CN116505105A - 基于并联模块的蓄电池在线管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，应用于由多节单体蓄电池构成的蓄电池组中，包括：设置并联模块一对一与每节单体蓄电池连接，根据并联模块对每节单体蓄电池进行充放电管理、在线核容以及内阻检测，并获取每节单体蓄电池的电池数据；根据充放电管理结果、在线核容结果、内阻检测结果以及电池数据跟踪判断每一单体蓄电池与蓄电池组中其他单体蓄电池性能的一致性，确定异常点，发出异常点警报。
Description
技术领域
本发明涉及电池智能管理技术领域，尤其涉及一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法。
背景技术
传统的直流系统的蓄电池采用串联方式，一节电池损坏就会导致整个系统，而传统的蓄电池在线管理，一是另加硬件电路，会导致接线增加，且成本增加；二是经过数据采集上传监控，由监控控制，且大多功能单一，只能简单的控制蓄电池均浮充；也无法很好的检测电池状态，提高预警防范；为了解决上述问题，本发明提出一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，采用并联模块直接控制蓄电池的在线管理，不需要再增加接线，增加其他硬件成本，同时由并联模块检测蓄电池状态可实现充放电管理，在线核容，内阻检测的功能，实时监测当前蓄电池的健康状态。
一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，应用于由多节单体蓄电池构成的蓄电池组中，包括：设置并联模块一对一与每节单体蓄电池连接，根据并联模块对每节单体蓄电池进行充放电管理、在线核容以及内阻检测，并获取每节单体蓄电池的电池数据；根据充放电管理结果、在线核容结果、内阻检测结果以及电池数据跟踪判断每一单体蓄电池与蓄电池组中其他单体蓄电池性能的一致性，确定异常点，发出异常点警报。
作为本发明的一种实施例，一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法还包括：获取参与充放电管理、在线核容以及内阻检测时的电池管理参数；上传电池管理参数、电池数据和一致性跟踪判断结果至远程终端。
作为本发明的一种实施例，电池管理参数包括：电池电压、电池容量、均充保护时间、核容终止电压、均充电压、电池温补系数、均充循环周期、核容深度、浮充电压、电池过温点、核容周期时间、均充系数、电池标称容量、电池低温点和稳流均充保护时间。
作为本发明的一种实施例，一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法还包括：根据预设正常数据范围对相应电池数据进行健康状态判断，若存在任一异常健康状态，发出异常点警报；其中，电池数据包括电池电压、电流、温度以及连接状态。
作为本发明的一种实施例，根据并联模块对每节单体蓄电池进行充放电管理时单体蓄电池状态的转换过程包括：步骤1、正常运行时，并联模块存在充电准备状态，预设时间后转为电池均充状态；步骤2、当电池充电电流小于0.01C，蓄电池由均充状态转为稳流均充状态；步骤3、当电池稳流均充保护时间计时结束，蓄电池由稳流均充状态转为浮充状态；步骤4、当均充保护时间计时结束，蓄电池状态由均充状态转为浮充状态；步骤5、当电池充电电流大于0.08C，且持续时间超过预设时间时，或当均充周期时间计时结束时，蓄电池状态由浮充状态转为均充状态。
作为本发明的一种实施例，一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法还包括：步骤1结束时，均充保护时间开始计时，且此时的充电电压为均充电压；步骤2结束时，稳流均充保护时间开始计时，且电池充电电流的计算方法为：充电电流=稳流均充系数*电池标称容量；步骤3或步骤4结束时，均充周期时间与电池周期核容开始计时，且此时的充电电压为浮充电压。
作为本发明的一种实施例，根据并联模块对每节单体蓄电池进行在线核容包括：步骤6、当蓄电池状态为浮充状态且电池核容周期计时结束时，开始电池核容；步骤7、核容结束，蓄电池状态切换为均充状态。
作为本发明的一种实施例，根据并联模块对每节单体蓄电池进行内阻检测包括：步骤8、当蓄电池状态为浮充状态时，开始内阻检测；步骤9、内阻检测结束，蓄电池状态切换为浮充状态。
作为本发明的一种实施例，根据充放电管理结果、在线核容结果、内阻检测结果以及电池数据跟踪判断每一单体蓄电池与蓄电池组中其他单体蓄电池性能的一致性，包括：获取多个单体蓄电池的当前管理数据及远期与近期历史管理数据；其中，管理数据包括充放电管理结果、在线核容结果、内阻检测结果以及电池数据；根据多个单体蓄电池的远期历史管理数据获取每个单体蓄电池的数据变化趋势，生成趋势变化分布模型；根据每个单体蓄电池在每个预设时刻的近期历史管理数据与当前管理数据的异同，确定每个单体蓄电池在当前管理数据中每个预设时刻下管理数据的第一异同性；根据趋势变化分布模型获取每个预设时刻的预测管理数据与当前管理数据的异同，确定第二异同性；根据第一异同性和第二异同性确定每个单体蓄电池的当前管理数据中每个预设时刻下管理数据的一致性。
一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法还包括：对异常点对应的单体蓄电池的当前管理数据进行离散分布，得到管理数据序列，并根据管理数据序列生成第一数据分布向量；获取第一数据分布向量的第一权重值，根据第一权重值计算第一加权向量；获取每个历史异常事件管理策略的策略数据，对策略数据进行离散分布，得到策略数据序列，并根据策略数据序列生成第二数据分布向量；获取第二数据分布向量的第二权重值，根据第二权重值计算第二加权向量；融合第一加权向量和第二加权向量，生成目标向量；输入目标向量至预设策略分析模型，得到策略匹配度；根据策略匹配度从多个历史异常事件管理策略中选取策略匹配度最高的策略数据作为最优异常事件管理策略；根据最优异常事件管理策略生成对应控制参数，采用控制参数对异常点进行管理。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，采用并联模块直接控制蓄电池的在线管理，不需要再增加接线，增加其他硬件成本，同时由并联模块检测蓄电池状态可实现充放电管理，在线核容，内阻检测的功能，实时监测当前蓄电池的健康状态。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法的方法流程图；
图2为本发明实施例中一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法中并联模块与蓄电池简单连接示意图；
图3为本发明实施例中一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法中电池管理参数示意图；
图4为本发明实施例中一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法中电池状态的转换示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1、图2，一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，应用于由多节单体蓄电池构成的蓄电池组中，包括：S101、设置并联模块一对一与每节单体蓄电池连接，根据并联模块对每节单体蓄电池进行充放电管理、在线核容以及内阻检测，并获取每节单体蓄电池的电池数据；S102、根据充放电管理结果、在线核容结果、内阻检测结果以及电池数据跟踪判断每一单体蓄电池与蓄电池组中其他单体蓄电池性能的一致性；S103、确定异常点，发出异常点警报；
上述技术方案的工作原理为：通过设置并联模块与每节单体蓄电池一对一连接，记录蓄电池的电压、电流、温度以及连接状态等数据，对蓄电池单体电压、内阻、单体温度等参数及连接状态进行监测，电池的充放电由并联模块直接控制，由并联模块检测电池状态可实现充放电管理，在线核容，内阻检测等功能，用来分析当前系统中蓄电池的健康状态，跟踪蓄电池性能的一致性，当存在任一单体蓄电池与蓄电池组中其他单体蓄电池性能的一致性不一时，确定该单体蓄电池为异常点，发现异常点性能劣化故障电池立即报警；
上述技术方案的有益效果为：由并联模块软件直接控制电池的在线管理，不需要再增加接线，增加其他硬件成本；相较于传统蓄电池管理方法，增加了电池核容，内阻检测，温度保护等功能，能全方面检测蓄电池的运行状态，提前预警，减少因蓄电池损坏带来的经济损失，同时采用在线管理的方法能够降低维护成本。
在一个实施例中，一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法还包括：获取参与充放电管理、在线核容以及内阻检测时的电池管理参数；上传电池管理参数、电池数据和一致性跟踪判断结果至远程终端；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：除自动生成在线管理策略外，上传监控数据至远程终端，用于管理员在线查看，可以提供双重的蓄电池在线管理策略。
请参阅图3，在一个实施例中，一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，电池管理参数包括：电池电压、电池容量、均充保护时间、核容终止电压、均充电压、电池温补系数、均充循环周期、核容深度、浮充电压、电池过温点、核容周期时间、均充系数、电池标称容量、电池低温点和稳流均充保护时间；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：上述参数一起参与蓄电池在线管理。
在一个实施例中，一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法还包括：根据预设正常数据范围对相应电池数据进行健康状态判断，若存在任一异常健康状态，发出异常点警报；其中，电池数据包括电池电压、电流、温度以及连接状态；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：为防止多个单体蓄电池同时发生故障，设置阈值监测，根据预设正常数据范围对相应电池数据进行健康状态判断，若存在任一异常健康状态，发出异常点警报；其中，电池数据包括电池电压、电流、温度以及连接状态，更进一步地，也可加入管理数据的阈值监测，通过上述方案，提高监测的准确性，及时保护电池，避免事故发生。
在一个实施例中，根据并联模块对每节单体蓄电池进行充放电管理时单体蓄电池状态的转换过程包括：步骤1、正常运行时，并联模块存在充电准备状态，预设时间后转为电池均充状态；步骤2、当电池充电电流小于0.01C，蓄电池由均充状态转为稳流均充状态；步骤3、当电池稳流均充保护时间计时结束，蓄电池由稳流均充状态转为浮充状态；步骤4、当均充保护时间计时结束，蓄电池状态由均充状态转为浮充状态；步骤5、当电池充电电流大于0.08C，且持续时间超过预设时间时，或当均充周期时间计时结束时，蓄电池状态由浮充状态转为均充状态；
步骤1结束时，均充保护时间开始计时，且此时的充电电压为均充电压；步骤2结束时，稳流均充保护时间开始计时，且电池充电电流的计算方法为：充电电流=稳流均充系数*电池标称容量；步骤3或步骤4结束时，均充周期时间与电池周期核容开始计时，且此时的充电电压为浮充电压；
根据并联模块对每节单体蓄电池进行在线核容包括：步骤6、当蓄电池状态为浮充状态且电池核容周期计时结束时，开始电池核容；步骤7、核容结束，蓄电池状态切换为均充状态；
根据并联模块对每节单体蓄电池进行内阻检测包括：步骤8、当蓄电池状态为浮充状态时，开始内阻检测；步骤9、内阻检测结束，蓄电池状态切换为浮充状态；
上述技术方案的工作原理为：请参阅图4，0：当系统开机，软件有充电准备状态，很快就会转为电池均充状态；此时，均充保护时间开始计时，此时的充电电压为均充电压；1：当电池充电电流小于0.01C，电池由均充状态转为稳流均充状态，此时，稳流均充保护时间开始计时；其中，充电电流的计算如下：充电电流=稳流均充系数*电池标称容量；2：当电池稳流均充保护时间计时结束，开始由稳流均充转为浮充；此时，充电电压为浮充电压，且均充周期时间开始计时，电池周期核容开始计时；3：当均充保护时间计时结束，电池状态由均充转为浮充状态；此时，充电电压为浮充电压，且均充周期时间开始计时，电池周期核容开始计时；4：浮充转均充有两个条件：一是当电池充电电流大于0.08C时，且时间超过设定时间；二是当均充周期时间计时结束，此时，电池状态要由浮充切换为均充状态；5：电池核容必须实在浮充状态下才能进行，且核容属于电池放电；当电池核容周期计时结束，电池就会进行核容；电池核容有深度放电和浅放电；浅放电由电池深度决定，计算为百分比；电池核容可以由模块自动核容，也可由监控子下发指令；6：电池内阻检测必须实在浮充状态下才能进行，且内阻检测属于电池放电；电池内阻需由监控下发指令；7：核容结束，电池状态切换为均充；8：内阻测试结束，电池状态切换为浮充；更进一步地，当蓄电池温度过温时，电池状态都切换为浮充，如果温度持续过高；并联模块将不再给电池充电，及时告警，避免事故发生；
上述技术方案的有益效果为：通过上述技术方案，增加电池核容，内阻检测，温度保护等功能，能全方面检测蓄电池的运行状态，提前预警，减少因蓄电池损坏带来的经济损失。
在一个实施例中，根据充放电管理结果、在线核容结果、内阻检测结果以及电池数据跟踪判断每一单体蓄电池与蓄电池组中其他单体蓄电池性能的一致性，包括：获取多个单体蓄电池的当前管理数据及远期与近期历史管理数据；其中，管理数据包括充放电管理结果、在线核容结果、内阻检测结果以及电池数据；根据多个单体蓄电池的远期历史管理数据获取每个单体蓄电池的数据变化趋势，生成趋势变化分布模型；根据每个单体蓄电池在每个预设时刻的近期历史管理数据与当前管理数据的异同，确定每个单体蓄电池在当前管理数据中每个预设时刻下管理数据的第一异同性；根据趋势变化分布模型获取每个预设时刻的预测管理数据与当前管理数据的异同，确定第二异同性；根据第一异同性和第二异同性确定每个单体蓄电池的当前管理数据中每个预设时刻下管理数据的一致性；
上述技术方案的工作原理为：获取多个单体蓄电池的当前管理数据及远期与近期历史管理数据，其中，管理数据包括充放电管理结果、在线核容结果、内阻检测结果以及电池数据，远期历史管理数据包括预设长时段内的所有管理数据，近期历史管理数据包括预设短时段内的所有管理数据；根据多个单体蓄电池的远期历史管理数据获取每个单体蓄电池的数据变化趋势，生成趋势变化分布模型，具体生成方法优选为获取所有时刻的若干不同类型数据点转换为不同的二维坐标，对同类型的数据点进行曲线拟合，根据拟合的曲线及曲线公式生成趋势变化分布模型；然后根据每个单体蓄电池在每个预设时刻的近期历史管理数据与当前管理数据的异同，确定每个单体蓄电池在当前管理数据中每个预设时刻下管理数据的第一异同性，值得说明的是，不同类型的数据分布进行异同比较，最后根据不同数据的异同性结合对应权重生成第一异同性；其中，第一异同性由近期历史管理数据的时间跨幅和历史管理数据以及对应的当前管理数据共同决定；根据趋势变化分布模型获取每个预设时刻的预测管理数据与当前管理数据的异同，确定每个单体蓄电池在当前管理数据中每个预设时刻下管理数据的第二异同性，值得说明的是，不同类型的数据分布进行异同比较，最后根据不同数据的异同性结合对应权重生成第二异同性；其中，第二异同性由远期历史管理数据的时间跨幅和历史管理数据以及对应的当前管理数据共同决定；最后根据第一异同性和第二异同性确定每个单体蓄电池的当前管理数据中每个预设时刻下管理数据的一致性，包括根据第一异同性和第二异同性结合对应权重确定每个单体蓄电池的当前管理数据中每个预设时刻下管理数据的综合异同性，根据预设阈值确定综合异同性是否满足一致性，从而判断每一单体蓄电池与蓄电池组中其他单体蓄电池性能的一致性；
上述技术方案的有益效果为：通过上述技术方案，通过趋势信息的预测，全方面检测蓄电池的运行状态，提前预警，减少因蓄电池损坏带来的经济损失。
一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，还包括：对异常点对应的单体蓄电池的当前管理数据进行离散分布，得到管理数据序列，并根据管理数据序列生成第一数据分布向量；获取第一数据分布向量的第一权重值，根据第一权重值计算第一加权向量；获取每个历史异常事件管理策略的策略数据，对策略数据进行离散分布，得到策略数据序列，并根据策略数据序列生成第二数据分布向量；获取第二数据分布向量的第二权重值，根据第二权重值计算第二加权向量；融合第一加权向量和第二加权向量，生成目标向量；输入目标向量至预设策略分析模型，得到策略匹配度；根据策略匹配度从多个历史异常事件管理策略中选取策略匹配度最高的策略数据作为最优异常事件管理策略；根据最优异常事件管理策略生成对应控制参数，采用控制参数对异常点进行管理；
上述技术方案的工作原理为：对异常点对应的单体蓄电池的当前管理数据进行数据离散分布，得到管理数据序列，并根据管理数据序列生成第一数据分布向量；获取第一数据分布向量的第一权重值，根据第一权重值计算第一加权向量；获取每个历史异常事件管理策略的策略数据，对策略数据进行数据离散分布，得到策略数据序列，并根据策略数据序列生成第二数据分布向量；获取第二数据分布向量的第二权重值，根据第二权重值计算第二加权向量；融合第一加权向量和第二加权向量，生成目标向量；输入目标向量至预设策略分析模型，得到策略匹配度，通过对目标向量和预设标准向量进行相似度计算，确定策略匹配度；根据策略匹配度从多个历史异常事件管理策略中选取策略匹配度最高的策略数据作为最优异常事件管理策略；根据最优异常事件管理策略生成对应控制参数，采用控制参数对异常点进行管理；其中，预设策略分析模型优选包括门限循环网络和全连接网络；
上述技术方案的有益效果为：通过上述技术方案，自动生成对应的异常时的在线管理策略，全自动化操作减轻管理员的负担和减少对人工的依赖，提高管理效率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，应用于由多节单体蓄电池构成的蓄电池组中，其特征在于，包括：设置并联模块一对一与每节单体蓄电池连接，根据并联模块对每节单体蓄电池进行充放电管理、在线核容以及内阻检测，并获取每节单体蓄电池的电池数据；根据充放电管理结果、在线核容结果、内阻检测结果以及电池数据跟踪判断每一单体蓄电池与蓄电池组中其他单体蓄电池性能的一致性，确定异常点，发出异常点警报。
2.根据权利要求1所述的一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，其特征在于，还包括：获取参与充放电管理、在线核容以及内阻检测时的电池管理参数；上传电池管理参数、电池数据和一致性跟踪判断结果至远程终端。
3.根据权利要求2所述的一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，其特征在于，电池管理参数包括：电池电压、电池容量、均充保护时间、核容终止电压、均充电压、电池温补系数、均充循环周期、核容深度、浮充电压、电池过温点、核容周期时间、均充系数、电池标称容量、电池低温点和稳流均充保护时间。
4.根据权利要求1所述的一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，其特征在于，还包括：根据预设正常数据范围对相应电池数据进行健康状态判断，若存在任一异常健康状态，发出异常点警报；其中，电池数据包括电池电压、电流、温度以及连接状态。
5.根据权利要求1所述的一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，其特征在于，根据并联模块对每节单体蓄电池进行充放电管理时单体蓄电池状态的转换过程包括：步骤1、正常运行时，并联模块存在充电准备状态，预设时间后转为电池均充状态；步骤2、当电池充电电流小于0.01C，蓄电池由均充状态转为稳流均充状态；步骤3、当电池稳流均充保护时间计时结束，蓄电池由稳流均充状态转为浮充状态；步骤4、当均充保护时间计时结束，蓄电池状态由均充状态转为浮充状态；步骤5、当电池充电电流大于0.08C，且持续时间超过预设时间时，或当均充周期时间计时结束时，蓄电池状态由浮充状态转为均充状态。
6.根据权利要求5所述的一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，其特征在于，还包括：步骤1结束时，均充保护时间开始计时，且此时的充电电压为均充电压；步骤2结束时，稳流均充保护时间开始计时，且电池充电电流的计算方法为：充电电流=稳流均充系数*电池标称容量；步骤3或步骤4结束时，均充周期时间与电池周期核容开始计时，且此时的充电电压为浮充电压。
7.根据权利要求1所述的一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，其特征在于，根据并联模块对每节单体蓄电池进行在线核容包括：步骤6、当蓄电池状态为浮充状态且电池核容周期计时结束时，开始电池核容；步骤7、核容结束，蓄电池状态切换为均充状态。
8.根据权利要求1所述的一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，其特征在于，根据并联模块对每节单体蓄电池进行内阻检测包括：步骤8、当蓄电池状态为浮充状态时，开始内阻检测；步骤9、内阻检测结束，蓄电池状态切换为浮充状态。
9.根据权利要求1所述的一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，其特征在于，根据充放电管理结果、在线核容结果、内阻检测结果以及电池数据跟踪判断每一单体蓄电池与蓄电池组中其他单体蓄电池性能的一致性，包括：获取多个单体蓄电池的当前管理数据及远期与近期历史管理数据；其中，管理数据包括充放电管理结果、在线核容结果、内阻检测结果以及电池数据；根据多个单体蓄电池的远期历史管理数据获取每个单体蓄电池的数据变化趋势，生成趋势变化分布模型；根据每个单体蓄电池在每个预设时刻的近期历史管理数据与当前管理数据的异同，确定每个单体蓄电池在当前管理数据中每个预设时刻下管理数据的第一异同性；根据趋势变化分布模型获取每个预设时刻的预测管理数据与当前管理数据的异同，确定第二异同性；根据第一异同性和第二异同性确定每个单体蓄电池的当前管理数据中每个预设时刻下管理数据的一致性。
10.根据权利要求1所述的一种基于并联模块的蓄电池在线管理方法，其特征在于，还包括：对异常点对应的单体蓄电池的当前管理数据进行离散分布，得到管理数据序列，并根据管理数据序列生成第一数据分布向量；获取第一数据分布向量的第一权重值，根据第一权重值计算第一加权向量；获取每个历史异常事件管理策略的策略数据，对策略数据进行离散分布，得到策略数据序列，并根据策略数据序列生成第二数据分布向量；获取第二数据分布向量的第二权重值，根据第二权重值计算第二加权向量；融合第一加权向量和第二加权向量，生成目标向量；输入目标向量至预设策略分析模型，得到策略匹配度；根据策略匹配度从多个历史异常事件管理策略中选取策略匹配度最高的策略数据作为最优异常事件管理策略；根据最优异常事件管理策略生成对应控制参数，采用控制参数对异常点进行管理。
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2023
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