一种BMS测试方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及电池，特别涉及一种bms测试方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、电池管理系统（bms）是现代电动汽车和储能系统中的关键技术，旨在确保电池组的安全性、效率和寿命。然而，随着电动汽车的普及和储能需求的增加，电池组的性能、寿命和安全性管理变得愈发复杂。当前的bms系统虽然能够监控电池的电压、温度和电流等关键数据，但由于电池的复杂化学反应和动态变化，单纯依赖这些数据进行电池状态评估常常面临准确性不足的问题。此外，现有的bms方法对电池荷电状态的估算多是基于简单的数学模型，未能充分利用时序变化曲线等更具动态特征的信息进行评估。

2、目前，电池组的剩余使用寿命评估依然具有很大的不确定性，尤其是在长期运行过程中，电池的退化速度和模式会受多种因素的影响，如工作环境、充放电速率等。这些复杂因素导致了现有bms系统在寿命预测上常常偏离实际结果，影响了电池的整体管理策略。健康状态分析依然局限于基础的数据统计，缺乏对电池衰减模式的深度理解，进而使得后续的管理措施难以精准优化。这些问题的存在加大了系统运行的风险，特别是在大规模储能应用中，电池系统的不可预知性可能引发严重的后果。

3、因此，开发更加智能、精准的bms测试方法已成为研究的热点。通过将数据采集、预处理、时序分析和健康状态评估结合起来，能够为电池组提供更加全面的状态监测和寿命预测。这种方法不仅可以提高荷电状态的估算精度，还能够对电池的剩余寿命做出更为可靠的预测，为后续的管理策略制定提供科学依据，有效延长电池使用寿命并提高其安全性。

技术实现思路

1、本发明的主要目的为提供一种bms测试方法、装置、设备及存储介质，解决了电池的复杂化学反应和动态变化，单纯依赖这些数据进行电池状态评估常常面临准确性不足的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种bms测试方法，包括以下步骤：

3、对电池组的bms系统进行数据采集，得到采集数据，并对所述采集数据进行预处理，得到预处理数据；其中，所述采集数据包括电压数据、电流数据和温度数据；

4、基于所述预处理数据进行电池组的荷电状态进行估算，得到荷电状态估算值；

5、基于所述荷电状态估算值构建时序变化曲线，并基于所述时序变化曲线对所述电池组进行剩余使用寿命评估，得到剩余使用寿命评估结果；

6、基于所述剩余使用寿命评估对电池组进行健康状态分析，得到电池组的健康状态报告；

7、基于所述健康状态报告制定所述电池组的管理策略。

8、进一步的，所述对电池组的bms系统进行数据采集，得到采集数据，并对所述采集数据进行预处理，得到预处理数据，包括：

9、通过预设的传感器对电池组的bms系统进行高分辨率数据采集，得到采集数据；其中，所述预设的传感器包括电气传感器及温度传感器；

10、采用希尔伯特-黄变换技术对采集数据进行时频分析，以得到多尺度时频分析数据；

11、对所述多尺度时频分析数据进行时序异常检测，得到异常检测结果；

12、若所述异常检测结果是多尺度时频分析数据存在异常数据，则对所述异常数据进行标注，形成标记数据集；其中，所述异常数据包括异常电压波动、异常电流尖峰、异常温度变化；

13、通过预设的克里金插值算法，对所述标记数据集进行空间插值和修复，得到修复数据集；

14、对所述修复数据集进行归一化处理，得到预处理数据。

15、进一步的，基于所述预处理数据进行电池组的荷电状态进行估算，得到荷电状态估算值，包括：

16、将所述预处理数据进行数据融合，得到融合数据；

17、基于所述融合数据对所述电池组的荷电状态进行非线性观测，得到初步荷电状态分布；

18、基于所述初步荷电状态分布对所述电池组的实时状态进行预测，得到初步荷电状态估算值；

19、对所述初步荷电状态估算值进行状态校准，得到校准荷电状态估算值；

20、通过预设的多任务学习算法，基于所述校准荷电状态估算值对电池组的多种状态进行多维度分析，得到多维度分析结果；其中，所述多维度分析结果包括充放电效率、功率输出能力及单体电池一致性对整个所述电池组的性能影响；

21、获取电池组的内部连接关系数据及拓扑结构，基于所述内部连接关系数据及拓扑结构及多维度分析结果得到电池组的耗能数据；

22、基于所述耗能数据对校准荷电状态估算值进行估算，得到荷电状态估算值。

23、进一步的，基于所述荷电状态估算值构建时序变化曲线,并基于所述时序变化曲线对所述电池组进行剩余使用寿命评估，得到剩余使用寿命评估结果，包括：

24、通过小波变换对所述荷电状态估算值进行时频域分解,得到多尺度时频特征；其中，所述多尺度时频特征包括低频趋势特征和高频波动特征；

25、基于所述多尺度时频特征构建荷电状态变化趋势曲线，并将所述荷电状态变化趋势曲线作为时序变化曲线；

26、对所述时序变化曲线进行分段线性回归，得到分段线性拟合参数；其中,所述分段线性拟合参数包括斜率和截距；

27、采用支持向量回归算法，基于所述分段线性拟合参数对所述电池组的剩余使用寿命进行预测，得到剩余循环次数预测值；

28、通过粒子群优化算法对所述剩余循环次数预测值进行校正，得到校正后的剩余循环次数；

29、获取电池组的历史使用数据，基于所述历史使用数据及校正后的剩余循环次数对电池组剩余使用寿命进行综合评估，得到剩余使用寿命评估结果；其中，所述剩余使用寿命评估结果包括剩余循环次数、剩余累计充放电次数和剩余使用时长。

30、进一步的，基于所述剩余使用寿命评估对电池组进行健康状态分析，得到电池组的健康状态报告；其中，所述健康状态报告包括电极老化、阻抗增加以及电池容量衰减，包括：

31、通过预设的非线性最小二乘法对所述剩余使用寿命评估结果进行曲线拟合，得到电池组容量衰减曲线，其中，所述容量衰减曲线包括指数衰减阶段和线性衰减阶段；

32、基于所述容量衰减曲线对电池组进行电极老化分析，得到电极老化程度，其中，所述电极老化程度包括正极材料结构变化程度和负极sei膜生长程度；

33、通过电化学阻抗谱技术对所述电池组进行阻抗测量，得到电池组的奈奎斯特图，其中，所述奈奎斯特图包括高频区、中频区和低频区；

34、基于所述奈奎斯特图、所述电池组的内部连接关系数据及拓扑结构对电池组进行等效电路建模，得到电池组的等效电路模型，其中，所述等效电路模型包括欧姆内阻、电荷转移阻抗和扩散阻抗；

35、对所述等效电路模型进行参数辨识，得到电池组的阻抗参数，其中，所述阻抗参数包括欧姆内阻值、电荷转移阻抗值和扩散阻抗值;

36、基于所述电极老化程度、容量衰减曲线和阻抗参数对电池组进行健康状态评估，得到电池组的健康状态报告，其中，所述健康状态报告包括电极老化程度、阻抗增加幅度以及电池容量衰减率。

37、进一步的，基于所述奈奎斯特图、所述电池组的内部连接关系数据及拓扑结构对电池组进行等效电路建模，得到电池组的等效电路模型，包括：

38、通过傅里叶变换对所述奈奎斯特图进行频域分析，得到电池组的频率响应特性，其中，所述频率响应特性包括幅频特性和相频特性；

39、基于所述频率响应特性对电池组进行复数阻抗计算，得到电池组的复数阻抗值，其中，所述复数阻抗值包括实部和虚部；

40、通过预设的图论算法对所述电池组的内部连接关系数据进行拓扑分析，得到电池组的拓扑结构矩阵，其中，所述拓扑结构矩阵包括节点关系和边权重，所述节点关系是电池单体之间的连接方式，所述边权重是电池单体之间的连接阻抗；

41、通过状态空间方法，基于所述复数阻抗值和拓扑结构矩阵构建电池组的动态方程；

42、基于所述动态方程进行电路模型仿真，得到电池组的状态空间模型，其中，所述状态空间模型包括状态方程和输出方程；

43、通过卡尔曼滤波算法对所述状态空间模型进行电路参数估计，得到电池组的等效电路参数，其中，所述等效电路参数包括电阻、电容和电感值；

44、通过bond图方法，基于所述等效电路参数进行电池组的多物理场耦合模型构建，得到电池组的等效电路模型，其中，所述等效电路模型包括电气、热力和化学反应的耦合关系。

45、进一步的，基于所述健康状态报告制定所述电池组的管理策略，包括：

46、对所述健康状态报告进行特征提取，得到电池组的性能指标，其中，所述性能指标包括内阻增长率、容量衰减率和充放电效率;

47、基于所述性能指标对电池组进行分层聚类分析,得到电池组的性能等级划分结果，其中，包括性能等级划分结果包括优良、良好、一般和待替换四个等级；

48、利用模糊综合评价法对所述性能等级划分结果进行量化评分，得到电池组的综合性能得分，其中，所述综合性能得分包括单体电池得分和整组电池得分；

49、通过灰色关联分析法对所述综合性能得分进行相关性分析，得到影响电池组性能的因素，其中，所述影响电池组性能的因素包括环境湿度、放电深度、充放电周期及温度波动；

50、通过预设的马尔可夫链蒙特卡洛方法，基于所述影响电池组性能的因素构对电池组未来性能进行概率预测，得到电池组性能衰减趋势；

51、基于所述性能衰减趋势对所述电池组进行优化分析，以指定对应的电池组的管理策略；其中所述电池组的管理策略包括电池组使用策略和维护电池组策略。

52、本发明还包括一种bms测试装置，包括：

53、采集模块，用于对电池组的bms系统进行数据采集，得到采集数据，并对所述采集数据进行预处理，得到预处理数据；其中，所述采集数据包括电压数据、电流数据和温度数据；

54、估算模块，用于基于所述预处理数据进行电池组的荷电状态进行估算，得到荷电状态估算值；

55、评估模块，用于基于所述荷电状态估算值构建时序变化曲线，并基于所述时序变化曲线对所述电池组进行剩余使用寿命评估，得到剩余使用寿命评估结果；

56、分析模块，用于基于所述剩余使用寿命评估对电池组进行健康状态分析，得到电池组的健康状态报告；

57、制定模块，用于基于所述健康状态报告制定所述电池组的管理策略。

58、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

59、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法的步骤。

60、本发明提供的一种bms测试方法，包括以下步骤：对电池组的bms系统进行数据采集，得到采集数据，并对所述采集数据进行预处理，得到预处理数据；基于所述预处理数据进行电池组的荷电状态进行估算，得到荷电状态估算值；基于所述荷电状态估算值构建时序变化曲线，并基于所述时序变化曲线对所述电池组进行剩余使用寿命评估，得到剩余使用寿命评估结果；基于所述剩余使用寿命评估对电池组进行健康状态分析，得到电池组的健康状态报告；基于所述健康状态报告制定所述电池组的管理策略；解决了电池的复杂化学反应和动态变化，单纯依赖这些数据进行电池状态评估常常面临准确性不足的问题，实现了基于健康状态报告，制定更加科学合理的电池管理策略，有助于提升电池的整体管理效率，延长使用寿命并提高系统的安全性和可靠性。