一种基于电池包运行分散度评估的电池早期预警方法与流程

本发明涉及电池包预警，具体为一种基于电池包运行分散度评估的电池早期预警方法。

背景技术：

1、电池包预警是指对电池包中的电池进行监测，当电池的性能出现异常或存在潜在风险时，会发出警告信号或提醒，电池包通常由若干个单体电池组成，这些单体电池通过连接器连接在一起，形成一个整体，预警系统可以监测电池组的电压、温度、电流等参数，以及检测电池的健康状态、容量衰减情况等，当出现异常情况时，预警系统会触发警报，以减少安全风险，但通常都是在电池包运行时遇到异常后才进行预警，而后采取相应的防护措施，针对电池包的安全保护性能不佳。

2、现有申请公告号cn116609670a，名称为一种电池包故障预警方法、装置及设备的专利中指出的技术方案包括：获取历史运行数据，对所述历史运行数据进行数据划分获取若干个数据集，根据所述数据集构建数据特征，并根据所述数据特征计算特征均值向量和协方差矩阵；根据所述特征均值向量和协方差矩阵构建多元高斯分布模型，并计算各个数据集对应的第一概率密度；根据所述第一概率密度设定异常判定阈值，并对当前运行数据进行异常判定和预警，本发明通过任意时段的历史运行数据构建数据特征，并通过多元高斯分布模型分析历史运行数据的概率密度和系统故障的判定阈值，虽然其能够避免在进行异常判定预警时由于通过单一数据进行分析排查预警，解决故障预警不及时、预警效率低的问题，但对于电池包而言，上述技术方案还是对整个电池包整体综合数据进行评估，而非深入考虑到组成电池包的各个单体电池性能参数。

3、结合上述专利和现有技术而言，传统在对电池包的异常或故障进行预警时，通常是考虑到电池包的整体性能参数，例如：实时电压、电流或是温度数据等，从整体出发得到的综合评估数据无法对组成电池包内的各个单体电池数据做出综合考虑，在一定程度上会影响到所得到综合评估数据的准确性，针对不同的场景，例如冬季寒冷的天气下，电池包的运行性能必然会存在降低的情况，同时冬季雨雪频发也会造成道路拥堵，对于搭载电池包的汽车而言，在运行时电池包的启停频率会大大增加，同样也会对其运行性能造成影响，此时若还是按照既定的电池包性能评估方式，则所得到用于评估电池包性能是否异常的综合评估数据准确性会再次大打折扣，继而影响到后续对电池进行早期预警的效果。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于电池包运行分散度评估的电池早期预警方法，以计算得到各个电池参数的标准差表示电池包内各个单体电池参数的离散程度，通过综合计算各个标准差，可以获得它们之间的差异程度，并在遇到电池包处于低温环境下，还能继续综合考虑其他因素，在获取运行分散度评估值evod的基础上继续计算得出运行分散度二次评估值sevd，体现了对电池包进行全面评估的效果，整体方法的设计便于提高对电池包状态评估的准确性和可靠性，增强对电池安全的保护和故障诊断能力，解决了背景技术中提出的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种基于电池包运行分散度评估的电池早期预警方法，包括如下步骤：

6、获取电池包运行状态下的电池参数；

7、将获取的电池参数通过无线传输的方式传输至上位机端；

8、将上位机端接收到的电池参数进行存储，并以曲线图的形式将历史电池参数完成展示；

9、根据汇总的电池参数计算电池包内的电池参数的标准差，其中，并联的各个单体电池的电池参数为电流和温度，串联的各个单体电池的电池参数为电压和温度，并以各个标准差作为评估参数，生成用于评估电池包运行分散度的运行分散度评估值evod；

10、在检测到环境平均温度低于预设值的条件下，触发预搭建的数据计算模型，采集电池包相关参数，依据预处理后的相关参数和运行分散度评估值evod，生成运行分散度二次评估值sevd；

11、将预设的评估阈值组与评估值进行对比，该评估值为运行分散度评估值evod和运行分散度二次评估值sevd中的任一种，根据评估阈值组与评估值的对比结果，选择是否发出预警信号。

12、进一步的，电池参数包括电池包内单体电池的电压、放电时的电流以及其表面的温度，电池参数中的各个数据均是通过配置相应的电流传感器、电压传感器以及温度传感器采集。

13、进一步的，计算电池包内各个单体电池的电池参数标准差的过程如下：

14、s101、选定电池参数中的电压、电流和温度为评估参数；

15、s102、采样电池包内的各个单体电池，得到每个单体电池对应评估参数的n次测量值；

16、s103、将每个单体电池对应的各个评估参数的测量值求平均，得到各个评估参数测量值的平均值；

17、s104、将每个单体电池对应的各个评估参数的测量值与其对应的平均值之差作为离差；

18、s105、对每个评估参数的离差进行平方，并求和；

19、s106、将每个评估参数的离差和，除以测量次数n，得到方差；

20、s107、将每个评估参数的方差进行开方得到标准差。

21、进一步的，生成运行分散度评估值evod的过程为：搭建数据分析模型，对各个电池参数的标准差做无量纲化处理，计算得到运行分散度评估值evod，所依据的公式为：

22、

23、式中，bdy表示电压的标准差，bdl表示电流的标准差，bwd表示温度的标准差，a1、a2、a3分别为电压标准差bdy、电流标准差bdl以及温度标准差bwd的预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞0，g1为常数修正系数。

24、进一步的，相关参数包括环境平均温度值和电池包启停次数平均值。

25、进一步的，生成运行分散度二次评估值sevd所依据的公式如下：

26、

27、式中，hu表示环境平均温度值，qc表示电池包启停次数平均值，α、β、γ分别为运行分散度评估值evod、环境平均温度值hu以及电池包启停次数平均值qc的预设比例系数，且β＞γ＞α＞0，g2为常数修正系数。

28、进一步的，评估阈值组包括第一评估阈值eolδ和第二评估阈值且第一评估阈值eolδ＜第二评估阈值

29、进一步的，根据评估阈值组与评估值的对比结果，选择是否发出预警信号的具体过程为：若是评估值＜第一评估阈值eolδ，则不做响应；若是第一评估阈值eolδ≤评估值≤第二评估阈值则发出一级预警信号，执行断电检修操作；若是第二评估阈值＜评估值，则发出二级预警信号，执行断电维修操作。

30、一种基于电池包运行分散度评估的电池早期预警系统，该系统包括电池参数采集模块、数据通信模块、数据存储与历史数据重现模块、电池运行分散度评估模块、二次评估模块以及预警保护模块；

31、电池参数采集模块，获取电池包运行状态下的电池参数；

32、数据通信模块，将获取的电池参数通过无线传输的方式传输至上位机端；

33、数据存储与历史数据重现模块，将上位机端接收到的电池参数进行存储，并以曲线图的形式将历史电池参数完成展示，方便用户查看，为后续的分析提供历史依据；

34、电池运行分散度评估模块，计算电池包内的电池参数的标准差，其中，并联的各个单体电池的电池参数为电流和温度，串联的各个单体电池的电池参数为电压和温度，并以各个标准差作为评估参数，生成用于评估电池包运行分散度的运行分散度评估值evod；

35、二次评估模块，在检测到环境平均温度低于预设值的条件下，触发预搭建的数据计算模型，采集电池包相关参数，且相关参数包括环境平均温度值和电池包启停次数平均值，依据预处理后的相关参数和运行分散度评估值evod，生成运行分散度二次评估值sevd；通过联网后直接从当地的天气气象预报中获取当天的平均气温，即为环境平均温度，若是环境平均温度低于预设值，则以生成的运行分散度二次评估值sevd为准；若是环境平均温度不低于预设值，则以生成的运行分散度评估值evod为准；

36、预警保护模块，将预设的评估阈值组与评估值进行对比，该评估值为运行分散度评估值evod和运行分散度二次评估值sevd中的任一种；

37、其中评估阈值组包括第一评估阈值eolδ和第二评估阈值且第一评估阈值eolδ＜第二评估阈值若是评估值＜第一评估阈值eolδ，表示电池包运行正常，系统不做响应；若是第一评估阈值eolδ≤评估值≤第二评估阈值表示电池包可能存在异常，便于进行早期预警操作，发出一级预警信号，执行断电检修操作；若是第二评估阈值＜评估值，表示电池包运行异常，发出二级预警信号，执行断电维修操作。

38、(三)有益效果

39、本发明提供了一种基于电池包运行分散度评估的电池早期预警方法，具备以下有益效果：以计算得到各个电池参数的标准差表示电池包内各个单体电池参数的离散程度，通过综合计算各个标准差，可以获得它们之间的差异程度，说明电池包内单体电池之间存在较大的差异，并在遇到电池包处于低温环境下，还能继续综合考虑其他因素，在获取运行分散度评估值evod的基础上继续计算得出运行分散度二次评估值sevd，体现了对电池包进行全面评估的效果，考虑更多因素对电池包性能和健康状态的影响，能够根据环境自动调整计算评估值，并依据评估值与评估阈值组的对比结果，即可识别并判断电池包是否存在异常的风险或是否存在异常，并及时做出预警调整，整体方法的设计便于提高对电池包状态评估的准确性和可靠性，增强对电池安全的保护和故障诊断能力。