数字孪生的蓄电池监测及预测系统、方法、设备及介质与流程

本发明涉及电池健康，特别涉及一种数字孪生的蓄电池监测及预测系统、方法、设备及介质。

背景技术：

1、蓄电池作为一种寿命有限的能量存储单元，其状态极易受到环境和蓄电池工作工况的影响，在传统的使用场景中，都是通过工程人员到现场对蓄电池状态进行测量评估，再根据评估结果对蓄电池进行维护，这种定时定期的监测在一定程度上实现了对电池的监测，但是其造成极大的人力和成本的浪费，除此之外定时定期检查难以实现对蓄电池的突发状况处理。

2、由上可见，如何提高对蓄电池的监测及维护能力，实现对蓄电池运行状态的预测，从而及时对蓄电池进行工程维护，提高系统安全性是本领域有待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种数字孪生的蓄电池监测及预测系统、方法、设备及介质，能够提高对蓄电池的监测及维护能力，实现对蓄电池运行状态的预测，从而及时对蓄电池进行工程维护，提高系统安全性。其具体方案如下：

2、第一方面，本技术公开了一种数字孪生的蓄电池监测及预测系统，包括：

3、监测模块，用于实时监测并获取蓄电池组的运行数据和环境数据，并利用通信单元将所述运行数据和所述环境数据发送至数字孪生模块；

4、数字孪生模块，用于对所述监测模块发送的所述运行数据和所述环境数据进行参数计算，以得到蓄电池组运行状态参数，利用所述蓄电池组运行状态参数对所述蓄电池组进行健康状况评估，基于所述蓄电池组运行状态参数生成数据集，利用所述数据集对所述蓄电池组进行蓄电池组运行状态预测；

5、维护模块，用于根据所述监测模块中的所述运行数据、所述环境数据、所述数字孪生模块中的所述蓄电池组运行状态参数对所述蓄电池组以及所述蓄电池组中的单体电池进行相应的维护。

6、可选的，所述监测模块，包括：

7、电压监测模块，用于实时监测并获取所述蓄电池组的工作电压；所述电压检测模块由电压传感器构成；

8、充放电电流监测模块，用于实时监测并获取所述蓄电池组的工作电流；所述充放电电流监测模块由电流传感器构成；

9、蓄电池组电极温度监测模块，用于实时监测并获取所述蓄电池组的蓄电池组工作温度；所述蓄电池组电极温度监测模块由温度传感器构成；

10、环境温度监测模块，用于实时监测并获取所述蓄电池组的工作环境温度；所述环境温度监测模块由温度传感器构成。

11、可选的，所述数字孪生模块，包括：

12、数字孪生智能算法模块，用于利用蓄电池数字孪生模型对所述监测模块发送的所述运行数据和所述环境数据进行数据分析及参数计算，以得到蓄电池组运行状态参数，利用所述蓄电池组运行状态参数对所述蓄电池组进行健康状况评估；

13、蓄电池数据集生成及存储模块，用于基于不同工况和不同充放电周期内所述蓄电池组的历史运行状态参数，以及所述数字孪生智能算法模块计算的所述蓄电池组运行状态参数生成数据集，并存储所述数据集；

14、蓄电池等效电路模块，用于对所述数据集中的所述历史运行状态参数和所述蓄电池组运行状态参数进行仿真，以实现对所述蓄电池组的蓄电池运行状态预测。

15、可选的，所述蓄电池组运行状态参数，包括：蓄电池内阻值、蓄电池荷电容量、电池健康寿命状况、蓄电池放电深度、蓄电池电压以及蓄电池温度。可选的，

16、可选的，所述数字孪生智能算法模块，包括：

17、分析及计算模块，用于利用蓄电池数字孪生模型并采用智能算法对所述监测模块发送的所述运行数据和所述环境数据进行数据分析及参数计算，以得到蓄电池组运行状态参数；

18、健康状况评估指标构建模块，用于将所述蓄电池组运行状态参数中的蓄电池内阻值、蓄电池荷电容量、电池健康寿命状况、蓄电池放电深度、蓄电池电压以及蓄电池温度分别乘以各权重系数并相加，以构建健康状况评估指标；

19、健康状况评估模块，用于按照所述健康状况评估指标对所述蓄电池组中的单体电池进行健康状况评估。

20、可选的，所述蓄电池数据集生成及存储模块，包括：

21、参数划分及数据拟合模块，用于对所述数据集中的所述历史运行状态参数和所述蓄电池组运行状态参数进行划分，以得到划分后的各参数集，将划分后的各参数集与所述历史运行状态参数中的充电次数进行拟合，以得到随时间和充电次数变化的蓄电池运行状态参数数据集；

22、蓄电池组运行状态预测数据集生成模块，用于当所述参数划分及数据拟合模块完成所述蓄电池运行状态参数数据集的生成后，生成所述蓄电池组中的单体电池随充放电次数增加的单体电池内阻值数据集、单体电池电容量数据集、单体电池健康寿命状况数据集、单体电池开路电压值数据集以及电极温度值数据集；

23、参数数据存储模块，用于将划分的参数进行分类存储，以便所述蓄电池等效电路模块进行调用。

24、可选的，所述维护模块，包括：

25、蓄电池组安全范围监测维护模块，用于根据监测模块中的运行数据和环境数据对蓄电池组进行安全范围监测及维护；

26、单体电池充放电管理及维护模块，用于利用数字孪生模块中的蓄电池组运行状态参数确定所述蓄电池组中的单体电池的容量状态和内阻状态，根据所述容量状态和所述内阻状态对所述单体电池进行充放电管理及维护；

27、蓄电池组均衡维护模块，用于根据所述数字孪生模块中的所述蓄电池组运行状态参数对所述蓄电池组进行均衡维护；

28、蓄电池组散热维护模块，用于根据所述数字孪生模块中的所述蓄电池组运行状态参数对所述蓄电池组进行散热维护。

29、第二方面，本技术公开了一种数字孪生的蓄电池监测及预测方法，包括：

30、通过监测模块实时监测并获取蓄电池组的运行数据和环境数据，并利用通信单元将所述运行数据和所述环境数据发送至数字孪生模块；

31、通过所述数字孪生模块对所述监测模块发送的所述运行数据和所述环境数据进行参数计算，以得到蓄电池组运行状态参数，利用所述蓄电池组运行状态参数对所述蓄电池组进行健康状况评估，基于所述蓄电池组运行状态参数生成数据集，利用所述数据集对所述蓄电池组进行蓄电池组运行状态预测；

32、通过维护模块并根据所述监测模块中的所述运行数据、所述环境数据、所述数字孪生模块中的所述蓄电池组运行状态参数对所述蓄电池组以及所述蓄电池组中的单体电池进行相应的维护。

33、第三方面，本技术公开了一种电子设备，包括：

34、存储器，用于保存计算机程序；

35、处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述的数字孪生的蓄电池监测及预测方法。

36、第四方面，本技术公开了一种计算机存储介质，用于保存计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的数字孪生的蓄电池监测及预测方法的步骤。

37、可见，本技术提供了一种数字孪生的蓄电池监测及预测系统，包括监测模块，用于实时监测并获取蓄电池组的运行数据和环境数据，并利用通信单元将所述运行数据和所述环境数据发送至数字孪生模块；数字孪生模块，用于对所述监测模块发送的所述运行数据和所述环境数据进行参数计算，以得到蓄电池组运行状态参数，利用所述蓄电池组运行状态参数对所述蓄电池组进行健康状况评估，基于所述蓄电池组运行状态参数生成数据集，利用所述数据集对所述蓄电池组进行蓄电池组运行状态预测；维护模块，用于根据所述监测模块中的所述运行数据、所述环境数据、所述数字孪生模块中的所述蓄电池组运行状态参数对所述蓄电池组以及所述蓄电池组中的单体电池进行相应的维护。本技术构建了数字孪生的蓄电池监测及预测系统，通过监测模块实时监测并获取蓄电池组的运行数据和环境数据，传统的监测只考虑了环境温度因素，本技术能够监测蓄电池的多种运行情况及环境情况，所以能够提高系统安全性，通过利用数字孪生模块进行参数计算，得到蓄电池组运行状态参数，并生成数据集，利用蓄电池组运行状态参数和数据集对蓄电池组进行健康状况评估和蓄电池组运行状态预测，所以本技术还能够实现对蓄电池运行状态的预测，对比于传统手段，本技术的蓄电池监测及预测技术更加智能，所以能够提高预测结果的准确性，利用维护模块对蓄电池组以及蓄电池组中的单体电池进行相应的维护，可以极大的减少系统运营成本，并且能够及时对蓄电池进行工程维护。