一种电池充电云监测方法及系统与流程

本发明涉及充电监测，具体涉及一种电池充电云监测方法及系统。

背景技术：

1、在目前的电力系统中，电池充电监测至关重要。电池的充电状态直接影响到移动设备、无人机、电动汽车等各种电力驱动设备的使用时间和性能。目前电动车电池产业中电池或电池组事故频发，在使用多个电池组成的电池组时，不同电池之间的性能差异导致其充放电特性不一致的情况。这种不一致性可能会导致电池组整体性能下降、寿命缩短或安全风险增加。因此，确保这些设备的长时间稳定使用，需要一种高效、准确的电池充电监测方法及系统填补跨领域、多元化电池组监控领域的空白。

2、近年来，随着新型传感器、计算机技术、物联网等技术的不断发展，基于智能算法和大数据分析的电池充电监测方法已经成为一个研究热点。该方法采用多元参数采集技术，如温度、压力、电流等，并通过先进的数据处理和分析算法，提供更加准确和实时的电池充电状态监测信息。而在通过dbscan算法对电池充电过程中的参数进行异常检测时候，dbscan的参数邻域半径以及最小样本数需要人为设定，设定不合理时，极易出现误检现象，进而导致电池充电监测精度与控制效率较低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种电池充电云监测方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、第一方面，本发明实施例提供了一种电池充电云监测方法，该方法包括以下步骤：

3、获取数据点，所述数据点包括电压数据、电流数据、温度数据以及各数据点对应的充电时间；

4、根据数据点之间的电压、电流以及温度数据差异对数据点之间的距离进行定义；根据数据点之间的距离获取各数据点对应的距离序列；根据距离序列中的元素分布获取距离序列各元素值的投票置信度；将所有数据点对应的距离序列取并集获取距离值集合；根据距离值集合对数据点之间的局部邻域数据点分布差异进行分析，得到数据点之间的数据一致性；根据数据点之间的数据一致性结合距离序列各元素值的投票置信度获取距离值集合各距离值的优选值；将优选值最大的距离值作为各数据点的邻域半径；根据各数据点的邻域半径获取各数据点的初始最小样本数参数；

5、根据数据点之间的充电时间、电压数据以及电流数据之间的差异获取各数据点的历史对应数据点；将数据点与历史对应数据点之间的距离与数据一致性的乘积归一化值作为各数据点的数据偏差度；根据数据点的数据偏差度、数据点与历史对应数据点之间的数据一致性的关系对初始最小样本数参数进行修正获取各数据点的修正最小样本数参数；根据各数据点的邻域半径以及修正最小样本数参数采用dbscan算法获取电池监测模块的电池充电诊断信息；根据电池监测模块发送的电池充电诊断信息完成对电池充电的云远程控制。

6、优选的，所述根据数据点之间的电压、电流以及温度数据差异对数据点之间的距离进行定义，具体表达式为：

7、

8、式中，表示数据点a与数据点b之间的距离，、分别表示数据点a、数据点b的电压数据，、分别表示数据点a、数据点b的电流数据，、分别表示数据点a、数据点b的温度数据，表示数据点a和数据点b的温度最大值，表示充电过程中的温度最大值。

9、优选的，所述根据距离序列中的元素分布获取距离序列各元素值的投票置信度，获取方法为：

10、针对任一数据点的距离序列中的各元素值；

11、将所述元素值与前一相邻元素值的差值绝对值确认为前差值绝对值；将所述元素值与后一相邻元素值的差值绝对值确认为后差值绝对值；计算前差值绝对值与后差值绝对值的差值绝对值；

12、将距离序列中所述元素值之后的元素剔除，计算所有相邻元素之间的差值绝对值的和值；

13、将所述差值绝对值与所述和值的比值作为距离矩阵各元素值的投票置信度。

14、优选的，所述根据距离值集合对数据点之间的局部邻域数据点分布差异进行分析，得到数据点之间的数据一致性，表达式为：

15、

16、式中，表示数据点a与数据点b之间的数据一致性，、分别表示以数据点a、数据点b为中心时，距离值比数据点a与数据点b之间的距离小的数据点个数，表示最小值函数，、分别表示数据点a、数据点b对应距离序列的第i个距离值，表示避免分母为0的正数。

17、优选的，所述根据数据点之间的数据一致性结合距离序列各元素值的投票置信度获取距离值集合各距离值的优选值，具体包括：

18、获取各数据点对应的数据一致性的最大值；计算距离序列各元素值的投票置信度与所述最大值的乘积的和值；将各距离值对应数据点的个数与所述和值乘积作为各距离值的优选值。

19、优选的，所述根据数据点之间的充电时间、电压数据以及电流数据之间的差异获取各数据点的历史对应数据点，具体包括：

20、将开始充电到各数据点对应时间充电过程中电压数据与电流数据乘积的和值作为各数据点的电池能量；将与各数据点的电池能量差值绝对值最小的数据点作为历史对应数据点。

21、优选的，所述根据数据点的数据偏差度、数据点与历史对应数据点之间的数据一致性的关系对初始最小样本数参数进行修正获取各数据点的修正最小样本数参数，具体步骤包括：

22、获取优选值最大的距离值对应的数据点；以数据点为中心，将所有数据点的邻域半径范围内数据点个数的五分之四的和值作为初始最小样本数参数；

23、获取各数据点与历史对应数据点之间的数据一致性归一化值以及数据偏差度；

24、当所述数据一致性归一化值大于所述数据偏差度时，将所述初始最小样本数参数与所述数据一致性归一化的乘积保存为第一乘积，将所述第一乘积与初始最小样本数参数的和值作为各数据点的修正最小样本数参数；

25、当所述数据一致性归一化值等于所述数据偏差度时，将所述初始最小样本数参数的和值作为各数据点的修正最小样本数参数；

26、当所述数据一致性归一化值小于所述数据偏差度时，将所述初始最小样本数参数与所述数据偏差度的乘积保存为第二乘积，将所述初始最小样本数参数与所述第二乘积的差值作为各数据点的修正最小样本数参数。

27、优选的，所述根据各数据点的邻域半径以及修正最小样本数参数采用dbscan算法获取电池监测模块的电池充电诊断信息，具体步骤包括：

28、将各数据点的邻域半径与修正最小样本数参数作为dbscan算法输入，输出数据点聚类结果；将不属于任何簇的数据点作为异常数据点，其余数据点作为正常数据点；

29、将异常数据点与时序上临近的x个正常数据点的距离平均值，其中x为预设值；

30、设置平均阈值、，其中，当距离平均值大于等于时，电池充电过程出现异常，诊断信息为电池寿命预警信息；当距离平均值大于等于小于时，电池充电过程出现轻度异常，诊断信息为电池故障预警信息；当距离平均值小于时，电池充电过程正常，诊断信息为电池正常工作信息。

31、优选的，所述根据电池监测模块发送的电池充电诊断信息完成对电池充电的云远程控制，具体包括：

32、当电池充电诊断信息为电池寿命预警信息时，电池控制模块对电源发出断开指令，并通过云控制系统远程操作对电池进行更换；

33、当电池充电诊断信息为电池故障预警信息时，电池控制模块对电源发出断开指令，并通过云控制系统远程操作对电池进行维修；

34、当电池充电诊断信息为电池正常工作信息时，电池控制模块对电源发出工作指令。

35、第二方面，本发明实施例还提供了一种电池充电云监测系统，包括电池监测模块、电池控制模块、存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述电池监测模块，包括电量预警、故障预警以及使用寿命预警；所述电池控制模块，包括信息处理以及电源后台控制；所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。

36、本发明至少具有如下有益效果：

37、本发明主要通过对电池充电过程中的电压、电流以及温度数据进行分析，首先根据各数据点之间的温度、电压以及电流的差异对数据点之间的距离进行定义，基于距离对数据点以及邻近数据点进行分析构建距离值的投票置信度，进一步对数据点的局部数据点分布差异进行分析，构建数据点之间的数据一致性，自适应获取dbscan算法中的邻域半径；避免人为设定邻域半径出现的误检现象。

38、同时，根据不同充电过程中数据的变化构建数据偏差度，根据数据偏差度与数据一致性对数据点的最小样本数参数进行修正，避免将异常数据点归为一个簇出现无法识别的情况，同时也避免异常数据点分到正常数据点的类簇内，进而提高了dbscan算法的异常数据检测精度与效率，进而提高了电池充电监测的效率与精度，并对电池充电情况做出初步诊断，实现自动化管理，为电力交易撮合提供基础条件，实现电动汽车、移动储能、共享储能电站电池使用情况的数字可视化平台的建立。