一种失效电芯筛查方法、系统及设备与流程

本公开储能系统管理的技术方案，具体涉及一种失效电芯筛查方法、系统及设备。

背景技术：

1、电化学储能电站由于其组成单元锂离子电池在工作时复杂的电化学特性，难以建立精准的数学模型进行描述，因此只能针对其外部物理特征量来进行监测，通过传感器采集的物理量来判断当前电池的运行状态，但是随着单电站的电化学储能电站的部署规模越来越大，每个电站需要上万颗电芯，同时对上万颗电芯的状态进行监测，存在一定的难度，另外由于生产制造各个环节都难以保证绝对的一致，在长时间运行后，必然有部分电芯表现出较快的衰减效果，如何快速筛选并更换衰减电芯，不影响系统的安全稳定运行，是所有储能电站运行需要面对的现实问题。

2、目前对于筛选衰减电芯的主要方式之一是当电站容量(或电池堆容量)与预期值表现较大落差时，通过实时电芯的数据监测来发现异常点；另一种主流方式是对电芯的历史数据进行绘图分析，通过相对值比较来筛选异常点。然而上述两种方式都能很难做到及时性，同时依赖于海量数据的人为观测，考虑到现实因素，这两种方式都不能准确且及时地进行容量风险提示，因此，现有技术中缺乏一种对电化学储能系统中失效电芯进行筛查的方法，亟待改进。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的在于提供一种失效电芯筛查方法、系统及设备。本公开可快速筛查电化学储能系统的失效电芯，且可避免人为主观因素的干扰，具有良好的时效性和准确性，可显著提高失效电芯筛查效率，减少筛查过程中的人工工作量。

2、本公开所述的一种失效电芯筛查方法，包括以下步骤：

3、数据获取：定义储能系统中所有待筛查的单体电芯为目标电芯并进行唯一编号，获取所述目标电芯的电芯数据，所述电芯数据包括电压时间序列数据；

4、参数设置：预设判断参数sigma；

5、数据处理：对所得电压时间序列数据进行归一化处理，获得归一化电压数据datanor；

6、判断选取：将各个单体电芯的归一化电压数据datanor与所述判断参数sigma进行数值比较，选取满足任一时刻归一化电压数据|datanor|>sigma的单体电芯作为失效电芯；

7、结果输出：将所选取的失效电芯结果输出。

8、优选地，所述参数设置还包括：预设关于失效电芯判断结果的松弛裕量vol_thr；

9、所述数据处理步骤还包括：计算k时刻所有目标电芯的平均电压值volmean,k，计算单体电芯j在k时刻的电压值与所述平均电压值volmean,k的偏差值ej,k，k∈ck，j∈cj，其中，ck表示电芯数据全部时刻的集合，cj表示所述目标电芯的唯一编号的集合；

10、所述判断选取步骤具体为：

11、a.判断单体电芯j是否存在任一时刻的归一化电压数据datanor,k>sigma或datanor,k<-sigma，若是则进入步骤b，否则跳过该单体电芯j，选取下一单体电芯并重复本步骤；

12、b.若该单体电芯j存在任一时刻的归一化电压数据datanor,k>sigma，则进一步判断该单体电芯j是否存在任一时刻的偏差值ej,k>vol_thr，如存在则将该单体电芯j归入到集合bat_up中，否则跳过该单体电芯j，选取下一单体电芯返回至步骤a；

13、若该单体电芯j存在任一时刻的归一化电压数据datanor,k<-sigma，则进一步判断该单体电芯j是否存在任一时刻的偏差值ej,k<-vol_thr，如存在则将该单体电芯j归入到集合bat_down中，否则跳过该单体电芯j，选取下一单体电芯返回至步骤a；

14、c.重复步骤a、b，直至完成对所有目标电芯的判断，取所述集合bat_up与所述集合bat_down的交集int，所述交集int中对应的单体电芯即为失效电芯。

15、优选地，所述参数设置还包括：预设关于数据筛选的上边界参数vol_up和下边界参数vol_down；在所述数据处理之前还包括步骤：

16、数据筛选：将各个目标电芯的电压时间序列数据中各个时刻的电压数据与所述上边界参数vol_up、所述下边界参数vol_down做数值比较，判断所述电压数据是否满足大于上边界参数vol_up或小于下边界参数vol_down，若是则将该电压数据作为有效数据保留，否则将该电压数据作为无效数据剔除；

17、将各个目标电芯的有效数据按时间顺序排列，作为所述数据处理步骤的输入数据。

18、优选地，所述数据获取中，电芯数据还包括电流时间序列数据；

19、所述数据处理中，在归一化处理之后还包括：

20、将所述电流时间序列数据通过符号函数sign进行处理得到修正电流数据，将所得归一化电压数据datanor与所得修正电流数据相乘得到修正电压数据datapre；

21、将所得修正电压数据datapre中大于0的部分数据对应的归一化电压数据datanor置零，保留其余归一化电压数据datanor作为所述判断选取步骤的输入数据。

22、优选地，所述参数设置步骤中，判断参数sigma为正态分布置信度a的算术平方根。

23、优选地，所述数据处理中，按照μ＝0，σ＝1对所得电压时间序列数据进行归一化处理。

24、本公开的一种失效电芯筛查系统，包括：

25、数据获取模块，其用于定义储能系统中所有待筛查的单体电芯为目标电芯并进行唯一编号，获取所述目标电芯的电芯数据，所述电芯数据包括电压时间序列数据；

26、参数设置模块，其用于预设判断参数sigma，判断参数sigma为正态分布置信度a的算术平方根；

27、数据处理模块，其用于对所得电压时间序列数据进行归一化处理，获得归一化电压数据datanor；

28、判断选取模块，其用于将各个单体电芯的归一化电压数据datanor与所述判断参数sigma进行数值比较，选取满足任一时刻归一化电压数据|datanor|>sigma的单体电芯作为失效电芯；

29、结果输出模块，其用于将所选取的失效电芯结果输出。

30、本公开的一种计算机设备，包括信号连接的处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载时执行如上所述失效电芯筛查方法。

31、本公开的一种计算机可读存储介质，其上存储有至少一条指令或至少一段程序，其特征在于，所述至少一条指令或所述至少一段程序被处理器加载时执行如上所述失效电芯筛查方法。

32、本公开所述的一种失效电芯筛查方法、系统及设备，其优点在于：

33、1、本公开通过经典概率论相关知识设计的筛查方法，根据失效电芯通常情况下在充电时优先达到电芯充电保护电压，放电时优先达到放电保护电压的特点，因此取最终交集输出即可筛选出同时满足充电时优先达到电芯充电保护电压，放电时优先达到放电保护电压条件的电芯，即为失效电芯，本公开可实现对电化学储能系统中失效电芯的快速准确筛查，且可避免人为主观因素的干扰，具有良好的时效性和准确性，可显著提高失效电芯筛查效率，减少筛查过程中的人工工作量；

34、2、本公开通过设置数据筛选的边界参数可以对筛查的对象数据进行选择，通过设置最终筛查结果的松弛裕量可以对筛查判断结果的严格程度进行调节，由此可以对整体筛查结果的严格程度进行调节，可根据实际储能系统参数、筛查标准对上述参数进行调节，可满足不同筛查需求，使用更加灵活方便。