[發(fā)明專利]一種可重構(gòu)電池組控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010106723.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN111354989B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李飛;張莉;劉偉榮;楊迎澤;彭軍;黃志武;李恒;張曉勇;陳彬;張瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/42
• 分類號(hào): H01M10/42;G01R31/367;G01R31/392;G01R31/396;H02J7/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發(fā)明公開了一種可重構(gòu)電池組控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)，其中方法包括：獲取每個(gè)電池放電過程中的電流、電壓和溫度數(shù)據(jù)；從獲取的每個(gè)電池放電過程中的電流、電壓和溫度數(shù)據(jù)中提取反應(yīng)電池老化的特征參量，基于每個(gè)電池的反應(yīng)電池老化的特征參量，分別利用預(yù)先訓(xùn)練好的電池健康狀態(tài)估計(jì)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到每個(gè)電池的健康狀態(tài)分布；根據(jù)每個(gè)電池的健康狀態(tài)分布，建立電池組優(yōu)化模型并求解，生成電池組重構(gòu)控制決策，并依據(jù)電池組重構(gòu)控制決策對(duì)電池組進(jìn)行重構(gòu)。通過對(duì)可重構(gòu)電池組進(jìn)行重構(gòu)，可減少電池之間的不一致性，提高電池利用率，避免過充電和過放電，實(shí)現(xiàn)提高電池組的使用壽命，還能確保電池組的安全運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可重構(gòu)電池組控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重。人們生活水平提高，城市的汽車數(shù)量持續(xù)上升，這與不可再生能源石油日益短缺產(chǎn)生矛盾，所以環(huán)境和能源問題已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。目前全球都在研究綠色交通工具，相繼推出純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車以解決以上兩個(gè)問題。例如雪佛蘭和特斯拉電動(dòng)汽車分別用了數(shù)百和數(shù)千個(gè)電池構(gòu)成大型電池系統(tǒng)。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)電池組設(shè)計(jì)以固定的方式被封裝在電池組中，存在幾個(gè)主要缺陷。由于這些固定的電池拓?fù)錈o法適應(yīng)電池單元的動(dòng)態(tài)行為和制造差異，隨著時(shí)間的流逝，在電池組反復(fù)充電和放電下，電池之間的不一致性的危害被放大，導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率低。特別是一個(gè)或多個(gè)弱電池的充電或放電速度將比其他電池快，而較弱的電池將限制整個(gè)電池組的使用壽命，甚至?xí)饑?yán)重的安全問題，例如由于熱失控和過熱而引起的燃燒和爆炸。固定拓?fù)溥€對(duì)管理產(chǎn)生了限制：由于缺乏靈活性而無法執(zhí)行主動(dòng)管理，這會(huì)導(dǎo)致一系列問題，包括過充電和過放電。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種可重構(gòu)電池組控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中固定式封裝電池組使用壽命短且存在安全隱患的問題。

第一方面，提供了一種可重構(gòu)電池組控制方法，包括：

獲取每個(gè)電池放電過程中的電流、電壓和溫度數(shù)據(jù)；

從獲取的每個(gè)電池放電過程中的電流、電壓和溫度數(shù)據(jù)中提取反應(yīng)電池老化的特征參量，基于每個(gè)電池的反應(yīng)電池老化的特征參量，分別利用預(yù)先訓(xùn)練好的電池健康狀態(tài)估計(jì)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到每個(gè)電池的健康狀態(tài)分布；

根據(jù)每個(gè)電池的健康狀態(tài)分布，建立電池組優(yōu)化模型并求解，生成電池組重構(gòu)控制決策，并依據(jù)電池組重構(gòu)控制決策對(duì)電池組進(jìn)行重構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述反應(yīng)電池老化的特征參量包括平均電壓壓降MVF、電壓信號(hào)波動(dòng)指數(shù)VFI、溫度以及電流；

其中，平均電壓壓降MVF通過如下公式計(jì)算得到：

式中，V_r為額定電壓，V_j為放電過程中第j個(gè)采樣點(diǎn)的電壓值，N為采樣點(diǎn)總數(shù)；

電壓信號(hào)波動(dòng)指數(shù)VFI通過如下公式計(jì)算得到：

式中，y_j為放電過程中第j個(gè)采樣點(diǎn)的電壓值，N為采樣點(diǎn)總數(shù)，μ為所有采樣點(diǎn)電壓值的平均值，w為采樣頻率。

進(jìn)一步地，所述電池健康狀態(tài)估計(jì)模型通過如下方法訓(xùn)練得到：

根據(jù)電池的容量將電池的健康狀態(tài)劃分為K個(gè)健康狀態(tài)階段，其中K為預(yù)設(shè)值；

獲取若干個(gè)電池放電過程中的電壓、電流及溫度數(shù)據(jù)；

從獲取的若干個(gè)電池放電過程中的電壓、電流及溫度數(shù)據(jù)中提取出反應(yīng)電池老化的特征參量，以每個(gè)電池的反應(yīng)電池老化的特征參量及該電池所處健康狀態(tài)階段作為一個(gè)樣本構(gòu)建訓(xùn)練樣本集；