CN117856408A - 一种基于数据分析的锂电池充放电管理*** - Google Patents
一种基于数据分析的锂电池充放电管理*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于锂电池监管技术领域，具体是一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，包括锂电池监管平台、充放电线路检测模块、锂电池温管模块、锂电池充放效析模块和智能管控端；本发明通过充放电线路检测模块在锂电池的充放电过程中对相应线路进行监测分析，在生成线检正常信号时通过锂电池温管模块在锂电池的充电和放电过程中对其进行温度监测，在生成温度检优信号时通过锂电池充放效析模块将锂电池的充电过程或放电过程进行辅助检测分析，能够精准判断相应充放电线路的风险性，并在相应线路风险较低时基于多因素结合并递进式评估锂电池的运行安全性，实现对锂电池充放电过程的有效监管，显著减小锂电池充放电过程的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池监管技术领域，具体是一种基于数据分析的锂电池充放电管理***。
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，可分为锂金属电池和锂离子电池，随着科技的快速发展，锂电池以其高能量密度、无记忆效应等优点被广泛应用于电动汽车、储能站、电子设备等领域，锂电池的充放电过程涉及到电化学反应，不当的充放电管理易导致电池性能下降、寿命缩短甚至发生安全事故；
目前在对锂电池进行充放电管理时，不能对相应充电线路或放电线路进行合理分析并精准判断其风险性，且在相应线路风险较低时难以基于多因素结合并递进式评估锂电池的运行安全性，智能化和自动化程度低，无法对锂电池充放电过程进行有效监管，不利于保证锂电池充放电过程的顺利安全进行；
针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，解决了现有技术不能对相应充电线路或放电线路进行合理分析并精准判断其风险性，且在相应线路风险较低时难以基于多因素结合并递进式评估锂电池的运行安全性，智能化和自动化程度低，充放电监管难度大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，包括锂电池监管平台、充放电线路检测模块、锂电池温管模块、锂电池充放效析模块和智能管控端；充放电线路检测模块用于获取到锂电池的充电线路和放电线路，在锂电池的充电过程中对充电线路进行监测，以及在锂电池的放电过程中对放电线路进行监测，且通过分析生成相应线路的线检正常信号或线检异常信号，并将相应线路的线检异常信号经锂电池监管平台发送至智能管控端，以及将线检正常信号经锂电池监管平台发送至锂电池温管模块；
锂电池温管模块接收到线检正常信号后，在锂电池的充电和放电过程中对其进行温度监测，通过分析确定温度风险点，并生成温度检异信号或温度检优信号，且将温度检异信号经锂电池监管平台发送至智能管控端，以及将温度检优信号经锂电池监管平台发送至锂电池充放效析模块；锂电池充放效析模块接收到温度检优信号后，将锂电池的充电过程或放电过程进行辅助检测分析，通过分析生成效测合格信号或效测不合格信号，且将效测不合格信号经锂电池监管平台发送至智能管控端；智能管控端接收到线检异常信号、温度检异信号或效测不合格信号时发出相应预警。
进一步的，充放电线路检测模块的具体运行过程包括：
设定检测时段并在检测时段中划定若干个检测时点，且将锂电池的充电线路和放电线路标记为监管线路，在监管线路上设定若干个监管点，通过线路电检分析以判断相应检测时点为压流劣检时点或压流优检时点，将检测时段内压流劣检时点的数量与检测时点总数量的比值标记为压流劣检数据，且将相邻两组压流优检时点之间的压流劣检时点的数量最大值标记为压流劣幅数据；
通过线路温耗分析以得到温耗线况值，将压流劣检数据、压流劣幅数据和温耗线况值进行数值计算得到充放线路检验值，将充放线路检验值与预设充放线路检验阈值进行数值比较，若充放线路检验值超过预设充放线路检验阈值，则生成相应监管线路的线检异常信号；若充放线路检验值未超过预设充放线路检验阈值，则生成相应监管线路的线检正常信号。
进一步的，线路电检分析的具体分析过程如下：
在锂电池的充电或放电过程中采集到相应监管线路上各个监管点在对应检测时点的电压值和电流值，将所有监管点的电压值进行方差计算得到电压监管系数，将所有监管点的电流值进行方差计算得到电流监管系数；将电压监管系数和电流监管系数与预设电压监管系数阈值和预设电流监管系数阈值分别进行数值比较，若电压监管系数或电流监管系数超过对应预设阈值，则将对应检测时点标记为压流劣检时点；
若电压监管系数和电流监管系数均未超过对应预设阈值，则将相应监管点的电压值和电流值与预设标准电压范围和预设标准电流范围分别进行数值比较，若电压值或电流值未处于对应预设范围内，则将相应监管点标记为异况点；获取到相应监管线路上异况点的数量并将其与监管点总数量的比值标记为异况点析值，且将所有监管点的电压值进行均值计算并将均值结果相较于预设标准电压范围的中值的偏差值标记为充放线压值，同理获取到充放线流值；
通过将异况点析值、充放线压值和充放线流值进行数值计算得到充放线监值，将充放线监值与预设充放线监阈值进行数值比较，若充放线监值超过预设充放线监阈值，则将对应检测时点标记为压流劣检时点；若充放线监值未超过预设充放线监阈值，则将对应检测时点标记为压流优检时点。
进一步的，线路温耗分析的具体分析过程如下：
将监管线路上相邻两组监管点之间的部分标记为输电段，采集到检测时段相应输电段所输入的电能数据和所输出的电能数据，将输入的电能数据与输出的电能数据进行差值计算得到电能耗损数据；
以及采集到检测时段相应输电段的表面温度数据和表面升温数据，通过将表面温度数据、表面升温数据和电能耗损数据进行数值计算以得到温耗段检值，将温耗段检值与预设温耗段检阈值进行数值比较，若温耗段检值超过预设温耗段检阈值，则将对应输电段标记为劣表段；
获取到劣表段的数量并将其与输电段的数量的比值标记为劣表段况值，以及将所有输电段的温耗段检值进行均值计算得到温耗检测值，将数值最大的温耗段检值标记为温耗检峰值；通过将劣表段况值、温耗检测值和温耗检峰值进行数值计算得到温耗线况值。
进一步的，锂电池温管模块的具体运行过程包括：
在锂电池中设定若干个温度评估点，采集到相应温度评估点的实时温度，将检测时段内相应温度评估点的所有实时温度建立温评集合，将温评集合中的最大值和平均值分别标记为第一温发值和第二温发值；将第一温发值和第二温发值与相应的预设第一温发阈值和预设第二温发阈值分别进行数值比较，若第一温发值或第二温发值超过对应预设阈值，则将相应温度评估点标记为温度风险点。
进一步的，在确定温度风险点后，获取到锂电池中温度风险点的数量并将其标记为锂电池温评值，并采集到所有温度风险点的位置，且在锂电池内划设若干个温度评估区域，基于所有温度风险点的位置以确定位于相应温度评估区域内的温度风险点数量并将其标记为温险区况值，且将数值最大的温险区况值标记为锂电池温险区幅值；将锂电池温评值和锂电池温险区幅值与预设锂电池温评阈值和预设锂电池温险区幅阈值分别进行数值比较，若锂电池温评值或锂电池温险区幅值超过对应预设阈值，则生成温度检异信号；若锂电池温评值和锂电池温险区幅值均未超过对应预设阈值，则生成温度检优信号。
进一步的，锂电池充放效析模块的具体运行过程包括：
在锂电池充电过程中，采集到检测时段内各个时刻的充电速度，将所有充电速度进行均值计算并将均值结果以相应预设充电速度标准值的偏差值标记为充电速度偏析值，以及将所有充电速度进行方差计算得到充电速度波析值，将充电速度偏析值和充电速度波析值与预设充电速度偏析阈值和预设充电速度波析阈值分别进行数值比较，若充电速度偏析值或充电速度波析值超过对应预设阈值，则生成锂电池充电时的效测不合格信号，若充电速度偏析值和充电速度波析值均未超过对应预设阈值，则生成锂电池充电时的效测合格信号。
进一步的，锂电池充放效析模块的具体运行过程还包括：
在锂电池放电过程中，采集到锂电池在检测时段内各个时刻的内阻值，将所有内阻值进行均值计算得到内阻系数，将内阻系数与预设内阻系数阈值进行数值比较，若内阻系数超过预设内阻系数阈值，则生成锂电池放电时的效测不合格信号；
若内阻系数未超过预设内阻系数阈值，则将相邻两时刻的内阻值进行差值计算得到内阻增长值，将所有内阻增长值进行均值计算得到内阻增速值，将超过预设内阻增长阈值的内阻增长值的数量占比值标记为内阻过增值；将内阻增速值和内阻过增值与预设内阻增速阈值和预设内阻过增阈值分别进行数值比较，若内阻增速值或内阻过增值超过对应预设阈值，则生成锂电池放电时的效测不合格信号；若内阻增速值和内阻过增值均未超过对应预设阈值，则生成锂电池放电时的效测合格信号。
进一步的，锂电池监管平台与充放保护检测模块和锂电池性检模块均通信连接，充放保护检测模块用于在锂电池充电过程中当其存电量开始达到预设电量上限阈值时使其停止充电，并用于在锂电池放电过程中当其存电量开始低于预设电量下限阈值时使其停止放电，以及在锂电池充电过程中将存电量开始达到预设电量上限阈值的时刻与使锂电池停止充电的时刻的间隔时长标记为充电保护缓冲时长，同理获取到放电保护缓冲时长，且将相应充放电过程的充电保护缓冲时长或放电保护缓冲时长发送至锂电池监管平台进行存储；
锂电池监管平台将线检异常信号、温度检异信号和效测不合格信号发送至锂电池性检模块，锂电池性检模块接收到线检异常信号、温度检异信号或效测不合格信号时，将锂电池的性能状况进行综合检验评估，通过分析生成锂电池性检不合格信号或锂电池性检合格信号，且将锂电池性检不合格信号经锂电池监管平台发送至智能管控端。
进一步的，锂电池性检模块的具体运行过程如下：
设定管理时期，采集到锂电池在管理时期内的故障发生次数，并将锂电池在管理时期内的所有充电保护缓冲时长进行均值计算得到充电护时值，以及将锂电池在管理时期内的所有放电保护缓冲时长进行均值计算得到放电护时值；且将当前日期与锂电池的生产日期进行时间差计算得到锂电池产时值，并将锂电池的理论最大储存电量相较于其实际最大储存电量的超出值标记为存电预警值，以及采集到管理时期内锂电池未运行状态下的所有电量下降速度，将所有电量下降速度进行均值计算得到休眠电损值；
通过将故障发生次数、充电护时值、放电护时值、锂电池产时值、存电预警值和休眠电损值进行数值计算得到锂电池表况值，将锂电池表况值与预设锂电池表况阈值进行数值比较，若锂电池表况值超过预设锂电池表况阈值，则生成锂电池性检不合格信号；若锂电池表况值未超过预设锂电池表况阈值，则生成锂电池性检合格信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过充放电线路检测模块在锂电池的充放电过程中对相应线路进行监测分析，在生成线检正常信号时通过锂电池温管模块在锂电池的充电和放电过程中对其进行温度监测，在生成温度检优信号时通过锂电池充放效析模块将锂电池的充电过程或放电过程进行辅助检测分析，在生成线检异常信号、温度检异信号或效测不合格信号时使智能管控端发出相应预警，能够精准判断相应充放电线路的风险性，并在相应线路风险较低时基于多因素结合并递进式评估锂电池的运行安全性，实现对锂电池充放电过程的有效监管，显著减小锂电池充放电过程的安全隐患；
2、本发明中，通过充放保护检测模块对锂电池进行充放电保护并合理判断其保护反应效率状况，以有效避免过充过放状况的发生，且在生成线检异常信号、温度检异信号和效测不合格信号时通过锂电池性检模块将锂电池的性能状况进行综合检验评估，通过分析生成锂电池性检不合格信号或锂电池性检合格信号，在生成锂电池性检不合格信号时使智能管控端发出相应预警，进一步保证锂电池后续的使用安全和使用性能，减小管理人员的管理难度，智能化和自动化程度高。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；
图1为本发明中实施例一的***框图；
图2为本发明中实施例二和实施例三的***框图。
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。
实施例一：如图1所示，本发明提出的一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，包括锂电池监管平台、充放电线路检测模块、锂电池温管模块、锂电池充放效析模块和智能管控端；
充放电线路检测模块获取到锂电池的充电线路和放电线路，在锂电池的充电过程中对充电线路进行监测，以及在锂电池的放电过程中对放电线路进行监测，且通过分析生成相应线路的线检正常信号或线检异常信号，并将相应线路的线检异常信号经锂电池监管平台发送至智能管控端，智能管控端接收到线检异常信号时发出相应预警，以提醒管理人员及时对相应监管线路进行检查维修，从而保证锂电池后续的充放安全；充放电线路检测模块的具体运行过程如下：
设定检测时段并在检测时段中划定若干个检测时点，相邻两个检测时点之间的时间间隔相同，且将锂电池的充电线路和放电线路标记为监管线路，在监管线路上设定若干个监管点，相邻两个监管点之间的距离间隔相同；在锂电池的充电或放电过程中采集到相应监管线路上各个监管点在对应检测时点的电压值和电流值，将所有监管点的电压值进行方差计算得到电压监管系数，将所有监管点的电流值进行方差计算得到电流监管系数；
需要说明的是，电压监管系数和电流监管系数的数值越大，表明相应检测时点对应监管线路的电压电流越不均匀；将电压监管系数和电流监管系数与预设电压监管系数阈值和预设电流监管系数阈值分别进行数值比较，若电压监管系数或电流监管系数超过对应预设阈值，表明相应检测时点对应监管线路的电压电流分布不均，则将对应检测时点标记为压流劣检时点；
若电压监管系数和电流监管系数均未超过对应预设阈值，则将相应监管点的电压值和电流值与预设标准电压范围和预设标准电流范围分别进行数值比较，若电压值或电流值未处于对应预设范围内，则将相应监管点标记为异况点；获取到相应监管线路上异况点的数量并将其与监管点总数量的比值标记为异况点析值，且将所有监管点的电压值进行均值计算并将均值结果相较于预设标准电压范围的中值的偏差值标记为充放线压值，将所有监管点的电流值进行均值计算并将均值结果相较于预设标准电流范围的中值的偏差值标记为充放线流值；其中，充放线压值和充放线流值的数值越大，表明对应检测时点相应监管线路上的电力表现状况越差；
通过公式将异况点析值XF、充放线压值XS和充放线流值XL进行数值计算得到充放线监值XK，其中，ew1、ew2、ew3为预设比例系数，ew1＞ew3＞ew2＞0；并且，充放线监值XK的数值越大，表明对应检测时点相应监管线路上的电力表现状况综合而言越差；将充放线监值XK与预设充放线监阈值进行数值比较，若充放线监值XK超过预设充放线监阈值，表明对应检测时点相应监管线路上的电力表现状况综合而言较差，则将对应检测时点标记为压流劣检时点；若充放线监值XK未超过预设充放线监阈值，表明对应检测时点相应监管线路上的电力表现状况综合而言较好，则将对应检测时点标记为压流优检时点；
通过线路温耗分析以得到温耗线况值，具体为：将监管线路上相邻两组监管点之间的部分标记为输电段，采集到检测时段相应输电段所输入的电能数据和所输出的电能数据，将输入的电能数据与输出的电能数据进行差值计算得到电能耗损数据；其中，电能耗损数据的数值越大，表明检测时段相应输电段的运行损耗越大，相应输电段的能耗表现越不正常；
以及采集到检测时段相应输电段的表面温度数据和表面升温数据，通过公式将表面温度数据WS、表面升温数据WF和电能
耗损数据WP进行数值计算以得到温耗段检值WK，其中，b1、b2、b3为预设比例系数，b1、b2、b3
的取值均为正数；并且，温耗段检值WK的数值越大，表明检测时段相应输电段的运行状况越
差；将温耗段检值WK与预设温耗段检阈值进行数值比较，若温耗段检值WK超过预设温耗段
检阈值，表明检测时段相应输电段的运行状况较差，运行风险较大，则将对应输电段标记为
劣表段；
获取到相应监管线路中劣表段的数量并将其与输电段的数量的比值标记为劣表段况值，以及将所有输电段的温耗段检值进行均值计算得到温耗检测值，将数值最大的温耗段检值标记为温耗检峰值；通过公式将劣表段况值WD、温耗检测值WL和温耗检峰值WG进行数值计算得到温耗线况值WY；其中，fy1、fy2、fy3为预设比例系数，fy1＞fy2＞fy3＞0；并且，温耗线况值WY的数值越大，表明检测时段相应监管线路的运行风险综合而言越大；
将检测时段内压流劣检时点的数量与检测时点总数量的比值标记为压流劣检数
据，且将相邻两组压流优检时点之间的压流劣检时点的数量最大值标记为压流劣幅数据；
通过公式将压流劣检数据GK、压流劣幅数
据GF和温耗线况值GS进行数值计算得到充放线路检验值GY，其中，kp1、kp2、kp3为预设比例
系数，kp1、kp2、kp3的取值均为正数；并且，充放线路检验值GY的数值越大，表明检测时段相
应监管线路的安全隐患越大；
将充放线路检验值GY与预设充放线路检验阈值进行数值比较，若充放线路检验值GY超过预设充放线路检验阈值，表明检测时段相应监管线路的安全隐患较大，则生成相应监管线路的线检异常信号；若充放线路检验值GY未超过预设充放线路检验阈值，表明检测时段相应监管线路的安全隐患较小，则生成相应监管线路的线检正常信号。
充放电线路检测模块将线检正常信号经锂电池监管平台发送至锂电池温管模块，锂电池温管模块接收到线检正常信号后，在锂电池的充电和放电过程中对其进行温度监测，通过分析确定温度风险点，并生成温度检异信号或温度检优信号，且将温度检异信号经锂电池监管平台发送至智能管控端，智能管控端接收到温度检异信号时发出相应预警，以提醒管理人员进行原因调查分析并继续重点关注锂电池温度变化状况，以及根据需要及时对锂电池进行检修，从而进一步保证锂电池充放电安全，降低锂电池的使用风险；锂电池温管模块的具体运行过程如下：
在锂电池中设定若干个温度评估点，采集到相应温度评估点的实时温度，将检测时段内相应温度评估点的所有实时温度建立温评集合，将温评集合中的最大值和平均值分别标记为第一温发值和第二温发值；将第一温发值和第二温发值与相应的预设第一温发阈值和预设第二温发阈值分别进行数值比较，若第一温发值或第二温发值超过对应预设阈值，表明检测时段相应温度评估点的温度状况较异常，则将相应温度评估点标记为温度风险点；
在确定温度风险点后，获取到锂电池中温度风险点的数量并将其标记为锂电池温评值，其中，电池温评值的数值越大，表明整体而言锂电池温度状况越不正常；并采集到所有温度风险点的位置，且在锂电池内划设若干个温度评估区域，基于所有温度风险点的位置以确定位于相应温度评估区域内的温度风险点数量并将其标记为温险区况值，且将数值最大的温险区况值标记为锂电池温险区幅值；其中，温险区况值的数值越大，则表明温度风险点越集中分布在该评估区域内，相应评估区域内的温度状况越不正常，所带来的安全风险越大；
将锂电池温评值和锂电池温险区幅值与预设锂电池温评阈值和预设锂电池温险区幅阈值分别进行数值比较，若锂电池温评值或锂电池温险区幅值超过对应预设阈值，表明检测时段锂电池充放电的温度表现较异常，因温度因素而造成的安全风险较大，则生成温度检异信号；若锂电池温评值和锂电池温险区幅值均未超过对应预设阈值，表明检测时段锂电池充放电的温度表现较正常，则生成温度检优信号。
锂电池温管模块将温度检优信号经锂电池监管平台发送至锂电池充放效析模块，锂电池充放效析模块接收到温度检优信号后，将锂电池的充电过程或放电过程进行辅助检测分析，通过分析生成效测合格信号或效测不合格信号，且将效测不合格信号经锂电池监管平台发送至智能管控端，智能管控端接收到效测不合格信号时发出相应预警，以提醒管理人员及时进行相关原因调查并作出针对性改善措施，进一步降低锂电池充放电风险并保证其使用安全性；锂电池充放效析模块的具体运行过程如下：
在锂电池充电过程中，采集到检测时段内各个时刻的充电速度，将所有充电速度进行均值计算并将均值结果以相应预设充电速度标准值的偏差值标记为充电速度偏析值，以及将所有充电速度进行方差计算得到充电速度波析值，将充电速度偏析值和充电速度波析值与预设充电速度偏析阈值和预设充电速度波析阈值分别进行数值比较，若充电速度偏析值或充电速度波析值超过对应预设阈值，表明锂电池的相应充电过程不稳定或与实际充电速度要求存在较大偏差，则生成锂电池充电时的效测不合格信号，若充电速度偏析值和充电速度波析值均未超过对应预设阈值，表明锂电池的相应充电过程稳定且满足要求，则生成锂电池充电时的效测合格信号；
在锂电池放电过程中，采集到锂电池在检测时段内各个时刻的内阻值，需要说明的是，通过分析锂电池在放电过程中的内阻变化，可以评估电池的性能衰减情况，内阻的增加会导致电池在放电过程中产生更多的热量和能量损耗，降低电池的使用效率并增加放电风险性；将所有内阻值进行均值计算得到内阻系数，其中，内阻系数越大，越不利于保证其放电安全性；将内阻系数与预设内阻系数阈值进行数值比较，若内阻系数超过预设内阻系数阈值，则生成锂电池放电时的效测不合格信号；
若内阻系数未超过预设内阻系数阈值，则将相邻两时刻的内阻值进行差值计算得到内阻增长值，其中，内阻增长值的数值越大，表明相邻两时刻的间隔时长内锂电池的内阻增速较快；将所有内阻增长值进行均值计算得到内阻增速值，将内阻增长值与预设内阻增长阈值进行数值比较，且将超过预设内阻增长阈值的内阻增长值的数量占比值标记为内阻过增值；
需要说明的是，内阻增速值和内阻过增值的数值越大，则表明锂电池的放电风险性越大；将内阻增速值和内阻过增值与预设内阻增速阈值和预设内阻过增阈值分别进行数值比较，若内阻增速值或内阻过增值超过对应预设阈值，表明锂电池的放电风险性较大，则生成锂电池放电时的效测不合格信号；若内阻增速值和内阻过增值均未超过对应预设阈值，表明锂电池的放电风险性较小，则生成锂电池放电时的效测合格信号。
实施例二：如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，锂电池监管平台与充放保护检测模块通信连接，充放保护检测模块用于在锂电池充电过程中当其存电量开始达到预设电量上限阈值时使其停止充电，并用于在锂电池放电过程中当其存电量开始低于预设电量下限阈值时使其停止放电，以及在锂电池充电过程中将存电量开始达到预设电量上限阈值的时刻与使锂电池停止充电的时刻的间隔时长标记为充电保护缓冲时长，在锂电池放电过程中将存电量开始低于预设电量下限阈值的时刻与使锂电池停止放电的时刻的间隔时长标记为放电保护缓冲时长，且将相应充放电过程的充电保护缓冲时长或放电保护缓冲时长发送至锂电池监管平台进行存储；
需要说明的是，充电保护缓冲时长和放电保护缓冲时长的数值越大，表明针对锂电池的充放电保护状况越差，不利于避免过充过放状况的发生；进一步而言，将充电保护缓冲时长和放电保护缓冲时长与预设充电保护缓冲时长阈值和预设放电保护缓冲时长阈值分别进行数值比较，若充电保护缓冲时长或放电保护缓冲时长超过对应预设阈值，则生成充放保护预警信息，并将充放保护预警信息经锂电池监管平台发送至智能管控端，智能管控端对充放保护预警信息显示并发出预警，以提醒相应管理人员详细掌握充放电保护异常状况并及时作出合理改善措施，从而保证后续锂电池充放电过程的安全性。
实施例三：如图2所示，本实施例与实施例1、实施例2的区别在于，锂电池监管平台与锂电池性检模块通信连接，锂电池监管平台将线检异常信号、温度检异信号和效测不合格信号发送至锂电池性检模块，锂电池性检模块接收到线检异常信号、温度检异信号或效测不合格信号时，将锂电池的性能状况进行综合检验评估，通过分析生成锂电池性检不合格信号或锂电池性检合格信号，且将锂电池性检不合格信号经锂电池监管平台发送至智能管控端，智能管控端接收到锂电池性检不合格信号时发出相应预警，以提醒管理人员及时对锂电池进行更换，从而保证后续的使用安全和使用性能；锂电池性检模块的具体运行过程如下：
设定管理时期，优选的，管理时期为六十天；采集到锂电池在管理时期内的故障发生次数，并将锂电池在管理时期内的所有充电保护缓冲时长进行均值计算得到充电护时值，以及将锂电池在管理时期内的所有放电保护缓冲时长进行均值计算得到放电护时值；且将当前日期与锂电池的生产日期进行时间差计算得到锂电池产时值，并将锂电池的理论最大储存电量相较于其实际最大储存电量的超出值标记为存电预警值，以及采集到管理时期内锂电池未运行状态下的所有电量下降速度，其中，电量下降速度是表示相应未运行状态下锂电池所损耗的电量与该未运行状态时长的比值大小的数据量值，将所有电量下降速度进行均值计算得到休眠电损值；
通过公式将故障发生次数LG、充电护时值LS、放电护时值LP、锂电池产时值LK、存电预警值LY和休眠电损值LQ进行数值计算得到锂电池表况值LX，其中，a1、a2、a3、a4、a5、a6为预设比例系数，a1、a2、a3、a4、a5、a6的取值均为正数；并且，锂电池表况值LX的数值越大，表明锂电池的性能状况越差；将锂电池表况值LX与预设锂电池表况阈值进行数值比较，若锂电池表况值LX超过预设锂电池表况阈值，表明锂电池的性能状况较差，则生成锂电池性检不合格信号；若锂电池表况值LX未超过预设锂电池表况阈值，表明锂电池的性能状况较好，则生成锂电池性检合格信号。
本发明的工作原理：使用时，通过充放电线路检测模块获取到锂电池的充电线路和放电线路，在锂电池的充放电过程中对相应线路进行监测分析并生成线检正常信号或线检异常信号，在生成线检正常信号时通过锂电池温管模块在锂电池的充电和放电过程中对其进行温度监测，通过分析确定温度风险点并生成温度检异信号或温度检优信号，在生成温度检优信号时通过锂电池充放效析模块将锂电池的充电过程或放电过程进行辅助检测分析，通过分析生成效测合格信号或效测不合格信号，在生成线检异常信号、温度检异信号或效测不合格信号时使智能管控端发出相应预警，以提醒管理人员及时进行相关原因调查并作出针对性改善措施，智能化和自动化程度高，显著降低锂电池充放电风险并保证其使用安全性。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，其特征在于，包括锂电池监管平台、充放电线路检测模块、锂电池温管模块、锂电池充放效析模块和智能管控端；充放电线路检测模块用于获取到锂电池的充电线路和放电线路，在锂电池的充电过程中对充电线路进行监测，以及在锂电池的放电过程中对放电线路进行监测，且通过分析生成相应线路的线检正常信号或线检异常信号，并将相应线路的线检异常信号经锂电池监管平台发送至智能管控端，以及将线检正常信号经锂电池监管平台发送至锂电池温管模块；
锂电池温管模块接收到线检正常信号后，在锂电池的充电和放电过程中对其进行温度监测，通过分析确定温度风险点，并生成温度检异信号或温度检优信号，且将温度检异信号经锂电池监管平台发送至智能管控端，以及将温度检优信号经锂电池监管平台发送至锂电池充放效析模块；锂电池充放效析模块接收到温度检优信号后，将锂电池的充电过程或放电过程进行辅助检测分析，通过分析生成效测合格信号或效测不合格信号，且将效测不合格信号经锂电池监管平台发送至智能管控端；智能管控端接收到线检异常信号、温度检异信号或效测不合格信号时发出相应预警；
充放电线路检测模块的具体运行过程包括：
设定检测时段并在检测时段中划定若干个检测时点，且将锂电池的充电线路和放电线路标记为监管线路，在监管线路上设定若干个监管点，通过线路电检分析以判断相应检测时点为压流劣检时点或压流优检时点，将检测时段内压流劣检时点的数量与检测时点总数量的比值标记为压流劣检数据，且将相邻两组压流优检时点之间的压流劣检时点的数量最大值标记为压流劣幅数据；
通过线路温耗分析以得到温耗线况值，将压流劣检数据、压流劣幅数据和温耗线况值进行数值计算得到充放线路检验值，若充放线路检验值超过预设充放线路检验阈值，则生成相应监管线路的线检异常信号；若充放线路检验值未超过预设充放线路检验阈值，则生成相应监管线路的线检正常信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，其特征在于，线路电检分析的具体分析过程如下：
在锂电池的充电或放电过程中采集到相应监管线路上各个监管点在对应检测时点的电压值和电流值，将所有监管点的电压值进行方差计算得到电压监管系数，将所有监管点的电流值进行方差计算得到电流监管系数；若电压监管系数或电流监管系数超过对应预设阈值，则将对应检测时点标记为压流劣检时点；
若电压监管系数和电流监管系数均未超过对应预设阈值，则将相应监管点的电压值和电流值与预设标准电压范围和预设标准电流范围分别进行数值比较，若电压值或电流值未处于对应预设范围内，则将相应监管点标记为异况点；获取到相应监管线路上异况点的数量并将其与监管点总数量的比值标记为异况点析值，且将所有监管点的电压值进行均值计算并将均值结果相较于预设标准电压范围的中值的偏差值标记为充放线压值，同理获取到充放线流值；
通过将异况点析值、充放线压值和充放线流值进行数值计算得到充放线监值，若充放线监值超过预设充放线监阈值，则将对应检测时点标记为压流劣检时点；若充放线监值未超过预设充放线监阈值，则将对应检测时点标记为压流优检时点。
3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，其特征在于，线路温耗分析的具体分析过程如下：
将监管线路上相邻两组监管点之间的部分标记为输电段，采集到检测时段相应输电段所输入的电能数据和所输出的电能数据，将输入的电能数据与输出的电能数据进行差值计算得到电能耗损数据；
以及采集到检测时段相应输电段的表面温度数据和表面升温数据，通过将表面温度数据、表面升温数据和电能耗损数据进行数值计算以得到温耗段检值，若温耗段检值超过预设温耗段检阈值，则将对应输电段标记为劣表段；
获取到劣表段的数量并将其与输电段的数量的比值标记为劣表段况值，以及将所有输电段的温耗段检值进行均值计算得到温耗检测值，将数值最大的温耗段检值标记为温耗检峰值；通过将劣表段况值、温耗检测值和温耗检峰值进行数值计算得到温耗线况值。
4.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，其特征在于，锂电池温管模块的具体运行过程包括：
在锂电池中设定若干个温度评估点，采集到相应温度评估点的实时温度，将检测时段内相应温度评估点的所有实时温度建立温评集合，将温评集合中的最大值和平均值分别标记为第一温发值和第二温发值；若第一温发值或第二温发值超过对应预设阈值，则将相应温度评估点标记为温度风险点。
5.根据权利要求4所述的一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，其特征在于，在确定温度风险点后，获取到锂电池中温度风险点的数量并将其标记为锂电池温评值，并采集到所有温度风险点的位置，且在锂电池内划设若干个温度评估区域，基于所有温度风险点的位置以确定位于相应温度评估区域内的温度风险点数量并将其标记为温险区况值，且将数值最大的温险区况值标记为锂电池温险区幅值；若锂电池温评值或锂电池温险区幅值超过对应预设阈值，则生成温度检异信号；若锂电池温评值和锂电池温险区幅值均未超过对应预设阈值，则生成温度检优信号。
6.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，其特征在于，锂电池充放效析模块的具体运行过程包括：
在锂电池充电过程中，采集到检测时段内各个时刻的充电速度，将所有充电速度进行均值计算并将均值结果以相应预设充电速度标准值的偏差值标记为充电速度偏析值，以及将所有充电速度进行方差计算得到充电速度波析值，将充电速度偏析值和充电速度波析值与预设充电速度偏析阈值和预设充电速度波析阈值分别进行数值比较，若充电速度偏析值或充电速度波析值超过对应预设阈值，则生成锂电池充电时的效测不合格信号，若充电速度偏析值和充电速度波析值均未超过对应预设阈值，则生成锂电池充电时的效测合格信号。
7.根据权利要求6所述的一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，其特征在于，锂电池充放效析模块的具体运行过程还包括：
在锂电池放电过程中，采集到锂电池在检测时段内各个时刻的内阻值，将所有内阻值进行均值计算得到内阻系数，若内阻系数超过预设内阻系数阈值，则生成锂电池放电时的效测不合格信号；若内阻系数未超过预设内阻系数阈值，则将相邻两时刻的内阻值进行差值计算得到内阻增长值，将所有内阻增长值进行均值计算得到内阻增速值，将超过预设内阻增长阈值的内阻增长值的数量占比值标记为内阻过增值；若内阻增速值或内阻过增值超过对应预设阈值，则生成锂电池放电时的效测不合格信号；若内阻增速值和内阻过增值均未超过对应预设阈值，则生成锂电池放电时的效测合格信号。
8.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，其特征在于，锂电池监管平台与充放保护检测模块和锂电池性检模块均通信连接，充放保护检测模块用于在锂电池充电过程中当其存电量开始达到预设电量上限阈值时使其停止充电，并用于在锂电池放电过程中当其存电量开始低于预设电量下限阈值时使其停止放电，以及在锂电池充电过程中将存电量开始达到预设电量上限阈值的时刻与使锂电池停止充电的时刻的间隔时长标记为充电保护缓冲时长，同理获取到放电保护缓冲时长，且将相应充放电过程的充电保护缓冲时长或放电保护缓冲时长发送至锂电池监管平台进行存储；
锂电池监管平台将线检异常信号、温度检异信号和效测不合格信号发送至锂电池性检模块，锂电池性检模块接收到线检异常信号、温度检异信号或效测不合格信号时，将锂电池的性能状况进行综合检验评估，通过分析生成锂电池性检不合格信号或锂电池性检合格信号，且将锂电池性检不合格信号经锂电池监管平台发送至智能管控端。
9.根据权利要求8所述的一种基于数据分析的锂电池充放电管理***，其特征在于，锂电池性检模块的具体运行过程如下：
设定管理时期，通过将故障发生次数、充电护时值、放电护时值、锂电池产时值、存电预警值和休眠电损值进行数值计算得到锂电池表况值，若锂电池表况值超过预设锂电池表况阈值，则生成锂电池性检不合格信号；若锂电池表况值未超过预设锂电池表况阈值，则生成锂电池性检合格信号。
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| KR20210097885A (ko) * | 2020-01-30 | 2021-08-10 | 한국철도기술연구원 | 무선 급전선로의 이상 검지 시스템 및 방법 |
| CN113300436A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-08-24 | 上海玫克生储能科技有限公司 | 锂电池储能***的动态管控方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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