电池组的安全预警方法及装置

本发明涉及供电领域，特别是涉及一种电池组的安全预警方法及装置。

背景技术：

1、锂离子电池由于其能量密度高、无记忆效应、较好的充放电性能和较高的功率耐久性等优点被广泛的应用于电动汽车中。考虑到单个电池无法满足电动汽车使用，因此必须将几十至上千支电池通过串/并联方式组合起来。然而，在锂电池组的实际使用中，电池组的总容量取决于容量最低的单体电池，大量研究表明，主要是受到电池组间的单体电池的一致性影响。由于电池组内单体电池的初始条件和工作条件的不一致均会加剧电池组的不一致性，从而电池组表现出木桶效应，导致其使用寿命缩短、容量和功率性能方面的加速退化等，甚至导致严重的热失控事故。此外，电池组一致性程度还是梯次利用电池剩余价值评估的关键指标。因此，如何精确地评价电池组一致性并根据电池组的一致性进行安全预警是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电池组的安全预警方法及装置，根据电池组的样本数据确定电池组的综合分数，从多方面考虑电池组的信息，使得综合分数更加准确。在综合分数低于与预设分数时进行预警，以便提示用户。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种电池组的安全预警方法，包括：

3、确定所述电池组的额定参数，所述额定参数包括所述电池组中的单体电池的数量、所述单体电池的充电电压阈值、所述单体电池的电池温度阈值、所述单体电池的内阻阈值及所述单体电池的电量阈值；

4、以预设的频率采集所述电池组在预设荷电状态范围内的样本数据，所述样本数据包括采样时间、所述电池组的荷电状态、所述电池组的充电电流、所述单体电池的电池温度、所述单体电池的充电电压；

5、根据所述采样时间、所述单体电池的充电电压及所述电池组的充电电流确定所述单体电池的内阻以及所述单体电池的电量；

6、根据所述单体电池的充电电压、所述单体电池的电池温度、所述单体电池的内阻以及所述单体电池的电量确定充电电压参数、电池温度参数、内阻参数以及电量参数；

7、根据所述充电电压参数、所述电池温度参数、所述内阻参数、所述电量参数及所述电池组的额定参数确定综合分数；

8、在所述综合分数低于预设分数时，控制提示模块进行安全预警。

9、优选的，根据所述单体电池的充电电压及所述电池组的充电电流确定所述单体电池的内阻，包括：

10、根据公式计算所述单体电池的内阻，其中，rb为第b个单体电池的内阻，b∈{1,2,…,b}，所述电池组中的所述单体电池的数量为b个，为所述充电电流切换前第b个单体电池的充电电压的平均值，为所述充电电流切换后的第b个单体电池的充电电压的平均值，i(1)为所述充电电流切换前的充电电流的平均值，i(2)为所述充电电流切换后的充电电流的平均值。

11、优选的，根据所述采样时间、所述单体电池的充电电压及所述电池组的充电电流确定所述单体电池的电量，包括：

12、确定采样开始的时间t0；

13、确定采样结束的时间t1；

14、确定所述电池组的充电电流切换的时间t2；

15、确定所述数据样本中的单体电池的充电电压的最大值vmax和最小值vmin，并将最大值vmax对应的单体电池确定为第a个单体电池；

16、从第a个单体电池的n个充电电压中找到最接近vmin的充电电压，再确定所述充电电压对应的采样时间为t3；

17、根据公式eb＝i(2)(t3-t1)+i(1)(t1-t2)+i(2)(t1-t2)计算所述单体电池的剩余电量，其中eb为第b个单体电池的电量，b∈{1,2,…,b}，所述电池组中的所述单体电池的数量为b个，i(1)为所述充电电流切换前的充电电流的平均值，i(2)为充电电流切换后的充电电流的平均值。

18、优选的，根据所述单体电池的充电电压、所述单体电池的电池温度、所述单体电池的内阻以及所述单体电池的电量确定所述单体电池的充电电压参数、所述单体电池的电池温度参数、所述单体电池的内阻参数以及所述单体电池的电量参数，包括：

19、计算所述单体电池的充电电压的标准差δ1,δ2,…δb,…,δb，其中，δb为第b个单体电池的充电电压的标准差，b∈{1,2,…,b}，所述电池组中的所述单体电池的数量为b个；

20、根据计算所述充电电压的标准差δ1,δ2,…δb,…,δb的标准差δv；

21、根据计算所述充电电压的标准差δ1,δ2,...δb,...,δb的峰度αv；

22、根据计算所述充电电压的标准差δ1,δ2,…δb,…,δb的偏度βv；

23、其中，μv＝(δ1+δ2+…+δb)b；

24、根据公式m1＝δv+αv+|βv|计算所述单体电池的充电电压的第一系数m1，其中|βv|为βv的绝对值；

25、计算所述单体电池的电池温度的标准差、内阻的标准差及电量的标准差；

26、计算所述单体电池的电池温度的标准差的标准差δv、峰度αv及偏度βv，根据公式m2＝δt+αt+|βt|计算所述单体电池温度的第一系数m2，其中|βt|为βt的绝对值；

27、计算所述单体电池的内阻的标准差的标准差δr、峰度αr及偏度βr根据公式m3＝δr+αr+|βr|计算所述单体电池内阻的第一系数m3，其中|βr|为βr的绝对值；

28、计算所述单体电池的电量的标准差的标准差δe、峰度αe及偏度βe；根据公式m4＝δe+αe+|βe|计算所述单体电池电量的第一系数m4，其中|βe|为βe的绝对值。

29、优选的，根据所述单体电池的充电电压、所述单体电池的电池温度、所述单体电池的内阻以及所述单体电池的电量确定所述单体电池的充电电压参数、所述单体电池的电池温度参数、所述单体电池的内阻参数以及所述单体电池的电量参数之后，还包括：

30、获取第一矩阵c，所述第一矩阵c与所述单体电池的充电电压参数、电池温度参数、内阻参数以及电量参数之间的权重相关；

31、根据公式c(i,j)＝(ci-cj)/8+0.5计算所述第一矩阵的模糊一致判断矩阵，其中，c(i,j)为c中第i行第j列元素，ci为c中第i行元素之和，cj为c中第j列元素之和；i∈{1,2,3,4}，j∈{1,2,3,4}；c(1,j)为所述单体电池的充电电压与所述单体电池的充电电压、所述单体电池的电池温度、所述单体电池的内阻以及所述单体电池的电量之间的权重关系；c(2,j)为所述单体电池的电池温度与所述单体电池的充电电压、所述单体电池的电池温度、所述单体电池的内阻以及所述单体电池的电量之间的权重关系；c(3,j)为所述单体电池的内阻与所述单体电池的充电电压、所述单体电池的电池温度、所述单体电池的内阻以及所述单体电池的电量之间的权重关系；c(4,j)为所述单体电池的电量与所述单体电池的充电电压、所述单体电池的电池温度、所述单体电池的内阻以及所述单体电池的电量之间的权重关系；

32、根据公式计算所述单体电池的充电电压的第二系数w1，所述单体电池温度的第二系数w2，所述单体电池内阻的第二系数w3及所述单体电池电量的第二系数w4，其中

33、优选的，根据所述单体电池的充电电压、所述单体电池的电池温度、所述单体电池的内阻以及所述单体电池的电量确定所述单体电池的充电电压参数、所述单体电池的电池温度参数、所述单体电池的内阻参数以及所述单体电池的电量参数之后，还包括：

34、获取第二矩阵x，其中，δb为第b个单体电池的充电电压，为第b个单体电池的电池温度，rb为第b个单体电池的内阻，eb为第b个单体电池的电量；

35、根据公式y＝(x-xmin)/(xmax-xmin)计算得到第二矩阵的归一化矩阵y；其中，xmax为x中的最大值；xmin为x中的最小值，x为x中任意列的列向量，y为y中对应x所在列的列向量；

36、根据公式计算熵系数，其中y(b,j)为归一化矩阵y中的第b行第j列元素，j∈{1,2,3,4}；

37、根据公式计算所述单体电池的充电电压的第三系数θ1，所述单体电池温度的第三系数θ2，所述单体电池内阻的第三系数θ3及所述单体电池电量的第三系数θ4。

38、优选的，根据所述单体电池的充电电压、所述单体电池的电池温度、所述单体电池的内阻以及所述单体电池的电量确定所述单体电池的充电电压参数、所述单体电池的电池温度参数、所述单体电池的内阻参数以及所述单体电池的电量参数之后，还包括：

39、根据公式计算所述单体电池的充电电压的第四系数所述单体电池温度的第四系数所述单体电池内阻的第四系数及所述单体电池电量的第四系数

40、根据公式计算所述单体电池的充电电压的一致性评分g1，所述单体电池温度的一致性评分g2，所述单体电池内阻的一致性评分g3及所述单体电池电量的一致性评分g4；其中，k∈{1,2,3,4}，为所述单体电池的充电电压阈值、为所述单体电池的电池温度阈值、为所述单体电池的内阻阈值，为所述单体电池的电量阈值；m1为所述单体电池的充电电压的第一系数，m2为所述单体电池温度的第一系数，m3为所述单体电池内阻的第一系数，m4为所述单体电池电量的第一系数；

41、根据所述充电电压参数、所述电池温度参数、所述内阻参数、所述电量参数及所述电池组的额定参数确定综合分数，包括：

42、根据公式计算所述综合分数g。

43、优选的，计算所述单体电池电量的一致性评分g4之后，还包括：

44、根据公式g4＝(g4·g4)100更新所述单体电池电量的一致性评分g4。

45、优选的，在所述综合分数低于预设分数时，控制提示模块进行安全预警之前，包括：

46、判断所述综合分数是否大于预设分数；

47、若大于，则确定所述电池组未出现安全问题，返回以预设的频率采集所述电池组在预设荷电状态范围内的样本数据的步骤；

48、若不大于，则进入控制提示模块进行安全预警的步骤。

49、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电池组的安全预警装置，包括：

50、存储器，用于存储计算机程序；

51、处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述电池组的安全预警方法的步骤。

52、本技术提供了一种电池组的安全预警方法及装置，应用于供电领域，确定所述电池组的额定参数；以预设的频率采集所述电池组在预设荷电状态范围内的样本数据；确定充电电压参数、电池温度参数、内阻参数以及电量参数；根据所述充电电压参数、所述电池温度参数、所述内阻参数、所述电量参数及所述电池组的额定参数确定综合分数；在所述综合分数低于预设分数时，控制提示模块进行安全预警。本技术根据电池组的样本数据确定电池组的综合分数，从多方面考虑电池组的信息，使得综合分数更加准确。在综合分数低于与预设分数时进行预警，以便提示用户。