一种基于数据驱动的电池组管理系统及管理方法与流程

本发明涉及电池管理，具体涉及一种基于数据驱动的电池组管理系统及管理方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、电池管理系统(bms)是一种集成电路系统，它用于监测和控制电池系统状态，以确保电池的正常运行和安全使用。bms的应用涵盖了电动汽车、储能系统、无人机、电动工具等各个领域，可以提高电池的使用寿命、安全性能和续航能力。为保证电池安全可靠地运行，电池管理系统需要具有电池状态监测和评估，充放电控制、电池均衡等功能。电池管理系统与电池系统紧密结合在一起，通过传感器对电池的电压、电流、温度进行实时检测，同时还进行热管理、报警提醒和计算电池状态，以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电，实时通信。

3、然而，现有的bms存在一些不足之处，例如：

4、无法对单体电池进行全面的状态评估和故障诊断，无法及时发现和处理异常情况，影响电池组的安全性和可靠性；

5、无法根据外部需求和内部状态自适应地调整充放电策略和均衡策略，无法充分利用电池组的容量和寿命；

6、无法实现真正意义上的人机交互。

7、因此，急需一种集成了检测、估计、诊断、调整和可视化功能的电池组管理系统及管理方法，能够对电池组进行全方位的管理和优化，提高了电池组的性能和可靠性。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种基于数据驱动的电池组管理系统及管理方法，本发明能够实现对电池组进行全方位的管理和优化，提高电池组的性能和寿命，降低维护成本，增强用户体验。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种基于数据驱动的电池组管理系统，该系统包括：电池组检测模块、电池组sox估计模块、电池组故障诊断模块、自适应调整模块、通讯模块和可视化模块；

3、所述电池组检测模块，用于实时采集电池组各项参数；

4、所述电池组sox估计模块，用于根据采集数据预测电池组的多种状态；

5、所述电池组故障诊断模块，用于根据采集和预测数据分析电池组故障情况；

6、所述自适应调整模块，用于根据故障诊断结果进行针对性的调整；

7、所述通讯模块，用于信息传递；

8、所述可视化模块，用于人机交互。

9、进一步地，所述电池组检测模块还包括电压检测单元、电流检测单元及温度检测单元：

10、所述电压检测模块，用于实时采集电池组的总电压和各单体电压；

11、所述电流检测模块，用于实时采集电池组的充放电电流；

12、所述温度检测模块，用于实时采集电池组的温度分布。

13、进一步地，所述根据采集数据预测电池组的多种状态包括以下步骤：

14、首先预测soc，根据电池的历史数据，利用woa-bilstm-am神经网络算法，训练得到与实际情况相符合的模型1；利用最优的woa-bilstm-am模型1，根据实际测量的电压、电流、温度数据，对电池的soc进行预测和更新，得到最优估计值；

15、然后预测sop，根据电池的历史数据，利用woa-bilstm-am神经网络算法，训练得到与实际情况相符合的模型2；利用最优的woa-bilstm-am模型2，根据实际测量的电压、电流、温度数据和预测得到的soc数据，对电池的sop进行预测和更新，得到最优估计值；

16、然后预测soe，根据电池的历史数据，利用woa-bilstm-am神经网络算法，训练得到与实际情况相符合的模型3；利用最优的woa-bilstm-am模型3，根据实际测量的电压、电流、温度数据和预测得到的soc、sop数据，对电池的soe进行预测和更新，得到最优估计值；

17、最后预测soh，根据电池的历史数据，利用woa-bilstm-am神经网络算法，训练得到与实际情况相符合的模型4；利用最优的woa-bilstm-am模型4，根据实际测量的电压、电流、温度数据和预测得到的soc、sop、soe数据，对电池的soh进行预测和更新，得到最优估计值。

18、进一步地，所述根据采集和预测数据分析电池组故障情况包括以下步骤：

19、使用预设阈值和计算样本熵的方法对采集和预测数据进行分析，检测电池组是否存在异常；

20、根据故障检测结果结合电池组的拓扑结构和温度分布等信息，确定故障发生的位置或范围；

21、根据故障定位结果结合电池组的故障模式、故障特征、故障影响等故障信息，识别过充、过放、短路、开路等故障。

22、进一步地，所述根据故障诊断结果进行针对性的调整包括以下步骤：

23、根据故障诊断结果，动态调节充放电参数，如充放电电流、充放电截止条件等；

24、根据故障诊断结果，生成电池组开关的控制信号，并发送给电池组的开关电路；

25、根据故障诊断结果，动态调节风机的运行与停止。

26、进一步地，所述信息传递包括以下步骤：

27、将电池组检测到的信号、电池组sox估计到的信号、电池组故障诊断出的信号、自适应调整的信号传递给通讯模块；

28、通讯模块将接收到的信息传递给可视化模块。

29、进一步地，所述人机交互包括以下步骤：

30、通过通讯模块传递的信息，对各项数据和结果进行格式化、归类、排序等处理；

31、将数据处理单元处理后的数据和结果以图形或文本的形式显示在显示器上，利于技术员查看电池组信息。如以曲线图、柱状图、表格等方式显示电池组的各项参数、sox估计结果、故障诊断结果等；

32、技术员也可通过可视化模块进行电池组参数设置。

33、根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于数据驱动的电池组管理方法，该管理方法包括以下步骤：

34、实时采集电池组的各项参数，并将采集数据发送给电池组sox估计模块、电池组故障诊断模块及通讯模块；

35、根据采集到的数据利用woa-bilstm-am神经网络预测电池组的荷电状态、能量状态、健康状态等，并将预测结果发送给电池组故障诊断模块和通讯模块；

36、根据采集和预测得到的数据分析电池组故障情况，并将诊断结果发送给自适应调整模块和通讯模块；

37、根据故障诊断结果，限制充放电电流、调节充放电电压、启动或停止冷却系统、切断或恢复电池组输出、启动或停止均衡功能等；

38、将各项数据和结果以图形或文本的形式在显示器上显示，进行人机交互。

39、有益效果

40、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

41、本发明的有益效果是提供一种能够实现对电池组的全方位管理的系统及方法，具有高效、准确、安全、自适应和友好的特点。本发明通过采用woa-bilstm-am算法，可以对电池组的sox进行准确和实时的估计，提高电池组的充放电效率和能量利用率；通过采用预设的阈值和样本熵算法，可以对电池组是否存在过流、过压、过温、短路、均衡等故障进行及时和有效的诊断，避免或减少故障对电池组性能和安全性的影响；通过采用自适应调节模块，可以根据诊断结果对电池组进行相应的措施，包括限制充放电电流、调节充放电电压、启动或停止冷却系统、切断或恢复电池组输出、启动或停止均衡功能等，保护电池组免受损害或恢复正常工作状态；通过采用可视化模块，可以将sox估计结果和故障诊断结果以图形或文字的形式显示在显示器上，方便用户监控和管理电池组。本发明适用于各种类型、规模或状态的电池组管理场景。