
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Address after: 518000, Building A, No. 7 Xiusheng 1st Road, Xiuxin Community, Kengzi Street, Pingshan District, Shenzhen City, Guangdong Province, China

Patentee after: Shenzhen Hailei New Energy Co.,Ltd.

Country or region after: Zhong Guo

Address before: 518000 buildings 101, a and B, No. 7, Baodong Road, xiuxin community, Kengzi street, Pingshan District, Shenzhen, Guangdong

Patentee before: SHENZHEN HAILEI NEW ENERGY Co.,Ltd.

Country or region before: Zhong Guo