阅读说明：本技术 一种电池包在线健康管理系统及方法 (Battery pack online health management system and method ) 是由 黄加虎 蒋明波 张荣龙 胡其开 于 2020-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种电池包在线健康管理系统及方法。电池包在线健康管理系统包括：监测模块、知识设计模块和用户交互模块；监测模块用于监测电池包及单体电池在充放电过程中的性能参数,并将性能参数发送给知识设计模块；其中,性能参数包括电池包及单体电池的容量、端电压、能量和温度；知识设计模块用于根据性能参数确定电池包的安全状态,并将安全状态发送给用户交互模块,其中,安全状态包括需维修和不需要维修；用户交互模块用于向用户展示电池包的安全状态。本发明实施例的方案可以较为准确的确定电池包的状态,并及时将电池包状态反馈给用户,确保用户对电池包的使用安全。(The invention provides a battery pack online health management system and a battery pack online health management method. The battery pack online health management system comprises: the system comprises a monitoring module, a knowledge design module and a user interaction module; the monitoring module is used for monitoring performance parameters of the battery pack and the single battery in the charging and discharging processes and sending the performance parameters to the knowledge design module; the performance parameters comprise the capacity, terminal voltage, energy and temperature of the battery pack and the single battery; the knowledge design module is used for determining the safety state of the battery pack according to the performance parameters and sending the safety state to the user interaction module, wherein the safety state comprises maintenance-needed state and maintenance-not-needed state; the user interaction module is used for displaying the safety state of the battery pack to a user. The scheme of the embodiment of the invention can more accurately determine the state of the battery pack and feed the state of the battery pack back to the user in time, thereby ensuring the use safety of the battery pack by the user.)

一种电池包在线健康管理系统及方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种电池包在线健康管理系统及方法。

背景技术

近些年，我国经济发展迅速，随之而来环境污染也逐年加剧。绿色出行是解决环境污染的一个重要举措，新型能源汽车的推出可以缓解环境污染的加剧，电池包作为新型能源汽车的一个重要组成部分深受科研人员的关注。

电池包在使用过程中性能会发生一些变化，在用户使用新能源汽车时，电池包发生损坏将危及用户的生命安全，因此，在电池包充电及放电过程中监测电池包性能的好坏非常有必要的。

发明内容

本发明实施例提供一种电池包在线健康管理系统及方法，该系统可以较为准确的确定电池包的状态，并及时将电池包状态反馈给用户，确保用户对电池包的使用安全。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池包在线健康管理系统，包括：监测模块、知识设计模块和用户交互模块；所述监测模块用于监测电池包及单体电池在充放电过程中的性能参数，并将所述性能参数发送给所述知识设计模块；其中，所述性能参数包括电池包及单体电池的容量、端电压、能量和温度；所述知识设计模块用于根据所述性能参数确定电池包的安全状态，并将所述安全状态发送给所述用户交互模块，其中，所述安全状态包括需维修和不需要维修；所述用户交互模块用于向用户展示所述电池包的安全状态。

可选的，所述知识设计模块具体用于将所述性能参数与标准性能参数进行比较，并根据比较结果确定所述电池包的安全状态。

可选的，所述知识设计模块具体用于根据所述性能参数确定电池包的充电状态和健康状态，并根据所述充电状态和健康状态确定电池包的安全状态。

可选的，所述知识设计模块具体还用于对各所述性能参数、充电状态和健康状态加权求和得到加权参数，根据所述加权参数确定所述电池包的安全状态。

可选的，所述性能参数包括所述电池包当前充放电过程中的第一性能参数和历史充放电过程中的第二性能参数；

所述知识设计模块还用于根据第一性能参数和第二性能参数确定电池包的衰减度；并根据所述衰减度确定所述电池包的安全状态。

可选的，所述监测模块还用于存储所述性能参数；

所述用户交互模块还用于根据用户的请求由所述监测模块调用并显示所述性能参数。

可选的，所述用户交互模块包括声光装置，所述声光装置用于当电池包处于需维修状态时，通过声光信号提示用户。

可选的，所述用户交互模块还用于根据所述电池包的安全状态制定电池包维护方案。

可选的，所述监测模块还用于存储所述电池包的维修记录；

所述知识设计模块还用于根据所述维修记录调整所述标准性能参数。

可选的，知识设计模块还用于根据所述第一性能参数和所述第二性能参数建立电池包性能参数曲线图，并将所述性能参数曲线图发送给用户交互模块；用户交互模块还用于向用户展示所述性能参数曲线图。第二方面，本发明实施例还提供了一种电池包在线健康管理方法，监测电池包及单体电池在充放电过程中的性能参数；其中，所述性能参数包括电池包及单体电池的容量、端电压、能量和温度；根据所述性能参数确定电池包的安全状态，所述安全状态包括需维修和不需要维修；向用户展示所述电池包的安全状态。

本实施例在电池包充放电过程中监测电池包及单体电池的性能参数并将所监测到的性能参数传送给知识设计模块，知识设计模块根据所接收的性能参数与标准性能参数进行比较，将电池包分为需维修和不需维修这两种状态，并将电池包的状态发送给用户交互模块，用户交互模块可以向用户展示电池包的状态。该系统在电池包充放电过程中对电池包整体和电池包内的单体电池进行监测可以更加精确的分析电池包的安全状态，并及时将电池包的状态反映给用户，避免电池包损坏影响用户的使用安全，较好的保证了用户的安全。

附图说明

图1为本实施例提供一种电池包在线健康管理系统示意图；

图2为本实施例提供一种电池包在线健康管理结构示意图；

图3为本实施例提供一种电池包在线健康管理方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。

图1为本实施例提供一种电池包在线健康管理系统示意图，本实施例提供的电池包在线健康管理系统包括：监测模块110、知识设计模块120和用户交互模块130；监测模块110用于监测电池包及单体电池在充放电过程中的性能参数，并将性能参数发送给知识设计模块120；其中，性能参数包括电池包及单体电池的容量、端电压、能量和温度；知识设计模块120用于根据性能参数确定电池包的安全状态，并将安全状态发送给用户交互模块130，其中，安全状态包括需维修和不需要维修；用户交互模块130用于向用户展示电池包的安全状态。

本实施例在监测电池包性能参数的同时也监测了电池包内单体电池的性能参数，主要是因为电池包是由多个单体电池通过串联或并联组成的，在串联的电池包中，若其中一个单体电池的性能参数出现偏差，整个电池包也不能正常工作，因此监测电池包内单体电池的性能参数可以帮助分析整个电池包的状态，使得整个电池包的状态确定的更为准确。用户交互模块130将电池包的安全状态展示给用户可以使用户及时了解电池的安全状态，及时作出反应，避免电池包损坏后继续使用危及用户安全。示例性的，用户交互模块130可以包括显示屏，通过显示屏将电池包的安全状态展示给用户。

本实施例在电池包充放电过程中监测模块110监测电池包及单体电池的性能参数并将所监测到的性能参数传送给知识设计模块，知识设计模块120根据所接收的性能参数与标准性能参数进行比较，将电池包分为需维修和不需维修这两种状态，并将电池包的状态发送给用户交互模块130，用户交互模块130可以看到电池包的状态。该系统在电池包充放电过程中对电池包整体和电池包内的单体电池进行监测可以更加精确的分析电池包的安全状态，并及时将电池包的状态反映给用户，避免电池包损坏影响用户的使用安全，较好的保证了用户的安全。可选的，知识设计模块具体用于将性能参数与标准性能参数进行比较，并根据比较结果确定所述电池包的安全状态。

具体的，在电池充放电过程中监测电池包的性能参数，若检测到的性能参数与标准参数相差过大，则将该电池包分到需维修的状态中，标准参数指的是电池包在出厂时所测得的参数值，标准性能参数包括电池包及单体电池的标准容量、标准端电压、标准能量和标准温度。示例性的，电池包在充放电过程中正常情况下温度会有一个正常范围值，监测模块在电池包充电过程中检测到电池包的温度长时间超出电池包正常范围值，知识设计模块将该电池包分类为需维修状态并将该状态传递给用户交互模块，用户交互模块将提醒用户及充电站的工作人员停止对该电池包进行充电。

可选的，知识设计模块具体用于根据性能参数确定电池包的充电状态和健康状态，并根据充电状态和健康状态确定电池包的安全状态。

示例性的，电池包的充电状态(SOC，State of Charge)定义如下：SOC＝剩余容量/(额定容量-容量衰减因子)，其中剩余容量＝额定容量-净放电量-自放电量-温度补偿。剩余容量可以通过监测模块进行监测得来，额定容量为电池包出厂时的电量。在知识设计模块中，当SOC低于所设定的阈值时，则知识设计模块将该电池包分类为需维修状态。健康状态(SOH，State of Health)的标准定义是在标准条件下电池包从充满状态以一定倍率放电至截止电压所放出的容量及其所对应的标称容量(实际初始容量)的比值，该比值是电池健康状况的一种反应。电池包的健康状态可以从电池内阻的角度进行定义：SOH＝(REOL-R)/(REOL-Rnew)其中，REOL为电池寿命终结时的电池内阻，Rnew为电池出厂时的内阻，R为电池当前状态下的内阻，当SOH低于所设定的阈值时，则知识设计模块将该电池包分类为需维修状态。确定电池包的SOC和SOH可以进一步提高知识设计模块确定的电池包安全状态的精度。

可选的，知识设计模块具体用于对各性能参数、充电状态和健康状态加权求和得到加权参数，根据加权参数确定电池包的安全状态。

具体的，可以根据各性能参数、充电状态以及健康状态对电池包安全性的影响程度对各性能参数、充电状态以及健康状态设置不同的权重值，将电池包的各性能参数、充电状态和健康状态进行加权求和得到加权参数，将加权参数与标准加权参数进行比较，来判断电池包的安全状态。由于加权参数综合了各性能参数、充电状态以及健康状态，因而通过加权参数确定的安全状态更为准确。可选的，性能参数包括电池包当前充放电过程中的第一性能参数和历史充放电过程中的第二性能参数；知识设计模块还用于根据第一性能参数和第二性能参数确定电池包的衰减度；并根据衰减度确定电池包的安全状态。

具体的，第一性能参数是指本次充放电过程中所监测到的性能参数。第二性能参数指的是电池包的历史充放电过程中所监测到的性能参数，可以包括多次历史充放电过程中的性能参数。电池包的衰减性能也是判断电池包安全状态的一个重要参数。电池包衰减度可以根据电池包的内阻确定。随着电池包使用时间的增长，电池包的内阻会逐渐增大，电池包内阻的增长率越大，电池包的衰减度越高。可以根据第一性能参数和第二性能参数确定电池包的多个内阻，根据该多个内阻确定电池包的内阻增长率，从而确定电池包的衰减度，进而通过衰减度确定电池包的安全状态。

可选的，监测模块还用于存储所述性能参数；用户交互模块还用于根据用户的请求由监测模块调用并显示性能参数。

具体的，本实施例对每个电池包进行编码，并为每个电池包建立数据档案，将所监测到的性能参数存入电池包的数据档案中。用户通过输入电池包的编码，就可以查询该电池包的所有历史的性能参数。

可选的，所述用户交互模块包括声光装置，所述声光装置用于当电池包处于需维修状态时，通过声光信号提示用户。

示例性的，当电池包的充电过程中，系统监测到电池包或电池包内单体的的某个性能参数与标准参数相差过大时，用户交互模块中的声光装置将会发出报警生并闪烁红光，来提醒用户或充电站里的工作人员及时做出响应，以免造成电池包的损坏或发生***。

可选的，用户交互模块还用于根据电池包的安全状态制定电池包维护方案。

具体的，对于处于需维修状态下的电池包，用户交互模块会分析电池包的不同性能参数发生异常而制定不同的维修计划，对性能参数发生异常的电池包及时维修可以增加电池包的使用时长，制定不同的维修计划可以简化维修步骤，使维修人员维修电池包时具有针对性，缩短维修时间。

可选的，监测模块还用于存储电池包的维修记录；知识设计模块还用于根据维修记录调整标准性能参数。

具体的，电池包的维修记录包括记录电池包维修次数、维修原因以及维修的部件。电池包在维修后中，示例性的更换一个或多个单体电池后，标准性能参数将会发生变化，通过根据维修记录调整性能参数可以使得性能参数更符合电池当前的状态，根据更新后的性能参数确定的电池状态更为准确。示例性的，可以在电池包维修到可以正常使用后，监测电池包的性能参数，将维修后第一次监测的性能参数作为该电池包的标准性能参数。可选的，知识设计模块还用于根据第一性能参数和第二性能参数建立电池包性能参数曲线图，并将所述性能参数曲线图发送给用户交互模块；用户交互模块还用于向用户展示所述性能参数曲线图。

具体的，通过建立性能参数曲线图，使用户可以直观的看到电池多次充放电过程的参数变化，直观的了解电池的性能变化。示例性的，以电池包的端电压参数为例，曲线图的横坐标表示电池包的充电的日期，曲线图的纵坐标表示电池包充满电时的端电压，将当前充电所记录的端电压和历史记录的端电压绘制曲线图，可以看出电池包随使用时长端电压的变化趋势。

图2为本实施例提供一种电池包在线健康管理系统结构示意图，参考图2，电池包在充放电机上进行充放电过程中，监测模块监测电池包的性能参数，并将监测到的性能参数传递给知识设计模块，知识设计模块对性能参数的处理过程包括建立电池包的历史记录、进行知识设计、建立知识库、建立推理机和建立解释器，历史记录包括电池包的历史充电记录、历史放电记录和历史维修记录，进行知识设计包括进行电池包及单体电池的内阻估算、衰减度估算以及SOC和SOH计算等。建立知识库包括根据历史记录建立电池包各性能参数变化的曲线图，知识库将实际监测到的性能参数曲线与电池包出厂时预设的性能参数曲线放置在一个坐标系中，可以方便用户观察实际的性能参数与预设的性能参数的区别。推理机用于根据历史记录和知识设计结果分析电池包的安全状态。解释器用于向用户交互模块发送电池包的安全状态及需维修的原因等。用户交互模块对处于需维修状态下的电池包制定相应的维修计划。

本实施还提供了电池包在线健康管理方法，图3为本实施例提供一种电池包在线健康管理方法，参考图3，该方法包括：

210、监测电池包及单体电池在充放电过程中的性能参数；其中，性能参数包括电池包及单体电池的容量、端电压、能量和温度；

220、根据性能参数确定电池包的安全状态，安全状态包括需维修和不需要维修；

230、向用户展示电池包的安全状态。

本实施例提供的电池包在线健康管理方法与本发明任意实施例提供的电池包在线健康管理系统属于相同的发明构思，具有相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节，详尽本发明任意实施例提供的电池包在线健康管理系统。

注意，上述仅为本发明实施例的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明实施例不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明实施例的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明实施例进行了较为详细的说明，但是本发明实施例不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明实施例构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明实施例的范围由所附的权利要求范围决定。