本發(fā)明涉及電池檢測(cè)，具體為一種用于動(dòng)態(tài)均衡的串聯(lián)電池組電壓檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、串聯(lián)組成電池組是將電量較小，電壓較低的單體電池通過串聯(lián)組成電池組以后使用，而串聯(lián)在一起的單體電池在充放電時(shí)，又會(huì)經(jīng)常因?yàn)殡姵靥匦院椭圃旃に嚨牟煌霈F(xiàn)單體電池的電壓和能量不均衡的問題，充電時(shí)，串聯(lián)電池組內(nèi)若有一節(jié)單體電池充電完成，則整個(gè)電池組將不能再繼續(xù)充電，而放電時(shí)，若有一節(jié)單體電池放電達(dá)到底限，則整個(gè)電池組將不能再繼續(xù)放電，長(zhǎng)時(shí)間的使用下，則導(dǎo)致電池組內(nèi)會(huì)有些電池不能充分利用，而有些則會(huì)消耗嚴(yán)重，因此電池管理系統(tǒng)的重要部分之一就是電池能量的均衡管理；

2、對(duì)串聯(lián)電池組的均衡管理狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，可用方式之一就是對(duì)電壓進(jìn)行檢測(cè)，而傳統(tǒng)的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)往往無法實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)電池單體的電壓和溫度，導(dǎo)致部分電池單體的異常狀態(tài)未能被及時(shí)檢測(cè)，均衡策略動(dòng)態(tài)調(diào)整較為簡(jiǎn)單，導(dǎo)致電池組的充電和放電效率低下，甚至可能造成電池進(jìn)一步損傷，某些調(diào)整策略出于應(yīng)急考慮，可在當(dāng)前周期發(fā)揮作用，而不利于多個(gè)周期的良性運(yùn)轉(zhuǎn)，而且這些問題難以通過電壓的檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)掘，缺乏有效的故障分析能力，無法深入挖掘故障原因，缺乏從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)和優(yōu)化的能力，難以針對(duì)歷史數(shù)據(jù)提供智能反饋和調(diào)整策略，導(dǎo)致數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術(shù)問題

2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種用于動(dòng)態(tài)均衡的串聯(lián)電池組電壓檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，能夠有效地解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。

3、（二）技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，

5、本發(fā)明公開了一種用于動(dòng)態(tài)均衡的串聯(lián)電池組電壓檢測(cè)裝置，包括：

6、均衡控制模塊，用于接入待檢測(cè)電池組的各電池單元，接收預(yù)設(shè)均衡策略，根據(jù)電池電壓和溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整各電池單元的充放電狀態(tài)；

7、電壓檢測(cè)模塊，用于通過電壓傳感器對(duì)各電池單元實(shí)時(shí)進(jìn)行電壓數(shù)據(jù)采樣，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

8、溫度監(jiān)測(cè)模塊，用于通過溫度傳感器對(duì)各電池單元實(shí)時(shí)進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采樣，與電壓檢測(cè)模塊同步執(zhí)行，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

9、采集存儲(chǔ)模塊，用于記錄電池單元的電壓、溫度、充放電狀態(tài)及歷史數(shù)據(jù)，建立時(shí)間序列數(shù)據(jù)集，并實(shí)時(shí)更新；

10、異常檢測(cè)模塊，用于設(shè)定電池單元電壓、溫度的上限和下限，實(shí)時(shí)比對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)集，當(dāng)檢測(cè)到異常數(shù)據(jù)時(shí)，觸發(fā)報(bào)警程序，并記錄異常類型，根據(jù)異常類型，進(jìn)行分類并標(biāo)記，輸出標(biāo)記異常集；

11、模型構(gòu)建單元，用于構(gòu)建用于故障分析的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，識(shí)別標(biāo)記異常集，輸出故障原因和調(diào)整策略參照；

12、損失分析模塊，用于接收模型構(gòu)建單元數(shù)據(jù)，分析當(dāng)前故障電池單體對(duì)電池組的影響，分別計(jì)算當(dāng)前和未來周期內(nèi)故障電池單元引起的損失系數(shù)，以該損失系數(shù)為參照，分析該故障電池單元在當(dāng)前周期與未來周期對(duì)電池組整體性能的影響系數(shù)；

13、策略生成模塊，用于分析影響系數(shù)，以模型構(gòu)建單元所提供歷史調(diào)整策略為參照的關(guān)聯(lián)調(diào)整策略，對(duì)當(dāng)前和未來影響系數(shù)進(jìn)行排序，根據(jù)排序結(jié)果制定調(diào)整方案；

14、動(dòng)態(tài)反饋模塊，用于將生成的調(diào)整方案反饋至均衡控制模塊，實(shí)時(shí)應(yīng)用調(diào)整策略，并識(shí)別調(diào)整方案完成度。

15、更進(jìn)一步地，所述模型構(gòu)建單元包括樣本訓(xùn)練模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊和關(guān)聯(lián)分析模塊，所述樣本訓(xùn)練模塊與數(shù)據(jù)輸出模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)交互連接，所述數(shù)據(jù)輸出模塊與損失分析模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)交互連接，其中：

16、樣本訓(xùn)練模塊，用于將歷史可用調(diào)整數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)標(biāo)記異常集進(jìn)行預(yù)處理后，作為訓(xùn)練樣本；

17、數(shù)據(jù)輸出模塊，選擇深度學(xué)習(xí)算法，構(gòu)建故障識(shí)別模型，輸入標(biāo)記異常集，輸出故障原因。

18、更進(jìn)一步地，所述樣本訓(xùn)練模塊將訓(xùn)練樣本分為訓(xùn)練集和測(cè)試集，所述數(shù)據(jù)輸出模塊所構(gòu)建故障識(shí)別模型使用訓(xùn)練集作為輸入，執(zhí)行反向傳播和優(yōu)化算法進(jìn)行模型訓(xùn)練，訓(xùn)練過程中持續(xù)調(diào)整故障識(shí)別模型權(quán)重以最小化損失函數(shù)，使用驗(yàn)證集評(píng)估故障識(shí)別模型性能，根據(jù)評(píng)估結(jié)果調(diào)整故障識(shí)別模型的超參數(shù)。

19、更進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)輸出模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)交互連接有關(guān)聯(lián)分析模塊，所述關(guān)聯(lián)分析模塊與策略生成模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)交互連接，所述關(guān)聯(lián)分析模塊用于基于當(dāng)前標(biāo)記異常集及其輸出故障原因，匹配歷史可用調(diào)整數(shù)據(jù)生成調(diào)整策略，遞交至策略生成模塊。

20、更進(jìn)一步地，所述損失分析模塊中故障電池單元在當(dāng)前周期與未來周期對(duì)電池組整體性能的影響系數(shù)的計(jì)算公式為：

21、；

22、式中，p代表當(dāng)前和未來周期內(nèi)故障電池單元對(duì)電池組整體性能的影響系數(shù)，f代表故障電池單元在當(dāng)前工作狀態(tài)下的功率輸出，w代表電池組的總功率輸出，代表當(dāng)前c周期內(nèi)故障電池單元的損失系數(shù)，代表衰減函數(shù)，其中e是自然常數(shù)，k是衰減速率常數(shù)，t表示時(shí)間變量，n代表當(dāng)前周期內(nèi)影響電池組性能的故障電池單體的數(shù)量，代表第n個(gè)故障電池單元在當(dāng)前周期內(nèi)造成的損失量，q代表電池組的總體性能指標(biāo)，代表第n個(gè)電池單元被識(shí)別的時(shí)間點(diǎn)。

23、更進(jìn)一步地，所述動(dòng)態(tài)反饋模塊識(shí)別方案完成度的過程中，通過采集存儲(chǔ)模塊獲取下一周期的電壓和溫度表現(xiàn)數(shù)據(jù)，分析表現(xiàn)參數(shù)，并與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，高于標(biāo)準(zhǔn)，則表示完成度達(dá)標(biāo)，反之，則未達(dá)標(biāo)，若未達(dá)標(biāo)，則重置異常檢測(cè)模塊工作緩存，重新進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行報(bào)警反饋。

24、更進(jìn)一步地，所述均衡控制模塊與電壓檢測(cè)模塊、溫度監(jiān)測(cè)模塊和動(dòng)態(tài)反饋模塊通過電性介質(zhì)交互連接，所述采集存儲(chǔ)模塊與電壓檢測(cè)模塊、溫度監(jiān)測(cè)模塊和異常檢測(cè)模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)交互連接，所述異常檢測(cè)模塊和模型構(gòu)建單元通過無線網(wǎng)絡(luò)交互連接，所述策略生成模塊與損失分析模塊和動(dòng)態(tài)反饋模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)交互連接。

25、一種用于動(dòng)態(tài)均衡的串聯(lián)電池組電壓檢測(cè)方法，包括以下步驟：

26、step1：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)電池單元的電壓和溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)各電池單體的電壓情況制定相應(yīng)的均衡策略，設(shè)定均衡閾值，記錄均衡過程中的電壓和溫度指標(biāo)；

27、step2：收集并整理各電池單元的歷史電壓、溫度和充放電狀態(tài)數(shù)據(jù)，生成用于訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型的數(shù)據(jù)集，記錄下每個(gè)電池單元在不同狀態(tài)下的表現(xiàn)數(shù)據(jù)；

28、step3：應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別出電池單體異常發(fā)生情況，分析失效電池單體的原因；

29、step4：分別計(jì)算當(dāng)前和未來關(guān)聯(lián)的若干電池單體的損失系數(shù)，在當(dāng)前周期，對(duì)故障電池單體進(jìn)行影響系數(shù)分析，評(píng)價(jià)其對(duì)電池組性能的當(dāng)前在下一周期的影響系數(shù)；

30、step5：采用歷史可用調(diào)整數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練，通過影響系數(shù)集合輸出，生成針對(duì)故障電池單體的關(guān)聯(lián)調(diào)整策略，依據(jù)當(dāng)前和未來周期的影響系數(shù)高低進(jìn)行排序，優(yōu)先處理影響大的電池單體，輸出優(yōu)化后的調(diào)整策略；

31、step6：建立實(shí)時(shí)反饋機(jī)制，通過優(yōu)化后的調(diào)整策略實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋進(jìn)行策略再優(yōu)化。

32、更進(jìn)一步地，所述step4的影響系數(shù)計(jì)算邏輯為：通過計(jì)算故障電池功率占總功率的比例，反映故障電池對(duì)整體電池組性能的影響，并模擬故障影響隨時(shí)間周期變化的影響，通過求和方式將當(dāng)前周期內(nèi)所有故障電池的影響統(tǒng)一分析，計(jì)算對(duì)電池組整體性能的綜合影響系數(shù)。

33、更進(jìn)一步地，所述step6中若反饋結(jié)果未達(dá)預(yù)設(shè)閾值，則發(fā)送報(bào)警數(shù)據(jù)和優(yōu)化意見至管理端，若在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)無接收反饋，則依據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)調(diào)整影響系數(shù)重新制定調(diào)整策略，進(jìn)行再應(yīng)用。

34、（三）有益效果

35、采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已知的現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果，

36、1、通過實(shí)時(shí)采集每個(gè)電池單體的電壓和溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)到電池單體的異常狀態(tài)，避免因監(jiān)測(cè)不及時(shí)而導(dǎo)致的潛在損傷，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，生成基于影響系數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整策略，相較于傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單均衡策略，適應(yīng)性更強(qiáng)，能夠有效提高充放電效率，延長(zhǎng)電池的使用壽命。

37、2、通過利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型來識(shí)別和分析故障原因，自動(dòng)化識(shí)別故障的根源，依據(jù)歷史及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供精確的反饋，從而預(yù)測(cè)并預(yù)防未來的故障發(fā)生，通過故障原因的深入挖掘，能夠?yàn)楹罄m(xù)的電池管理提供數(shù)據(jù)支撐，避免簡(jiǎn)單的應(yīng)急措施，促進(jìn)多周期的良性運(yùn)轉(zhuǎn)，以損失系數(shù)的評(píng)估，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)分析，不僅關(guān)注當(dāng)前周期的響應(yīng)，還考慮未來影響，確保了調(diào)整策略的長(zhǎng)期有效性，對(duì)電池組的健康狀態(tài)做出前瞻性管理，避免短期內(nèi)的性能提升損害長(zhǎng)期使用。

38、3、通過歷史可用調(diào)整數(shù)據(jù)的分析，生成智能反饋和優(yōu)化策略，整合數(shù)據(jù)以打破數(shù)據(jù)孤島，提供基于智能分析的調(diào)整建議，動(dòng)態(tài)調(diào)整充電與放電策略，從而高效平衡電池組內(nèi)部的電壓差異，提高整體的充電和放電效率，持續(xù)優(yōu)化電池組的管理策略，提升整體操作的智能化水平。