【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請屬于電池組領(lǐng)域，尤其涉及一種基于bms的電池組安全管理方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及程序產(chǎn)品。
技術(shù)介紹
1、在儲能系統(tǒng)中，電池管理系統(tǒng)（bms）作為保障電池組安全運行的核心部件，其管理能力直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全性和可靠性。傳統(tǒng)的電池組安全管理方法主要依賴于單一的閾值判斷和簡單的邏輯控制，難以有效應(yīng)對電池組在實際使用過程中出現(xiàn)的復(fù)雜工況和多變環(huán)境，容易造成誤判或漏判，從而影響電池組的使用壽命和安全性。
2、在相關(guān)技術(shù)中，可以首先對電池狀態(tài)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)篩選和數(shù)據(jù)分類，得到溫度數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)；然后根據(jù)溫度數(shù)據(jù)生成溫度時序向量，并根據(jù)電流數(shù)據(jù)生成電流時序向量，以及根據(jù)電壓數(shù)據(jù)生成電壓時序向量；將溫度時序向量輸入電池?zé)嵝?yīng)分析模型進行溫度數(shù)據(jù)處理，得到溫度檢測結(jié)果；拼接電流時序向量和電壓時序向量并將拼接向量輸入電池充放電狀態(tài)分析模型進行充放電狀態(tài)分析，得到充放電狀態(tài)分析結(jié)果；最后根據(jù)溫度檢測結(jié)果和充放電狀態(tài)分析結(jié)果控制目標(biāo)電池下一預(yù)設(shè)時間段的充放電過程。
3、然而，電池組內(nèi)部各個電池單體之間存在復(fù)雜的電化學(xué)和熱力學(xué)耦合效應(yīng)，這種耦合效應(yīng)會導(dǎo)致安全隱患在電池組內(nèi)部產(chǎn)生傳染式擴散現(xiàn)象。當(dāng)某個電池單體出現(xiàn)異常時，其影響會通過耦合效應(yīng)傳遞給相鄰電池，并可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，降低了電池組的安全性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)峁┝艘环N基于bms的電池組安全管理方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及程序產(chǎn)品，用于提高電池組的安全性。
2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N基于bms的電池組安全
3、根據(jù)溫度數(shù)據(jù)計算每個電池單體與相鄰電池單體的溫度差值，得到溫度梯度數(shù)據(jù)；
4、根據(jù)溫度梯度數(shù)據(jù)確定各電池單體之間的熱擴散方向，并根據(jù)熱擴散方向確定熱量聚集的熱源電池單體；
5、根據(jù)熱源電池單體的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)計算熱源電池單體的功率波動特征；
6、結(jié)合溫度梯度數(shù)據(jù)和功率波動特征，確定熱源電池單體對相鄰電池單體的影響程度，得到傳播風(fēng)險值；
7、基于傳播風(fēng)險值劃分電池組的安全區(qū)域，將傳播風(fēng)險值超過預(yù)設(shè)閾值的電池單體所在區(qū)域標(biāo)記為高風(fēng)險區(qū)域；
8、篩選高風(fēng)險區(qū)域中電池單體的充放電深度超過預(yù)設(shè)安全閾值的關(guān)鍵電池單體；
9、根據(jù)關(guān)鍵電池單體的位置確定安全緩沖距離，并根據(jù)安全緩沖距離建立電流功率動態(tài)限制區(qū)間；
10、按照電流功率動態(tài)限制區(qū)間調(diào)節(jié)關(guān)鍵電池單體及關(guān)鍵電池單體預(yù)設(shè)范圍內(nèi)所有電池單體的充放電電流。
11、通過采用上述技術(shù)方案，采集電池單體的溫度、電壓和電流數(shù)據(jù)，計算出溫度梯度數(shù)據(jù)并確定熱擴散方向，能夠準(zhǔn)確定位熱源電池單體的位置。結(jié)合熱源電池單體的功率波動特征分析其對相鄰電池單體的影響程度，可以量化評估熱量傳播的風(fēng)險。基于傳播風(fēng)險值劃分安全區(qū)域并識別高風(fēng)險區(qū)域中的關(guān)鍵電池單體，建立了針對性的電流功率動態(tài)限制區(qū)間，從而實現(xiàn)對關(guān)鍵電池單體及其周邊單體充放電電流的精確調(diào)節(jié)，減少了對整個電池組采用統(tǒng)一限制策略帶來的過度保護問題，在保證安全性的同時提高了電池組的充放電性能。通過建立安全緩沖距離，為高風(fēng)險區(qū)域創(chuàng)建了動態(tài)防護屏障，減緩了熱失控在電池組內(nèi)的擴散蔓延，提升了電池組的安全可靠性。
12、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，根據(jù)溫度數(shù)據(jù)計算每個電池單體與相鄰電池單體的溫度差值，得到溫度梯度數(shù)據(jù)，具體包括：
13、確定每個電池單體的直接相鄰單體；
14、在預(yù)設(shè)采樣時間段內(nèi)按照預(yù)設(shè)時間間隔計算每個電池單體與直接相鄰單體的瞬時溫度差值；
15、根據(jù)瞬時溫度差值生成溫度變化序列，并計算溫度變化序列的變化率和波動幅度；
16、基于變化率和波動幅度對瞬時溫度差值進行加權(quán)處理，得到溫度梯度數(shù)據(jù)。
17、通過采用上述技術(shù)方案，識別每個電池單體的直接相鄰單體并在預(yù)設(shè)采樣時間段內(nèi)計算瞬時溫度差值，獲得反映局部熱傳導(dǎo)特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過生成溫度變化序列并分析其變化率和波動幅度，捕捉到了溫度梯度的動態(tài)變化特征。采用基于變化率和波動幅度的加權(quán)處理方法，使溫度梯度數(shù)據(jù)既反映了溫度差異的絕對大小，也體現(xiàn)了溫度變化的動態(tài)趨勢，降低了僅利用靜態(tài)溫度差值難以反映熱量積累效應(yīng)的局限性，使熱傳播風(fēng)險評估更加準(zhǔn)確。通過引入時間維度的分析，提升了對潛在熱失控風(fēng)險的預(yù)判能力，為后續(xù)的安全管控提供了更可靠的依據(jù)。
18、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，根據(jù)熱源電池單體的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)計算熱源電池單體的功率波動特征，具體包括：
19、將熱源電池單體的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)按照時間順序組成電壓序列和電流序列；
20、計算電壓序列和電流序列在相鄰時刻的變化量，得到電壓變化量和電流變化量；
21、根據(jù)電壓變化量和電流變化量計算功率變化趨勢，得到功率波動曲線；
22、分析功率波動曲線的波峰、波谷和持續(xù)時間，確定功率波動特征。
23、通過采用上述技術(shù)方案，將熱源電池單體的電壓和電流數(shù)據(jù)按時間順序組織，計算相鄰時刻的變化量，得到了反映功率動態(tài)特性的完整數(shù)據(jù)序列。對功率波動曲線的波峰、波谷和持續(xù)時間進行分析，揭示了熱源電池單體的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律。通過分析功率變化趨勢，準(zhǔn)確把握了熱量產(chǎn)生的動態(tài)過程，為評估熱傳播風(fēng)險提供了更全面的特征信息。該方法建立了熱量產(chǎn)生與功率波動之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，提高了熱失控風(fēng)險識別的準(zhǔn)確性。
24、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，按照電流功率動態(tài)限制區(qū)間調(diào)節(jié)關(guān)鍵電池單體及關(guān)鍵電池單體預(yù)設(shè)范圍內(nèi)所有電池單體的充放電電流，具體包括：
25、根據(jù)電流功率動態(tài)限制區(qū)間確定每個電池單體的充放電電流上限和充放電電流下限；
26、建立以溫度均衡為目標(biāo)的電流調(diào)節(jié)優(yōu)化模型，并將充放電電流上限和充放電電流下限作為約束條件；
27、采用分層遞進的方式對各電池單體進行分組，得到若干電池單體組；
28、基于優(yōu)化模型計算每個電池單體組的目標(biāo)電流值，并按照預(yù)設(shè)步長分別將每個電池單體組的電流值調(diào)節(jié)至對應(yīng)的目標(biāo)電流值。
29、通過采用上述技術(shù)方案，建立電流功率動態(tài)限制區(qū)間確定充放電電流的安全邊界，構(gòu)建了以溫度均衡為目標(biāo)的電流調(diào)節(jié)優(yōu)化模型。采用分層遞進的分組方式對電池單體進行管理，實現(xiàn)了對不同風(fēng)險等級電池單體的差異化控制。通過優(yōu)化模型計算各電池單體組的目標(biāo)電流值，并按預(yù)設(shè)步長進行調(diào)節(jié)，提高了電流調(diào)節(jié)過程的平穩(wěn)性。通過合理設(shè)置調(diào)節(jié)步長，降低了電流突變對電池性能的影響，提高了電池組的使用壽命和運行可靠性。
30、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，電流調(diào)節(jié)優(yōu)化模型為以溫度均衡目標(biāo)函數(shù)、功率波動目標(biāo)函數(shù)和電流變化率目標(biāo)函數(shù)的加權(quán)和作為優(yōu)化目標(biāo)，溫度均衡目標(biāo)函數(shù)為各電池單體的溫度與平均溫度的差值平方和，功率波動目標(biāo)函數(shù)為各時刻功率變化量的平方和，電流變化率目標(biāo)函數(shù)為各電池單體相鄰時刻本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于BMS的電池組安全管理方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)計算每個所述電池單體與相鄰電池單體的溫度差值，得到溫度梯度數(shù)據(jù)，具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述熱源電池單體的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)計算所述熱源電池單體的功率波動特征，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述電流功率動態(tài)限制區(qū)間調(diào)節(jié)所述關(guān)鍵電池單體及所述關(guān)鍵電池單體預(yù)設(shè)范圍內(nèi)所有電池單體的充放電電流，具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)優(yōu)化模型為以溫度均衡目標(biāo)函數(shù)、功率波動目標(biāo)函數(shù)和電流變化率目標(biāo)函數(shù)的加權(quán)和作為優(yōu)化目標(biāo)，所述溫度均衡目標(biāo)函數(shù)為各所述電池單體的溫度與平均溫度的差值平方和，所述功率波動目標(biāo)函數(shù)為各時刻功率變化量的平方和，所述電流變化率目標(biāo)函數(shù)為各所述電池單體相鄰時刻電流變化量的平方和，所述電流調(diào)節(jié)優(yōu)化模型以所述充放電電流上限、所述充放電電流下限、相鄰電池單體最大允許溫差、最大允許電流變化率和電池組總功率平衡為約束條件，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述按照電流功率動態(tài)限制區(qū)間調(diào)節(jié)所述關(guān)鍵電池單體及所述關(guān)鍵電池單體預(yù)設(shè)范圍內(nèi)所有電池單體的充放電電流之后，所述方法還包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述綜合安全指數(shù)的變化趨勢，調(diào)整所述電流功率動態(tài)限制區(qū)間的范圍，具體包括：
8.一種基于BMS的電池組安全管理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：
9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，包括指令，其特征在于，當(dāng)所述指令在系統(tǒng)上運行時，使得所述系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法。
10.一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，當(dāng)所述計算機程序產(chǎn)品在系統(tǒng)上運行時，使得所述系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于bms的電池組安全管理方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)計算每個所述電池單體與相鄰電池單體的溫度差值，得到溫度梯度數(shù)據(jù)，具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述熱源電池單體的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)計算所述熱源電池單體的功率波動特征，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述電流功率動態(tài)限制區(qū)間調(diào)節(jié)所述關(guān)鍵電池單體及所述關(guān)鍵電池單體預(yù)設(shè)范圍內(nèi)所有電池單體的充放電電流，具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)優(yōu)化模型為以溫度均衡目標(biāo)函數(shù)、功率波動目標(biāo)函數(shù)和電流變化率目標(biāo)函數(shù)的加權(quán)和作為優(yōu)化目標(biāo)，所述溫度均衡目標(biāo)函數(shù)為各所述電池單體的溫度與平均溫度的差值平方和，所述功率波動目標(biāo)函數(shù)為各時刻功率變化量的平方和，所述電流變化率目標(biāo)函數(shù)為各所述電池單體相鄰時刻電流變化量的平方和，所述電流調(diào)節(jié)優(yōu)化模型以所述充放電電流上限、所述充放電電流下限、相鄰電池單...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周華，王鵬飛，
申請(專利權(quán))人：富基電子深圳有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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