发明内容
本发明所要解决的问题是在电池处于不同的充放电状态下,通过不同的评价方式对电池的安全性进行评价,并进行有针对性的安全管理。
本发明提供一种电池安全管理方法,包括:
确定电池的充放电状态,其中,所述充放电状态包括充电状态、放电状态以及同时充电和放电的状态;
根据实时检测到的所述电池的运行状态,确定多种运行状态之间的相关系数;
根据所述电池的充放电状态、实时检测到的所述电池的运行状态,以及所述多种运行状态之间的相关系数,确定所述电池的安全评价结果,其中,所述运行状态包括电池的温度、湿度、充电电压、充电电流、放电电压和剩余电量;
在所述安全评价结果为不安全的情况下,确定对所述电池的运行状态的调节方式,其中,所述调节方式使得所述安全评价结果与所述安全阈值之间的差距减小;
通过所述调节方式,对所述电池的运行状态进行调节。
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述充电状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压和所述充电电流,所述多种运行状态之间的相关系数包括充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数;
根据所述电池的充放电状态、实时检测到的所述电池的运行状态,以及所述多种运行状态之间的相关系数,确定所述电池的安全评价结果,包括:
在所述电池处于充电状态的情况下,获取所述电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压和所述充电电流;
根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数;
根据所述安全评价函数,以及预设的充电安全阈值,确定所述安全评价结果。
根据本发明的实施例,根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数,包括:
根据公式
确定所述安全评价函数,其中,ε为安全评价函数的求解结果,Ts为预设的标准温度,Td为检测到的实际温度,Hd检测到的实际湿度,Hm为最大容忍湿度,Vs为预设的标准充电电压,Vd为检测到的充电电压,Is为预设的标准充电电流,Id为检测到的充电电流,covI,T为充电电流和温度之间的相关系数,covT,H为温度和湿度之间的相关系数,α1、α2、α3和α4均为权值系数,其中,
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述同时充电和放电的状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压和所述放电电流,所述多种运行状态之间的相关系数包括充电电流和温度之间的相关系数,放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,
根据所述电池的充放电状态、实时检测到的所述电池的运行状态,以及所述多种运行状态之间的相关系数,确定所述电池的安全评价结果,包括:
在所述电池处于同时充电和放电的状态的情况下,获取所述电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压和放电电流;
根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压、温度变化加速系数、湿度变化加速系数、充电电流和温度之间的相关系数,放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数,所述温度变化系数与所述充电电流和放电电流相关;
根据所述安全评价函数,以及预设的安全阈值,确定所述安全评价结果。
根据本发明的实施例,根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压、温度变化加速系数、湿度变化加速系数、充电电流和温度之间的相关系数,放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数,包括:
根据公式
确定所述安全评价函数,其中,∈为安全评价函数的求解结果,Ts为预设的标准温度,Td为检测到的实际温度,Hd检测到的实际湿度,Hm为最大容忍湿度,Vs为预设的标准充电电压,Vd为检测到的充电电压,Is为预设的标准充电电流,Id为检测到的充电电流,Ic为实际放电电流,If为额定放电电流,Vf为额定放电电压,Vc为实际放电电压,k为所述温度变化加速系数,l为所述湿度变化加速系数,covIc,T为所述放电电流和温度之间的相关系数,covId,T为所述充电电流和温度之间的相关系数,covT,H为所述温度和湿度之间的相关系数,β1、β2、β3、β4、β5、β6均为权值系数,其中,
根据本发明的实施例,所述方法还包括:
对所述电池施加多种充电电流进行充电,并分别在多个时刻获得电池的第一温度;
根据所述多个时刻获得电池的第一温度,确定充电电流与所述电池的温度的第一拟合系数;
分别对所述电池施加每种充电电流进行充电时,以多种放电电流对所述电池进行放电,在多个时刻获得电池的第二温度;
分别根据对每种放电电流,以及与每种放电电流对应的第二温度,确定电池的温度与充电电流和放电电流共同作用下的第二拟合系数;
根据所述第二拟合系数和所述第一拟合系数,确定在各种充电电流和各种放电电流作用下的温度变化加速系数。
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述放电状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述放电电压和所述剩余电量,所述多种运行状态之间的相关系数包括放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,
根据所述电池的充放电状态、实时检测到的所述电池的运行状态,以及所述多种运行状态之间的相关系数,确定所述电池的安全评价结果,包括:
在所述电池处于放电状态的情况下,获取当前检测周期的所述电池的所述温度、所述湿度、所述放电电压;
根据所述温度、所述湿度、所述放电电压、所述放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定当前检测周期的所述电池的安全评价函数;
根据所述安全评价函数,以及预设的放电安全阈值,确定当前检测周期的安全评价结果,并暂停检测所述电池的运行状态的处理,直到满足下一检测周期的开始条件,其中,下一检测周期的开始条件包括放电时间达到预设时间,或者,剩余电量达到预设电量。
本发明还提供一种电池安全管理装置,包括:
状态模块,用于确定电池的充放电状态,其中,所述充放电状态包括充电状态、放电状态以及同时充电和放电的状态;
相关系数模块,用于根据实时检测到的所述电池的运行状态,确定多种运行状态之间的相关系数;
评价模块,用于根据所述电池的充放电状态、实时检测到的所述电池的运行状态,以及所述多种运行状态之间的相关系数,确定所述电池的安全评价结果,其中,所述运行状态包括电池的温度、湿度、充电电压、充电电流、放电电压和剩余电量;
方式确定模块,用于在所述安全评价结果为不安全的情况下,确定对所述电池的运行状态的调节方式,其中,所述调节方式使得所述安全评价结果与所述安全阈值之间的差距减小;
调节模块,用于通过所述调节方式,对所述电池的运行状态进行调节。
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述充电状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压和所述充电电流,所述多种运行状态之间的相关系数包括充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数;所述评价模块进一步用于:
在所述电池处于充电状态的情况下,获取所述电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压和所述充电电流;
根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数;
根据所述安全评价函数,以及预设的充电安全阈值,确定所述安全评价结果。
根据本发明的实施例,所述评价模块进一步用于:
根据公式
确定所述安全评价函数,其中,ε为安全评价函数的求解结果,Ts为预设的标准温度,Td为检测到的实际温度,Hd检测到的实际湿度,Hm为最大容忍湿度,Vs为预设的标准充电电压,Vd为检测到的充电电压,Is为预设的标准充电电流,Id为检测到的充电电流,covI,T为充电电流和温度之间的相关系数,covT,H为温度和湿度之间的相关系数,α1、α2、α3和α4均为权值系数,其中,
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述同时充电和放电的状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压和所述放电电流,所述多种运行状态之间的相关系数包括充电电流和温度之间的相关系数,放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,所述评价模块进一步用于:
在所述电池处于同时充电和放电的状态的情况下,获取所述电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压和放电电流;
根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压、温度变化加速系数、湿度变化加速系数、充电电流和温度之间的相关系数,放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数,所述温度变化系数与所述充电电流和放电电流相关;
根据所述安全评价函数,以及预设的安全阈值,确定所述安全评价结果。
根据本发明的实施例,所述评价模块进一步用于:
根据公式
确定所述安全评价函数,其中,∈为安全评价函数的求解结果,Ts为预设的标准温度,Td为检测到的实际温度,Hd检测到的实际湿度,Hm为最大容忍湿度,Vs为预设的标准充电电压,Vd为检测到的充电电压,Is为预设的标准充电电流,Id为检测到的充电电流,Ic为实际放电电流,If为额定放电电流,Vf为额定放电电压,Vc为实际放电电压,k为所述温度变化加速系数,l为所述湿度变化加速系数,为所述放电电流和温度之间的相关系数,为所述充电电流和温度之间的相关系数,covT,H为所述温度和湿度之间的相关系数,β1、β2、β3、β4、β5、β6均为权值系数,其中,
根据本发明的实施例,所述装置还包括加速系数模块,用于:
对所述电池施加多种充电电流进行充电,并分别在多个时刻获得电池的第一温度;
根据所述多个时刻获得电池的第一温度,确定充电电流与所述电池的温度的第一拟合系数;
分别对所述电池施加每种充电电流进行充电时,以多种放电电流对所述电池进行放电,在多个时刻获得电池的第二温度;
分别根据对每种放电电流,以及与每种放电电流对应的第二温度,确定电池的温度与充电电流和放电电流共同作用下的第二拟合系数;
根据所述第二拟合系数和所述第一拟合系数,确定在各种充电电流和各种放电电流作用下的温度变化加速系数。
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述放电状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述放电电压和所述剩余电量,所述多种运行状态之间的相关系数包括放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,所述评价模块进一步用于:
在所述电池处于放电状态的情况下,获取当前检测周期的所述电池的所述温度、所述湿度、所述放电电压;
根据所述温度、所述湿度、所述放电电压、所述放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定当前检测周期的所述电池的安全评价函数;
根据所述安全评价函数,以及预设的放电安全阈值,确定当前检测周期的安全评价结果,并暂停检测所述电池的运行状态的处理,直到满足下一检测周期的开始条件,其中,下一检测周期的开始条件包括放电时间达到预设时间,或者,剩余电量达到预设电量。
本发明还提供一种电池安全管理设备,包括:处理器;用于存储处理器可执行指令的存储器;其中,所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令,以执行上述方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
根据本发明,可首先确定电池的充放电状态,并基于不同的充放电状态分别进行安全评价,在充电状态下,可分别确定温度项、湿度项、电流项和电压项,并分别设置各项的权值,且在更危险的情况下,设置更大的权值,使得安全评价函数的计算更灵敏。在电池处于放电状态下,每个检测周期进行一次检测和计算,并确定电池的安全状态,无需实时检测,从而降低检测成本和计算压力。在电池同时进行充电和放电的状态下,可针对温度和湿度变化更快的情况,设置温度变化加速系数和湿度变化加速系数,使得安全评价函数更加灵敏,可更迅速地检测到电池所处的危险状态,并进行安全管理,并且,还可在计算安全评价函数时,体现充电电流、放电电流、温度和湿度之间的关系,提升安全评价函数的准确性。进而在不安全的情况下进行调整,监测电池的安全性能,进一步提升电池的安全性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1示例性地示出本发明实施例的电池安全管理方法的流程示意图,如图1所示,所述方法包括:
步骤S101,确定电池的充放电状态,其中,所述充放电状态包括充电状态、放电状态以及同时充电和放电的状态;
步骤S102,根据实时检测到的所述电池的运行状态,确定多种运行状态之间的相关系数;
步骤S103,根据所述电池的充放电状态、实时检测到的所述电池的运行状态,以及所述多种运行状态之间的相关系数,确定所述电池的安全评价结果,其中,所述运行状态包括电池的温度、湿度、充电电压、充电电流、放电电压和剩余电量;
步骤S104,在所述安全评价结果为不安全的情况下,确定对所述电池的运行状态的调节方式,其中,所述调节方式使得所述安全评价结果与所述安全阈值之间的差距减小;
步骤S105,通过所述调节方式,对所述电池的运行状态进行调节。
根据本发明,可首先确定电池的充放电状态,并基于不同的充放电状态分别进行安全评价,进而在不安全的情况下进行调整,不仅可在仅进行充电或仅进行放电的情况下进行安全监控,还可在电池同时进行充电和放电的情况下,监测电池的安全性能,进一步提升电池的安全性。
根据本发明的实施例,在步骤S101中,可首先确定电池的充放电状态,从而可在后续安全监测的过程中,根据充放电状态进行有针对性地管理。在示例中,充放电状态包括充电状态、放电状态以及同时充电和放电的状态。其中,放电状态为电池在未充电时,使用电池为设备供电的状态,充电状态为电池在充电时,未使用设备的状态,同时充电和放电的状态为在电池充电时,同时使用电池为设备供电的状态。其中,同时充电和放电的状态,在电池出现故障时,更为危险,即,相较于充电状态和放电状态,如果在同时充电和放电的状态下出现故障,则电池的状况更易恶化,例如,温度升高更快,更易发生漏电等。因此,在电池的不同的充放电状态下,可使用不同的方式进行安全管理,例如,在电池处于同时充电和放电的状态下,可使用相较于充电状态和放电状态更为高效和迅速的管理方式进行安全管理,从而有效控制电池的状况的恶化。
根据本发明的实施例,在步骤S102中,可确定多种运行状态之间的相关系数,例如,可通过多次测量各种运行状态,并确定各种运行状态之间的回归参数的方式,确定多种运行状态之间的相关系数,例如,可多次测量充电电流和温度,从而确定二者之间的回归参数,作为充电电流和温度之间的相关系数,类似地,还可确定放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数。
根据本发明的实施例,在步骤S103中,可针对电池的充放电状态,使用不同的方式进行安全评价,从而获得安全评价结果,进而再后续步骤中,根据安全评价结果对电池进行安全管理。例如,如果电池处于同时充电和饭店的状态,则可使用相较于充电状态和放电状态更为灵敏的方式确定其安全评价结果,从而可更迅速和高效地进行安全管理。
根据本发明的实施例,如上所述,电池的充放电状态可包括充电状态、放电状态以及同时充电和放电的状态三种状态,以下分别说明电池处于这三种状态下进行安全评价及进行安全管理的处理。
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述充电状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压和所述充电电流,所述多种运行状态之间的相关系数包括充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数;步骤S103可包括:在所述电池处于充电状态的情况下,获取所述电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压和所述充电电流;根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数;根据所述安全评价函数,以及预设的充电安全阈值,确定所述安全评价结果。
根据本发明的实施例,在充电过程中,电池的温度、湿度、以及充电电流和充电电压均可能影响电池的安全,因此,可在电池的充放电状态处于充电状态的情况下,获取电池的温度、湿度、以及充电电流和充电电压等参数,从而为对其进行安全评价提供数据基础。
根据本发明的实施例,可利用所述温度、湿度、充电电流、充电电压、充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数进行安全评价,例如,可基于以上几种参数,确定安全评价函数,该安全评价函数的计算结果可作为评价电池安全的指标,例如,该指标越高,则可说明电池的危险性越高,越可能发生电压过载、电流过载、温度失控、漏电等危险事件。
根据本发明的实施例,根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数,包括:
根据公式(1),确定所述安全评价函数:
其中,ε为安全评价函数的求解结果,Ts为预设的标准温度,Td为检测到的实际温度,Hd检测到的实际湿度,Hm为最大容忍湿度,Vs为预设的标准充电电压,Vd为检测到的充电电压,Is为预设的标准充电电流,Id为检测到的充电电流,covI,T为充电电流和温度之间的相关系数,covT,H为温度和湿度之间的相关系数,α1、α2、α3和α4均为权值系数,其中,
根据本发明的实施例,所述安全评价函数包括温度项,即,预设的标准温度与检测到的实际温度之间的偏差的绝对值,与预设的标准温度之比。该项可代表实际检测到的温度与预测的标准温度之间的偏差,所述预测的标准温度可以是使电池兼具充电效率与充电安全性的温度,在该温度下,电池中的化学物质较为活跃,充电效率较高,电能浪费较少,且该温度与热失控的温度差距较大,可使电池的温度容易得到控制。温度项越大,则标准温度与实际温度之间的偏差越大,则越可能引起安全评价函数数值升高,从而进行安全管理措施。并且,温度与充电电流存在相关关系,通过检测到的充电电流以及充电电流和温度之间的相关系数与温度项相乘,可体现在充电电流的影响下的温度项,即,在充电电流影响下的预设标准温度与检测到的实际温度之间的偏差的绝对值与预设的标准温度之比。
根据本发明的实施例,温度项的权值为α1,其中,由于实际温度高于标准温度的情况,相较于实际温度低于标准温度的情况更为危险,例如,更易引发热失控等危险事件,因此,可使得在实际温度高于标准温度的情况的权值,大于实际温度低于标准温度的情况的权值,使得加权后的温度项在实际温度高于标准温度的情况下数值更大,更易引起安全评价函数数值升高,从而可迅速进行安全管理,减少引发危险事件的可能性。
根据本发明的实施例,所述安全评价函数包括湿度项,即,实际检测到的实际湿度与最大容忍湿度之间的比值。该项可代表湿度引发漏电、短路等危险事件的可能性,例如,实际湿度越接近最大容忍湿度,则越可能发生危险事件,则该项越大,进而越容易引起安全评价函数数值升高。则可迅速进行安全管理,减少引发危险事件的可能性。并且,温度与湿度之间存在相关关系,可通过检测到的实际温度以及温度和湿度之间的相关系数与湿度项相乘,可体现在温度影响下的湿度项,即,在温度影响下的实际湿度与最大容忍湿度之间的比值。
根据本发明的实施例,湿度项的权值为α2,其中,由于实际湿度超过最大容忍湿度的情况相较于实际湿度小于最大容忍湿度的情况更为危险,例如,更易发生短路、漏电等危险事件,因此,实际湿度超过最大容忍湿度的情况下的权值,大于实际湿度超过最大容忍湿度下的权值,使得加权后的湿度项在实际湿度高于最大容忍湿度的情况下数值更大,更易引起安全评价函数数值升高,从而可迅速进行安全管理,减少引发危险事件的可能性。
根据本发明的实施例,所述安全评价函数包括电压项,即,检测到的充电电压与预设的标准充电电压之间的偏差的绝对值,与标准充电电压之间的比值。标准充电电压可以是额定充电电压,本发明对此不作限制。实际充电电压过高或过低,均可能对电池产生不利影响,例如,实际充电电压过高,可能产生电压过载,甚至击穿等危险事件,电压过低容易引起电池内的化学物质活跃度下降等。上述绝对值与标准充电电压之间的比值越大,则电压项越大,也更易引起安全评价函数数值升高,从而可迅速进行安全管理,减少引发危险事件的可能性。
根据本发明的实施例,电压项的权值为α3,其中,由于实际检测到的充电电压大于标准充电电压的情况,相较于实际检测到的充电电压低于标准充电电压的情况更为危险,因此,实际检测到的充电电压大于标准充电电压的情况下的权值,大于实际检测到的充电电压小于标准充电电压的情况下的权值,使得加权后的电压项在实际充电电压高于标准充电电压的情况下数值更大,更易引起安全评价函数数值升高,从而可迅速进行安全管理,减少引发危险事件的可能性。
根据本发明的实施例,所述安全评价函数包括电流项,即,检测到的充电电流与预设的标准充电电流之间的偏差的绝对值,与标准充电电流之间的比值。标准充电电流可以是额定充电电流,本发明对此不作限制。实际充电电流过高或过低,均可能对电池产生不利影响,例如,实际充电电流过高,可能产生电流过载,甚至击穿等危险事件,电流过低容易引起电池内的化学物质活跃度下降等。上述绝对值与标准充电电流之间的比值越大,则电流项越大,也更易引起安全评价函数数值升高,从而可迅速进行安全管理,减少引发危险事件的可能性。
根据本发明的实施例,电流项的权值为α4,其中,由于实际检测到的充电电流大于标准充电电流的情况,相较于实际检测到的充电电流低于标准充电电流的情况更为危险,因此,实际检测到的充电电流大于标准充电电流的情况下的权值,大于实际检测到的充电电流小于标准充电电流的情况下的权值,使得加权后的电流项在实际充电电流高于标准充电电流的情况下数值更大,更易引起安全评价函数数值升高,从而可迅速进行安全管理,减少引发危险事件的可能性。
根据本发明的实施例,经过对上述温度项、湿度项、电流项和电压项进行加权求和,可获得在充电状态下的电池的安全评价函数。在确定电池是否处于安全状态时,可将安全评价函数的数值与充电安全阈值进行比较,如果安全评价函数高于充电安全阈值,则可认为当前电池处于不安全状态,反之,则电池处于安全状态。
通过这种方式,可分别确定温度项、湿度项、电流项和电压项,并分别设置各项的权值,且在更危险的情况下,设置更大的权值,使得安全评价函数的计算更灵敏,从而使安全管理更高效。
根据本发明的实施例,如果电池处于放电状态,则电池的用电设备正在使用电池的电量,在这种情况下,电池的放电电压可由电池自身的正负极之间的电压来决定,而放电电流则可由用电设备的阻抗和放电电压共同决定。
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述放电状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述放电电压和所述剩余电量,所述多种运行状态之间的相关系数包括放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,步骤S103可包括:在所述电池处于放电状态的情况下,获取当前检测周期的所述电池的所述温度、所述湿度、所述放电电压;根据所述温度、所述湿度、所述放电电压、所述放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定当前检测周期的所述电池的安全评价函数;根据所述安全评价函数,以及预设的放电安全阈值,确定当前检测周期的安全评价结果,并暂停检测所述电池的运行状态的处理,直到满足下一检测周期的开始条件,其中,下一检测周期的开始条件包括放电时间达到预设时间,或者,剩余电量达到预设电量。
根据本发明的实施例,在正常放电的情况下,即,用电设备正常用电的情况下,电池的安全性较高,因此,可在每个检测周期对电池的运行状态进行一次检测,并计算安全评价函数,从而可在该检测周期内不再进行检测和计算,从而节约算力和检测成本。
根据本发明的实施例,在每次检测中,可检测电池的温度、湿度、放电电压。且可按照如公式(1)的形式,计算温度项、湿度项和电压项,其中,电压项为实际检测到的放电电压与电池的标准放电电压之间的偏差的绝对值与标准放电电压之比,相乘的参数为放电电流和温度之间的相关系数与放电电流。且各项的权值,也可在更危险的情况下更大,从而在更危险的情况下,使得加权后的各项数值更大,进而使得安全评价函数的数值越大,从而高效地进行安全管理,保护电池的安全。
根据本发明的实施例,在确定电池是否处于安全状态时,可将安全评价函数的数值与放电安全阈值进行比较,如果安全评价函数高于放电安全阈值,则可认为当前电池处于不安全状态,反之,则电池处于安全状态。
根据本发明的实施例,每个检测周期可以是根据时间或电量而设置的周期,例如,可在本次检测和计算完成后,间隔10分钟,再进行下一次检测周期的检测和计算,或者,可在本次检测和计算完成后,监测电池的剩余电量,直到电池的剩余电量下降10%,再进行下一次检测周期的检测和计算。本发明对检测周期的设置不做限制。
通过这种方式,可在电池处于放电状态下,每个检测周期进行一次检测和计算,并确定电池的安全状态,无需实时检测,从而降低检测成本和计算压力。
根据本发明的实施例,在电池同时进行充电和放电的情况下,相较于充电状态和放电状态,电池如果发生故障,则可使电池的状态恶化地更快,因此,可进行更为灵敏的安全评价,以及更为高效的安全管理。
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述同时充电和放电的状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压和所述放电电流,所述多种运行状态之间的相关系数包括充电电流和温度之间的相关系数,放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,步骤S103可包括:在所述电池处于同时充电和放电的状态的情况下,获取所述电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压和放电电流;根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压、温度变化加速系数、湿度变化加速系数、充电电流和温度之间的相关系数,放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数,所述温度变化系数与所述充电电流和放电电流相关;根据所述安全评价函数,以及预设的安全阈值,确定所述安全评价结果。
根据本发明的实施例,在电池同时进行充电和放电的情况下,电池的安全状态可由多种信息来决定,例如,温度、湿度、充电电压、充电电流、放电电压和放电电流。因此,可采集上述信息,并基于上述信息进行安全评价函数的计算。
根据本发明的实施例,为了提升安全评价函数的灵敏度,在电池同时进行充电和放电的情况下,由于在同时进行充电和放电的状态下,温度和湿度的升高速度可能快于仅进行充电或放电时温度和湿度的升高速度,因此,还可在温度项中,综合考虑温度变化加速系数,并在湿度项中综合考虑湿度变化加速系数。
根据本发明的实施例,根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压、温度变化加速系数、湿度变化加速系数、充电电流和温度之间的相关系数,放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数,包括:
根据公式(2),确定所述安全评价函数:
其中,∈为安全评价函数的求解结果,Ts为预设的标准温度,Td为检测到的实际温度,Hd检测到的实际湿度,Hm为最大容忍湿度,Vs为预设的标准充电电压,Vd为检测到的充电电压,Is为预设的标准充电电流,Id为检测到的充电电流,Ic为实际放电电流,If为额定放电电流,Vf为额定放电电压,Vc为实际放电电压,k为所述温度变化加速系数,l为所述湿度变化加速系数,为所述放电电流和温度之间的相关系数,/>为所述充电电流和温度之间的相关系数,covT,H为所述温度和湿度之间的相关系数,β1、β2、β3、β4、β5、β6均为权值系数,其中,
/>
根据本发明的实施例,如公式(2)所示,在电池同时进行充电和放电的状态下,安全评价函数可包括温度项、湿度项、充电电压项、充电电流项、放电电压项和放电电流项。
并且,各项的权值β1、β2、β3、β4、β5、β6与以上权值α1、α2、α3和α4类似,均为在更危险的情况下,数值更大的权值,从而可在危险性更高的情况下,使得各项的数值更大,从而使得安全评价函数的数值更大,即,使得安全评价函数更灵敏,从而更高效地进行安全管理。
根据本发明的实施例,与充电状态下的安全评价函数和放电状态下的安全评价函数不同的是,同时进行充电和放电的状态下的安全评价函数的温度项还可包括温度变化加速系数,湿度项还可包括湿度变化加速系数。且温度项不仅受到充电电流的影响,还受到放电电流的影响,因此,与充电项相乘的参数包括充电电流和温度之间的相关系数以及充电电流,还包括放电电流和温度之间的相关系数以及放电电流。与公式(1)类似的是,与湿度项相乘的系数包括温度和湿度之间的相关系数以及温度。
根据本发明的实施例,由于同时进行充电和放电的状态下,相较于仅进行充电或放电,电池温度的变化可能更快,因此,为了适应同时进行充电和放电时温度的变化速度,提升安全评价函数的灵敏度,可将温度变化加速系数作为温度项的负指数幂,从而加快温度项的变化速度,提升灵敏度。类似地,可将湿度变化加速系数作为湿度项的负指数幂,从而加快湿度项的变化速度,提升灵敏度。
根据本发明的实施例,可求解温度变化加速系数,所述方法还包括:对所述电池施加多种充电电流进行充电,并分别在多个时刻获得电池的第一温度;根据所述多个时刻获得电池的第一温度,确定充电电流与所述电池的温度的第一拟合系数;分别对所述电池施加每种充电电流进行充电时,以多种放电电流对电池进行放电,在多个时刻获得电池的第二温度;分别根据对每种放电电流,以及与每种放电电流对应的第二温度,确定电池的温度与充电电流和放电电流共同作用下的第二拟合系数;根据所述第二拟合系数和所述第一拟合系数,确定在各种充电电流和各种放电电流作用下的温度变化加速系数。
根据本发明的实施例,可设置多种充电电流,针对每种充电电流,可获得多个时刻电池的第一温度,从而获得在使用多种充电电流的充电时,多个时刻电池的第一温度。
根据本发明的实施例,分别针对每种充电电流,确定电池的第一温度与时间的关系,例如,将第一温度与时间进行拟合,可获得每种充电电流的第一拟合系数。
根据本发明的实施例,重复使用上述多种电流对电池进行充电的处理,但在充电时,使用不同的放电电流对电池进行放电,确定分别在每种充电电流和放电电流的作用下,电池在不同时刻的第二温度。
根据本发明的实施例,可在不同的充电电流和放电电流的作用下,确定第二温度和时间的关系,例如,将第二温度与时间进行拟合,可获得在不同充电电流和放电电流的作用下的第二拟合系数。
根据本发明的实施例,可利用第一拟合系数和第二拟合系数,确定在各种充电电流和放电电流的作用下的温度变化加速系数。例如,针对同一种充电电流,可确定在不同的放电电流的作用下的多个第二拟合系数,以及仅在该充电电流作用下的第一拟合系数,可求解第二拟合系数与第一拟合系数的比值,或者,将充电电流和放电电流同时作用下的温度与仅在充电电流作用下的温度之差,与时间进行拟合,可获得温度变化加速系数。通过类似地方式,可获得在各种充电电流和放电电流作用下的温度变化加速系数。
根据本发明的实施例,温度变化加速系数与充电电流和放电电流相关,即,在确定充电电流和放电电流后,基于充电电流和放电电流对温度变化加速系数进行查询,从而获得匹配的温度变化加速系数。类似地,可通过与上述类似的方式求解湿度变化加速系数,并在确定充电电流和放电电流后,查询湿度变化加速系数。进而通过公式(2)求解安全评价函数。
根据本发明的实施例,在确定电池是否处于安全状态时,可将安全评价函数的数值与充电安全阈值进行比较,如果安全评价函数高于充电安全阈值,则可认为当前电池处于不安全状态,反之,则电池处于安全状态。
通过这种方式,可分别确定温度项、湿度项、充电电流项、充电电压项、放电电压项和放电电流项,并分别设置各项的权值,且在更危险的情况下,设置更大的权值,使得安全评价函数的计算更灵敏,从而使安全管理更高效。进一步地,还可针对同时充电和放电时,温度和湿度变化更快的情况,设置温度变化加速系数和湿度变化加速系数,使得安全评价函数更加灵敏,可更迅速地检测到电池所处的危险状态,并进行安全管理,提高电池的安全性。
根据本发明的实施例,在步骤S104中,如果安全评价结果为安全,则可继续监测。如果安全评价结果为不安全,则可对电池的运行状态进行调节,例如,电池温度过高,则可调节电池的充电电压、充电电流、增大电池通风等。电池过电压,则可降低电池的充电电压,电池过电流,则可降低电池的充电电流,电池湿度过高,则可停止电池的充电和放电,并提示操作人员进行检修,以防发生更大的事故,例如,发生漏电、短路等。
根据本发明的实施例,也可使用故障检测模型来确定电池的故障,从而有针对性地进行处理,例如,将运行状态输入故障检测模型,即可确定故障类型,从而有针对性地进行故障检修。故障检测模型可以是神经网络模型、支持向量机模型、逻辑回归模型、贝叶斯模型等,本发明对此不作限制。
根据本发明的实施例,在步骤S105中,可基于以上确定的故障类型和调节方式,对电池的运行状态进行调节,例如,通过降低充电电流、充电电压、降低电池温度、停止充放电等调节方式,对电池的运行状态进行调节,从而可提高电池的安全性,
根据本发明,可首先确定电池的充放电状态,并基于不同的充放电状态分别进行安全评价,在充电状态下,可分别确定温度项、湿度项、电流项和电压项,并分别设置各项的权值,且在更危险的情况下,设置更大的权值,使得安全评价函数的计算更灵敏。在电池处于放电状态下,每个检测周期进行一次检测和计算,并确定电池的安全状态,无需实时检测,从而降低检测成本和计算压力。在电池同时进行充电和放电的状态下,可针对温度和湿度变化更快的情况,设置温度变化加速系数和湿度变化加速系数,使得安全评价函数更加灵敏,可更迅速地检测到电池所处的危险状态,并进行安全管理,并且,还可在计算安全评价函数时,体现充电电流、放电电流、温度和湿度之间的关系,提升安全评价函数的准确性。进而在不安全的情况下进行调整,监测电池的安全性能,进一步提升电池的安全性。
图2示例性地示出本发明实施例的电池安全管理方法的应用示意图,如图2所示,可判断电池的充放电状态,所示充放电状态包括充电状态、放电状态以及同时充电和放电的状态。
根据本发明的实施例,在充电状态下,可检测电池的温度、湿度、充电电压、充电电流、充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,并通过公式(1),计算安全评价函数。
根据本发明的实施例,在放电状态下,可在每个检测周期,进行一次电池的温度、湿度、和放电电压的检测,并计算安全评价函数,且在本检测周期内不再检测和计算。
根据本发明的实施例,可在同时进行充电和放电的状态下,可检测电池的温度、湿度、充电电压、充电电流、放电电压和放电电流,并基于实时检测到的充电电流,以及实时检测到的放电电流查询温度变化加速系数和湿度变化加速系数。进而将温度、湿度、充电电压、充电电流、放电电压、放电电流、温度变化加速系数、湿度变化加速系数、充电电流和温度之间的相关系数,放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数代入公式(2),计算安全评价函数。
根据本发明的实施例,可确定安全评价函数是否大于阈值,如果大于阈值,则可确定电池的故障,并进行相应地调节,例如,降低温度,降低充电电压等。否则,则电池处于安全状态,可继续对电池的安全监测。
图3示例性地示出本发明实施例的电池安全管理装置的框图,如图3所示,所述装置包括:
状态模块101,用于确定电池的充放电状态,其中,所述充放电状态包括充电状态、放电状态以及同时充电和放电的状态;
相关系数模块102,用于根据实时检测到的所述电池的运行状态,确定多种运行状态之间的相关系数;
评价模块103,用于根据所述电池的充放电状态、实时检测到的所述电池的运行状态,以及所述多种运行状态之间的相关系数,确定所述电池的安全评价结果,其中,所述运行状态包括电池的温度、湿度、充电电压、充电电流、放电电压和剩余电量;
方式确定模块104,用于在所述安全评价结果为不安全的情况下,确定对所述电池的运行状态的调节方式,其中,所述调节方式使得所述安全评价结果与所述安全阈值之间的差距减小;
调节模块105,用于通过所述调节方式,对所述电池的运行状态进行调节。
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述充电状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压和所述充电电流,所述多种运行状态之间的相关系数包括充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数;所述评价模块进一步用于:
在所述电池处于充电状态的情况下,获取所述电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压和所述充电电流;
根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述充电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数;
根据所述安全评价函数,以及预设的充电安全阈值,确定所述安全评价结果。
根据本发明的实施例,所述评价模块进一步用于:
根据公式
确定所述安全评价函数,其中,ε为安全评价函数的求解结果,Ts为预设的标准温度,Td为检测到的实际温度,Hd检测到的实际湿度,Hm为最大容忍湿度,Vs为预设的标准充电电压,Vd为检测到的充电电压,Is为预设的标准充电电流,Id为检测到的充电电流,covI,T为充电电流和温度之间的相关系数,covT,H为温度和湿度之间的相关系数,α1、α2、α3和α4均为权值系数,其中,
/>
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述同时充电和放电的状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压和所述放电电流,所述多种运行状态之间的相关系数包括充电电流和温度之间的相关系数,放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,所述评价模块进一步用于:
在所述电池处于同时充电和放电的状态的情况下,获取所述电池的所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压和放电电流;
根据所述温度、所述湿度、所述充电电压、所述充电电流、所述放电电压、温度变化加速系数、湿度变化加速系数、充电电流和温度之间的相关系数,放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定所述电池的安全评价函数,所述温度变化系数与所述充电电流和放电电流相关;
根据所述安全评价函数,以及预设的安全阈值,确定所述安全评价结果。
根据本发明的实施例,所述评价模块进一步用于:
根据公式
确定所述安全评价函数,其中,∈为安全评价函数的求解结果,Ts为预设的标准温度,Td为检测到的实际温度,Hd检测到的实际湿度,Hm为最大容忍湿度,Vs为预设的标准充电电压,Vd为检测到的充电电压,Is为预设的标准充电电流,Id为检测到的充电电流,Ic为实际放电电流,If为额定放电电流,Vf为额定放电电压,Vc为实际放电电压,k为所述温度变化加速系数,l为所述湿度变化加速系数,为所述放电电流和温度之间的相关系数,为所述充电电流和温度之间的相关系数,covT,H为所述温度和湿度之间的相关系数,β1、β2、β3、β4、β5、β6均为权值系数,其中,
/>
根据本发明的实施例,所述装置还包括加速系数模块,用于:
对所述电池施加多种充电电流进行充电,并分别在多个时刻获得电池的第一温度;
根据所述多个时刻获得电池的第一温度,确定充电电流与所述电池的温度的第一拟合系数;
分别对所述电池施加每种充电电流进行充电时,以多种放电电流对所述电池进行放电,在多个时刻获得电池的第二温度;
分别根据对每种放电电流,以及与每种放电电流对应的第二温度,确定电池的温度与充电电流和放电电流共同作用下的第二拟合系数;
根据所述第二拟合系数和所述第一拟合系数,确定在各种充电电流和各种放电电流作用下的温度变化加速系数。
根据本发明的实施例,所述充放电状态包括所述放电状态,所述运行状态包括电池的所述温度、所述湿度、所述放电电压和所述剩余电量,所述多种运行状态之间的相关系数包括放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,所述评价模块进一步用于:
在所述电池处于放电状态的情况下,获取当前检测周期的所述电池的所述温度、所述湿度、所述放电电压;
根据所述温度、所述湿度、所述放电电压、所述放电电流和温度之间的相关系数,以及温度和湿度之间的相关系数,确定当前检测周期的所述电池的安全评价函数;
根据所述安全评价函数,以及预设的放电安全阈值,确定当前检测周期的安全评价结果,并暂停检测所述电池的运行状态的处理,直到满足下一检测周期的开始条件,其中,下一检测周期的开始条件包括放电时间达到预设时间,或者,剩余电量达到预设电量。
本发明可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质,其上载有用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
本领域的技术人员应理解,上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明,在没有背离所述原理下,本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。