CN118151030A - 一种用于铁路后备电源的电池监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电能配置领域，且公开了一种用于铁路后备电源的电池监测方法及系统，用于解决当备用电源性能发生变化时，会出现之前预设的连接优先级顺序不再具有代表性的问题，该方法包括，使用监测设备采集电池组的性能数据，并根据电池组的性能数据计算得到电池组电压不均匀系数、容量衰减系数以及内阻变化系数，综合评估得到电池受损指数，将每个电池组的电池受损指数从小到大进行排列，并按照排列顺序设置备用电源连接优先级，采集一定时间段内每个电池组的使用数据，计算得到优先级重排指数，并根据优先级重排指数对备用电池组性能的重新检测进行判定，有效减少了因备用电源性能不佳造成的铁路系统不稳定的情况。

Description

一种用于铁路后备电源的电池监测方法及系统

技术领域

本发明涉及电能配置领域，更具体地涉及一种用于铁路后备电源的电池监测方法及系统。

背景技术

铁路后备电源通常是指在铁路系统中用于应对主电源故障或突发情况的备用电源，这些备用电源可以确保列车的正常运行和安全，即使主电源出现了故障或中断。蓄电池是最常见的备用电源之一，用于提供电力以维持列车的关键系统和设备运行，如照明、通信和安全系统等。蓄电池通常位于列车的电气设备柜中，并且能够在主电源中断时迅速接管供电。

现有的铁路系统中选择使用的备用电源通常由自动切换装置来实现，这样的自动化系统可以确保在主电源发生故障或停电时，系统可以自动切换到备用电源，从而保证铁路系统的持续供电。自动切换装置通常根据预设的优先级顺序，在主电源失效时自动选择连接哪一个备用电源，这个优先级顺序通常根据备用电源的性能、状态和可靠性等因素设定，以确保选择最合适的备用电源。但是这种切换备用电源的方法会导致当备用电源性能发生变的时候，根据原始的优先级顺序无法准确连接上性能最佳的备用电源，从而造成铁路系统供电不足或者电力系统故障，对整个铁路系统造成严重影响。

针对上述问题，本发明提出一种解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种用于铁路后备电源的电池监测方法及系统，以解决上述背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于铁路后备电源的电池监测方法，包括以下步骤：

使用电压监测设备采集电池组中各个电池的电压数据，对采集到的电压数据进行聚类，得到电压最终聚类簇，并根据电压最终聚类簇计算得到电池组电压不均匀系数；

使用电流传感器实时监测采集电池组的充放电过程中的电流变化，将采集到的电流数据进行积分计算，得到电池组在一定时间内的累积电荷量；

通过电池厂商获取电池组的额定电压，根据累积电荷量，结合电池组的额定电压，计算出电池组的实时容量，其计算公式为，其中/>表示为电池组的实时容量，表示为电流积分值，/>表示为电池额定电压；

通过比较计算得到的电池组的实时容量与电池的额定容量，计算得到电池组的容量衰减系数，其计算公式为，其中/>表示为容量衰减系数，/>表示为实时容量，/>表示为电池的额定容量；

使用内阻测试仪器检测出电池组中每个电池的电阻数据，对于每个电池，计算其内阻变化值，并根据每个电池的内阻变化值计算得到内阻变化系数；

根据电池组电压不均匀系数、容量衰减系数以及内阻变化系数评估得到电池受损指数；

将每个电池组的电池受损指数从小到大进行排列，并按照排列顺序设置备用电源连接优先级；

采集一定时间段内每个电池组的循环次数与总使用时间长度，并根据每个电池组的循环次数、总使用时间长度以及电池受损指数，计算得到优先级重排指数，并根据优先级重排指数对备用电池组性能的重新检测进行判定。

优选的，对采集到的电压数据进行聚类包括：

步骤1：通过肘部法得到数据点的最佳聚类簇数；

步骤2：根据最佳聚类簇数，从数据点中随机选取对应数的数据点作为聚类的初始聚类中心；

步骤3：对数据集中的每个数据点，通过欧氏距离计算其与各个聚类中心之间的距离，并将数据点分配到距离最近的聚类中心所属的簇中；

步骤4：对于每个簇，计算其所有数据点的均值，并将该均值作为新的聚类中心；

步骤5：重复步骤3、4，直到聚类中心不再发生变化，并得到电压最终聚类簇。

优选的，将数据点分配到距离最近的聚类中心所属的簇中包括：

将数据点与各个聚类中心之间的距离进行从大到小排序，选取最小的距离将数据点分配至所属的簇中。

优选的，根据电压最终聚类簇计算得到电池组电压不均匀系数包括：

统计每个电压最终聚类簇中的数据点数量，将每个电压最终聚类簇中的数据点数量与数据集中一共的数据点的数量进行比值计算，得到每个电压最终聚类簇的权重系数；

根据每个电压最终聚类簇的聚类中心与权重系数计算得到电池组的电压均值，其计算公式为，其中/>表示为电池组的电压均值，/>表示为第j个电压最终聚类簇的权重系数，/>表示为第j各电压最终聚类簇的聚类中心；

采集电池组中电池的最大电压值与最小电压值，根据电池的最大电压值、最小电压值以及电池组的电压均值计算得到电池组电压不均匀系数，其计算公式为，其中/>表示为电池组电压不均匀系数，/>表示为电池组的电压均值，/>表示为电池组中电池的最大电压值，/>表示为电池组中电池的最小电压值。

优选的，将采集到的电流数据进行积分计算，得到电池组在一定时间内的累积电荷量包括：

通过电流传感器在固定时间间隔内采集电池充放电过程中的电流数据，并将连续的电流数据离散化；

将离散化后的电流数据通过辛普森法进行积分计算，得到电池在每个时间间隔内的累积电荷量；

将每个时间间隔内的电荷量累加起来，得到电池在整个时间段内的累积电荷量。

优选的，根据优先级重排指数对备用电池组性能的重新检测进行判定包括：

设定一个电池受损指数预设阈值，根据电池受损指数与电池受损指数预设阈值计算得到电池受损系数，其计算公式为/>，其中/>表示为电池受损指数，/>表示为电池受损指数预设阈值；

设定一个初始优先级重排指数阈值，当电池受损指数小于等于电池受损指数阈值时，优先级重排指数阈值不变，当电池受损指数大于电池受损指数阈值时，则降低优先级重排指数阈值，得到最终优先级重排指数阈值，所述最终优先级重排指数阈值通过电池受损系数与初始优先级重排指数阈值计算得到，其计算公式为/>，其中/>表示为最终优先级重排指数阈值，/>表示为初始优先级重排指数阈值，/>表示为电池受损系数；

将每个电池组的优先级重排指数与最终优先级重排指数阈值进行对比，统计出实时优先级重排指数大于最终优先级重排指数阈值的电池组数量，记为重排电池组，若重排电池组与总电池组数量的占比超过一半，则对铁路所有备用电池组进行重新检测，并重新进行优先级排列。

优选的，一种用于铁路后备电源的电池监测系统，所述系统包括：

备用电源数据采集模块，用于通过设备采集备用电源的性能数据，所述性能数据包括电压不均匀系数、容量衰减系数以及内阻变化系数，并将性能数据传输至数据评估模块，备用电源数据采集模块与数据评估模块相连；

数据评估模块，用于接收备用电源数据采集模块传输的性能数据，并综合评估得到电池受损指数，将电池受损指数传输至备用电源连接模块与优先级重排模块，数据评估模块与备用电源连接模块和优先级重排模块相连；

备用电源连接模块，用于接收数据评估模块传输的电池受损指数，根据电池受损指数选择性能最佳的电源进行备用电源连接；

优先级重排模块，用于接收数据评估模块传输的电池受损指数，根据电池受损指数计算得到优先级重排指数，并根据优先级重排指数对备用电池性能的重新检测进行判定，当判定需要重新检测时，则传回备用电源数据采集模块进行数据采集，优先级重排模块与备用电源数据采集模块相连。

本发明的技术效果和优点：

使用监测设备采集电池组的性能数据，并根据电池组的性能数据计算得到电池组电压不均匀系数、容量衰减系数以及内阻变化系数，综合评估得到电池受损指数，将每个电池组的电池受损指数从小到大进行排列，并按照排列顺序设置备用电源连接优先级，采集一定时间段内每个电池组的使用数据，计算得到优先级重排指数，并根据优先级重排指数对备用电池组性能的重新检测进行判定，有效减少了因备用电源性能不佳造成的铁路系统不稳定的情况。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图2为本发明的整体流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的一种用于铁路后备电源的电池监测方法及系统并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于铁路后备电源的电池监测方法，包括以下步骤：

使用电压监测设备采集电池组中各个电池的电压数据，记为数据集，数据集中的各个电池的电压数据为数据点，所述电压监测设备是一种用于测量和监测电路中电压的设备。它们通常用于各种电力系统、电子设备和实验室中，以确保电路的正常运行并监测电压变化；

并对各个电池的电压数据通过K均值聚类法进行聚类，得到电压最终聚类簇，根据电压最终聚类簇计算得到电池组电压不均匀系数，所述K均值聚类法是一种常用的无监督学习算法，用于将数据集划分为预先定义的K个簇。该算法的目标是将数据点划分到K个簇中，使得每个数据点都属于与其最近的聚类中心所代表的簇，并使得簇内的数据点尽可能相似，而不同簇之间的数据点尽可能不相似；

聚类分析可以帮助评估电池组的健康状态。通过观察聚类结果，可以了解电池组内部电池之间的电压分布情况，进而评估电池组的整体性能和健康状况。如果电池组内部电压分布均匀，表示电池组状态良好；反之，如果存在电压分布不均匀或异常聚类，则可能表明电池组存在问题，通过聚类分析，可以了解电池组内部电池之间的差异性和特点，从而优化电池管理策略。例如，可以根据电池电压聚类结果制定差异化的充放电策略，针对性地对不同类别的电池采取不同的管理措施，以提高电池组的性能和寿命。

使用合适的电流传感器或检测装置实时监测电池组的充放电过程中的电流变化，这些电流数据应该能够准确地反映电池组的充电和放电情况，所述电流传感器是一种用于测量电路中电流的设备。它们通常用于监测和控制电力系统、电动机、电池组等各种电气设备的电流情况。电流传感器能够将电路中的电流转换为可测量的电信号，从而实现对电流的监测和测量；

将采集到的电流数据进行积分计算，得到电池组在一定时间内的累积电荷量。电流积分的过程实际上是对电流随时间的变化进行求和，以得到电流量的累积值；

根据电流积分得到的电荷量，结合电池组的额定电压，可以估计电池组的实时容量，其计算公式为，其中/>表示为电池的实时容量，/>表示为电流积分值，/>表示为电池额定电压；

通过比较计算得到的实时容量与电池的额定容量，可以估算电池的容量衰减系数，其计算公式为，其中/>表示为容量衰减系数，/>表示为实时容量，/>表示为电池的额定容量。

电池容量衰减系数是衡量电池寿命的重要指标之一。通过监测电池容量随时间的衰减情况，可以了解电池的老化速度和寿命，从而预测电池的使用寿命和剩余寿命。这有助于制定合理的电池更换计划和预防性维护措施，以确保电池组的可靠运行，电池容量衰减系数的变化可以反映电池性能的变化情况。当电池容量衰减系数逐渐增大时，表明电池性能正在下降，可能会影响电池组的功率输出和运行时间。通过及时监测电池容量衰减系数的变化，可以提前发现电池性能问题并采取相应措施进行维护或更换。

使用内阻测试仪器检测出电池组中每个电池的电阻数据，对于每个电池，计算其内阻变化值，计算公式为，其中/>表示为内阻变化值，/>表示为当前内阻数据，/>表示为初始内阻，所述初始内阻是指电池在其寿命开始阶段的内阻值，通常用来表示电池的健康状态和性能水平。较低的初始内阻意味着电池在使用时产生的能量损耗较少，能够更有效地提供电流，并且在高负载条件下能够保持较稳定的电压输出；

对于电池组中的所有电池，计算其内阻变化的平均值，作为电池组的内阻变化系数，其计算公式为，其中/>表示为内阻变化系数，n表示为电池组中点吃的数量，/>表示为第i块电池的内阻变化值，这个内阻变化系数可以用来表示整个电池组内阻的变化趋势。如果内阻变化系数较大，则表示电池组中的内阻变化较大。

根据电池组电压不均匀系数、容量衰减系数以及内阻变化系数计算得到电池受损指数，其计算公式为，其中/>表示为电池受损指数，/>表示为电池组电压不均匀系数，电池组中电压较高的电池可能会过充，而电压较低的电池可能会过放。过充和过放都会对电池造成损害，从而缩短电池的使用寿命，电池组中电压差异较大的电池在充放电循环过程中可能会表现出不同的充放电行为，导致一些电池的循环次数更多，而另一些电池的循环次数较少，加速了电池的老化，电池组中电压不均匀可能会导致电池之间的负载分配不均匀，造成某些电池承受较大的负载，从而影响了整个电池组的性能和稳定性，/>表示为容量衰减系数，电池组容量衰减程度的增加可能意味着电池组中的电池在使用过程中逐渐丧失了一部分容量，从而导致电池的性能下降。容量衰减通常与电池的老化程度密切相关，因为随着电池的循环使用和时间推移，电池内部化学反应会逐渐引起电极材料的损耗和结构变化，导致电池容量的减少，/>表示为内阻变化系数，内阻的增加会导致电池在充放电过程中产生更多的热量，从而增加能量损失，内阻的增加会导致电池输出功率降低，从而影响电池的性能和稳定性，内阻的增加可能会加速电池的老化过程，导致电池的循环寿命缩短，内阻的增加会导致电池内部产生更多的热量，从而使电池温度升高，进一步加速电池的老化，a1、a2、a3表示为电池受损指数、电池组电压不均匀系数以及内阻变化系数的权重系数，且本实施例不对a1、a2、a3具体值做具体计算；

将每个电池组的电池受损指数从小到大进行排列，并按照排列顺序设置连接优先级；

采集一定时间段内每个电池组的循环次数与总使用时间长度，所述电池组的循环次数指的是完成一次完整的充放电循环的次数，所述使用时间长度通常指的是电池的实际放电过程的时间，根据电池组的循环次数与总使用时间长度以及当前电池组的电池受损指数计算出每个电池组的实时优先级重排指数，其计算公式为，其中/>表示为优先级重排指数，/>表示为电池组的循环次数，/>表示为总使用时间长度，/>表示为电池受损系数，所述电池受损系数为电池受损指数与电池受损指数预设阈值的比值，其计算公式为/>，其中/>表示为电池受损指数，/>表示为电池受损指数预设阈值，b1、b2、b3表示为电池组的循环次数、总使用时间长度以及电池受损系数的权重系数，且本实施例不对b1、b2、b3具体值做具体计算。

设定一个初始优先级重排指数阈值，且所述优先级重排指数阈值随电池受损指数变化而变化，电池受损指数越大，表示当前电池组性能越低，越需要对电池组的优先级进行重新排序，电池受损指数越小，表示当前电池组性能越高，为了保证铁路备用电源的可靠性，当电池受损指数小于等于电池受损指数阈值时，优先级重排指数阈值不变，当电池受损指数大于电池受损指数阈值时，则降低优先级重排指数阈值，得到最终优先级重排指数阈值，所述最终优先级重排指数阈值通过电池受损系数与初始优先级重排指数阈值计算得到，其计算公式为/>，其中/>表示为最终优先级重排指数阈值，/>表示为初始优先级重排指数阈值，/>表示为电池受损系数。

将每个电池组的实时优先级重排指数与最终优先级重排指数阈值进行对比，统计出实时优先级重排指数大于最终优先级重排指数阈值的电池组数量，记为重排电池组，若重排电池组与总电池组数量的占比超过一半，则对铁路所有备用电池组进行重新检测，并重新进行优先级排列。

通过监测电池受损指数的变化，可以优化电池组的维护计划。根据电池受损指数的变化趋势，可以调整维护周期和维护策略，合理安排维护工作，以保障电池组的稳定运行和延长电池寿命，通过根据电池受损指数的变化调整维护计划，可以避免不必要的维护和更换操作，节省维护成本。及时维护和更换受损严重的电池，可以减少维护费用和设备停机时间，提高系统的可靠性和运行效率。

本实施例中，需要具体说明的是，所述对各个电池的电压数据通过K均值聚类法进行聚类步骤为：

步骤1：通过肘部法得到数据点的最佳聚类簇数，所述肘部法是一种用于确定K均值聚类中最佳聚类簇数K的常用方法之一。它的基本思想是通过观察聚类数K与聚类结果的总内部离差平方和之间的关系，来找到一个“肘部点”，即聚类数K对应的拐点，该点是聚类数增加后，WCSS下降速度明显减缓的位置，所述WCSS是指每个数据点到其所属簇中心的距离的平方和，表示了聚类结果的紧密度；

步骤2：根据最佳聚类簇数，从数据点中随机选取对应数的数据点作为聚类的初始聚类中心，所述初始聚类中心是指在开始聚类过程之前随机选择的K个聚类中心，这些初始聚类中心是算法开始时的起点；

步骤3：对数据集中的每个数据点，通过欧氏距离计算其与各个聚类中心之间的距离，例如计算数据点和初始聚类中心/>之间的距离/>，其计算公式为，其中/>表示数据点/>在第k个聚类簇中的值，/>表示聚类中心在第k个聚类簇的值，n表示为数据点/>和聚类中心/>的特征数量，并将数据点分配到距离最近的聚类中心所属的簇中，所述欧氏距离是指在欧几里得空间中两个点之间的距离，也是最常用的距离度量方式之一，在K均值聚类中，欧氏距离通常用于计算数据点与聚类中心之间的距离；

步骤4：对每个簇，计算其所有数据点的均值，并将该均值作为新的聚类中心，其计算公式为，其中/>表示为第j个簇中的数据点集合，/>表示为第j个簇的新聚类中心，/>表示第j个簇中的数据点数量，/>表示第i个数据点；

步骤5：重复步骤3、4，直到聚类中心不再发生变化，并得到电压最终聚类簇。

本实施例中，需要具体说明的是，所述将数据点分配到距离最近的聚类中心所属的簇中步骤为，将数据点与各个聚类中心之间的距离进行从大到小排序，选取最小的距离将数据点分配至所属的簇中。

本实施例中，需要具体说明的是，所述根据电压最终聚类簇计算得到电池组电压不均匀系数步骤为：

统计每个电压最终聚类簇中的数据点数量，将每个电压最终聚类簇中的数据点数量与数据集中一共的数据点的数量进行比值计算，得到每个电压最终聚类簇的权重系数，其计算公式为，其中/>表示为第j个电压最终聚类簇的权重系数，/>表示为数据集中一共的数据点的数量，/>表示第j电压最终聚类簇中的数据点数量；

根据每个电压最终聚类簇的聚类中心与权重系数计算得到电池组的电压均值，其计算公式为，其中/>表示为电池组的电压均值，/>表示为第j个电压最终聚类簇的权重系数，/>表示为第j各电压最终聚类簇的聚类中心；

采集电池组中电池的最大电压值与最小电压值，根据电池的最大电压值、最小电压值以及电池组的电压均值计算得到电池组电压不均匀系数，其计算公式为，其中/>表示为电池组电压不均匀系数，/>表示为电池组的电压均值，表示为电池组中电池的最大电压值，/>表示为电池组中电池的最小电压值，当电池组的电压均值增加时，意味着整个电池组的平均电压提高了。如果电池组中的各个电池电压之间的差异不变，那么最大电压和最小电压与均值之间的差异会减小，导致不均匀系数减小，相反，当电池组的电压均值减少时，最大电压和最小电压与均值之间的差异会增大，导致不均匀系数增加。

本实施例中，需要具体说明的是，所述将采集到的电流数据进行积分计算，得到电池组在一定时间内的累积电荷量步骤为：

采集电池充放电过程中的电流数据。这可以通过电流传感器或电流检测装置实时获取；

将连续的电流数据离散化，通常是在固定时间间隔内采样电流数据。例如，每秒钟或每分钟采集一次电流数据；

将采集到的电流数据通过辛普森法积分法进行积分计算，得到电池在每个时间间隔内的累积电荷量，其计算公式为，其中/>表示为时间间隔内的累积电荷量，/>表示为时间间隔，将时间间隔平均分为n个时刻，/>表示为第i个时刻的电流值，/>表示为在i时刻之前一个时刻的电流值，/>表示为在i时刻之后一个时刻的电流值，所述辛普森法是一种数值积分方法，用于估算函数在一定区间上的定积分。它是使用多项式来逼近函数曲线下的面积，基本思想是将区间分成若干个子区间，并在每个子区间上使用二次多项式来逼近原函数，然后将这些子区间上的面积相加得到整个区间的近似积分值；

将每个时间间隔内的电荷量累加起来，得到电池组在整个时间段内的累积电荷量。

本实施例中，需要具体说明的是，一种用于铁路后备电源的电池监测系统，所述系统包括：

备用电源数据采集模块，用于通过设备采集备用电源的性能数据，所述性能数据包括电压不均匀系数、容量衰减系数以及内阻变化系数，并将性能数据传输至数据评估模块，备用电源数据采集模块与数据评估模块相连；

数据评估模块，用于接收备用电源数据采集模块传输的性能数据，并综合评估得到电池受损指数，将电池受损指数传输至备用电源连接模块与优先级重排模块，数据评估模块与备用电源连接模块和优先级重排模块相连；

备用电源连接模块，用于接收数据评估模块传输的电池受损指数，根据电池受损指数选择性能最佳的电源进行备用电源连接；

优先级重排模块，用于接收数据评估模块传输的电池受损指数，根据电池受损指数计算得到优先级重排指数，并根据优先级重排指数对备用电池性能的重新检测进行判定，当判定需要重新检测时，则传回备用电源数据采集模块进行数据采集，优先级重排模块与备用电源数据采集模块相连。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于铁路后备电源的电池监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用电压监测设备采集电池组中各个电池的电压数据，对采集到的电压数据进行聚类，得到电压最终聚类簇，并根据电压最终聚类簇计算得到电池组电压不均匀系数；

使用电流传感器实时监测采集电池组的充放电过程中的电流变化，将采集到的电流数据进行积分计算，得到电池组在一定时间内的累积电荷量；

通过电池厂商获取电池组的额定电压与额定容量，根据累积电荷量，结合电池组的额定电压，计算出电池组的实时容量，其计算公式为，其中/>表示为电池组的实时容量，/>表示为电流积分值，/>表示为电池额定电压；

通过比较电池组的实时容量与电池的额定容量，计算得到电池组的容量衰减系数，其计算公式为，其中/>表示为容量衰减系数，/>表示为实时容量，/>表示为电池的额定容量；

使用内阻测试仪器检测出电池组中每个电池的电阻数据，对于每个电池，计算其内阻变化值，并根据每个电池的内阻变化值计算得到内阻变化系数；

根据电池组电压不均匀系数、容量衰减系数以及内阻变化系数评估得到电池受损指数；

将每个电池组的电池受损指数从小到大进行排列，并按照排列顺序设置备用电源连接优先级；

采集一定时间段内每个电池组的循环次数与总使用时间长度，并根据每个电池组的循环次数、总使用时间长度以及电池受损指数，计算得到优先级重排指数，并根据优先级重排指数对备用电池组性能的重新检测进行判定。

2.根据权利要求1所述的一种用于铁路后备电源的电池监测方法，其特征在于：对采集到的电压数据进行聚类包括：

步骤1：通过肘部法得到数据点的最佳聚类簇数；

步骤2：根据最佳聚类簇数，从数据点中随机选取对应数的数据点作为聚类的初始聚类中心；

步骤3：对数据集中的每个数据点，通过欧氏距离计算其与各个聚类中心之间的距离，并将数据点分配到距离最近的聚类中心所属的簇中；

步骤4：对于每个簇，计算其所有数据点的均值，并将该均值作为新的聚类中心；

步骤5：重复步骤3、4，直到聚类中心不再发生变化，并得到电压最终聚类簇。

3.根据权利要求2所述的一种用于铁路后备电源的电池监测方法，其特征在于：将数据点分配到距离最近的聚类中心所属的簇中包括：

将数据点与各个聚类中心之间的距离进行从大到小排序，选取最小的距离将数据点分配至所属的簇中。

4.根据权利要求1所述的一种用于铁路后备电源的电池监测方法，其特征在于：根据电压最终聚类簇计算得到电池组电压不均匀系数包括：

统计每个电压最终聚类簇中的数据点数量，将每个电压最终聚类簇中的数据点数量与数据集中一共的数据点的数量进行比值计算，得到每个电压最终聚类簇的权重系数；

根据每个电压最终聚类簇的聚类中心与权重系数计算得到电池组的电压均值，其计算公式为，其中/>表示为电池组的电压均值，/>表示为第j个电压最终聚类簇的权重系数，/>表示为第j各电压最终聚类簇的聚类中心；

采集电池组中电池的最大电压值与最小电压值，根据电池的最大电压值、最小电压值以及电池组的电压均值计算得到电池组电压不均匀系数，其计算公式为，其中/>表示为电池组电压不均匀系数，/>表示为电池组的电压均值，/>表示为电池组中电池的最大电压值，/>表示为电池组中电池的最小电压值。

5.根据权利要求1所述的一种用于铁路后备电源的电池监测方法，其特征在于：将采集到的电流数据进行积分计算，得到电池组在一定时间内的累积电荷量包括：

通过电流传感器在固定时间间隔内采集电池充放电过程中的电流数据，并将连续的电流数据离散化；

将离散化后的电流数据通过辛普森法进行积分计算，得到电池在每个时间间隔内的累积电荷量；

将每个时间间隔内的电荷量累加起来，得到电池在整个时间段内的累积电荷量。

6.根据权利要求1所述的一种用于铁路后备电源的电池监测方法，其特征在于：根据优先级重排指数对备用电池组性能的重新检测进行判定包括：

设定一个电池受损指数预设阈值，根据电池受损指数与电池受损指数预设阈值计算得到电池受损系数，其计算公式为/>，其中/>表示为电池受损指数，/>表示为电池受损指数预设阈值；

设定一个初始优先级重排指数阈值，当电池受损指数小于等于电池受损指数阈值时，优先级重排指数阈值不变，当电池受损指数大于电池受损指数阈值时，则降低优先级重排指数阈值，得到最终优先级重排指数阈值，所述最终优先级重排指数阈值通过电池受损系数与初始优先级重排指数阈值计算得到，其计算公式为/>，其中/>表示为最终优先级重排指数阈值，/>表示为初始优先级重排指数阈值，/>表示为电池受损系数；

将每个电池组的优先级重排指数与最终优先级重排指数阈值进行对比，统计出实时优先级重排指数大于最终优先级重排指数阈值的电池组数量，记为重排电池组，若重排电池组与总电池组数量的占比超过一半，则对铁路所有备用电池组进行重新检测，并重新进行优先级排列。

7.一种用于铁路后备电源的电池监测系统，其特征在于：所述系统包括：

备用电源数据采集模块，用于通过设备采集备用电源的性能数据，所述性能数据包括电压不均匀系数、容量衰减系数以及内阻变化系数，并将性能数据传输至数据评估模块，备用电源数据采集模块与数据评估模块相连；

数据评估模块，用于接收备用电源数据采集模块传输的性能数据，并综合评估得到电池受损指数，将电池受损指数传输至备用电源连接模块与优先级重排模块，数据评估模块与备用电源连接模块和优先级重排模块相连；

备用电源连接模块，用于接收数据评估模块传输的电池受损指数，根据电池受损指数选择性能最佳的电源进行备用电源连接；

优先级重排模块，用于接收数据评估模块传输的电池受损指数，根据电池受损指数计算得到优先级重排指数，并根据优先级重排指数对备用电池性能的重新检测进行判定，当判定需要重新检测时，则传回备用电源数据采集模块进行数据采集，优先级重排模块与备用电源数据采集模块相连。