一种储能锂电池电压功能状态评估方法及其系统

本发明属于锂电池状态预测，尤其涉及一种储能锂电池电压功能状态评估方法及其系统。

背景技术：

1、二次锂离子电池是电化学储能的重要组成部分，是实现全球脱碳计划不可忽视的角色。作为主要的二次能源电池，锂离子电池成为了各类电子产品和新能源汽车储能的首选。然而，电池的储能状态或者说当前电池所储存的能量是否可以满足使用需求，一直是用户最大的困扰。锂离子电池，作为一个复杂的电化学系统，其内部状态极难获取。为了监测锂离子电池内部电荷量的多少，研究学者定义了荷电状态这一概念。荷电状态的准确估算可以解决电池电量估算的问题。进一步的，为了监测能量与功率信息，能量状态与功率状态被提出。但是，对于特定的工况需求（如电动公交车由始发站到达终点站的完整过程），即电池当前的状态下能够实现的功能操作，往往根据电量、能量和功率信息无法有效判断。由此，在电池当前状态下，对于特定运用场景功能状态的判断极为重要。同时功能状态也是先进电池管理系统所必备的重要参数。

2、针对储能锂电池电压功能状态评估的必要性和紧迫性需求，相关研究机构和高校，如麻省理工学院、北京理工大学、清华大学等，针对储能电池功能状态展开了大量研究并取得了相关研究成果；有研究学者将功能状态简单的定义为0或1两种状态；有研究学者从电池放电功率的角度，通过最大功率与最小功率之差来定义功能状态；还有基于放电电压值低于特定值的方式判断功能状态的有无；现有研究方法没有将功能状态定义成一个连续的区间变量，以便电池管理系统达到提前预警的目的。

3、综上可知，现有储能锂电池电压功能状态评估方法存在无法预警与合理安排补能时间的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种储能锂电池电压功能状态评估方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种储能锂电池电压功能状态评估方法，包括：

3、设定储能锂电池的循环工况，获取所述循环工况的检测数据，所述检测数据包括：放电电压和计时时间；

4、基于所述检测数据，计算循环工况特征值，所述循环工况特征值包括：首次工况特征值、截止工况特征值和运行工况特征值；

5、基于所述循环工况特征值，通过特征值商计算公式，计算得到电压功能状态值；

6、对所述电压功能状态值进行异常判断，得到电压功能状态的评估结果。

7、优选地，基于所述检测数据，计算首次工况特征值的公式为：

8、

9、其中， a代表电池满电时首次运行工况的特征值， i代表计时次数，t为总的计时时间，为计时间隔， n代表一次循环工况的计时次数， u i代表计时次数 i时的放电电压。

10、优选地，基于所述检测数据，计算截止工况特征值的公式为：

11、

12、其中， c代表电池最后一次完整运行工况的特征值， i代表计时次数， n代表一次循环工况的计时次数， u i代表计时次数 i时的放电电压， n代表电池放电截止时总共的计时次数。

13、优选地，基于所述检测数据，计算运行工况特征值的公式为：

14、；

15、其中， b代表电池循环工况工作中运行工况的特征值， i代表计时次数， n代表一次循环工况的计时次数， u i代表计时次数 i时的放电电压， y代表电池循环工况工作中计时起点。

16、优选地，计算得到电压功能状态值的公式为：

17、；

18、其中， sovf代表电压功能状态， a代表电池满电时首次运行工况的特征值， b代表电池循环工况工作中运行工况的特征值， c代表电池最后一次完整运行工况的特征值。

19、优选地，得到电压功能状态的评估结果的过程包括：

20、设置区间范围值，通过区间范围值对所述电压功能状态值进行异常判断；

21、若所述电压功能状态值处在所述区间范围值以内，则电压功能状态正常；

22、若所述电压功能状态值处在所述区间范围值以外，则电压功能状态异常并报警。

23、为了实现上述技术目的，本发明还提供了一种储能锂电池电压功能状态评估系统，其特征在于，用于实施所述的储能锂电池电压功能状态评估方法，所述系统包括：

24、数据获取模块，用于设定储能锂电池的循环工况，获取所述循环工况的检测数据，所述检测数据包括：放电电压和计时时间；

25、特征值计算模块，用于基于所述检测数据，计算循环工况特征值，所述循环工况特征值包括：首次工况特征值、截止工况特征值和运行工况特征值；

26、功能状态值计算模块，用于基于所述循环工况特征值，通过特征值商计算公式，计算得到电压功能状态值；

27、功能状态评估模块，用于对所述电压功能状态值进行异常判断，得到电压功能状态的评估结果；

28、其中所述数据获取模块、所述特征值计算模块、所述功能状态值计算模块和所述功能状态评估模块依次连接。

29、本发明还提供了一种电子设备，所述设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现所述的储能锂电池电压功能状态评估方法。

30、本发明还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现所述的储能锂电池电压功能状态评估方法。

31、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

32、本发明提供了一种储能锂电池电压功能状态评估方法，包括：首先设定储能锂电池的循环工况，获取所述循环工况的检测数据，所述检测数据包括：放电电压和计时时间；其次基于所述检测数据，计算循环工况特征值，所述循环工况特征值包括：首次工况特征值、截止工况特征值和运行工况特征值；接着基于所述循环工况特征值，通过特征值商计算公式，计算得到电压功能状态值；最后对所述电压功能状态值进行异常判断，得到电压功能状态的评估结果。

33、本发明以循环工况电压特征值作为电压功能状态的关联量，可以减少噪声在电压功能状态中的干扰。本发明运用工况特征值商的方式，实现储能锂电池电压功能状态的连续评估与预警，增强了电源管理系统合理补充能量管理。

34、本发明主要用于储能锂电池电压功能状态评估，基于循环工况特征值计算与特征值商处理，实现了电压功能状态评估，降低了电压功能状态评估难度，增强了电压功能状态评估准确度。

35、本发明是基于锂离子电池储能应用需求和工作特性实验分析，结合现代控制理论研究思想，基于工况特征值提取与特征值商计算的储能锂电池电压功能状态评估方法，具有较强的适用性；本发明可为不同应用场景下的储能锂电池电压功能状态评估提供方法参考，具有计算速度快、适应性好和精度高的优点。