本發(fā)明涉及電池監(jiān)控，具體涉及一種電池健康狀態(tài)預(yù)測(cè)管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，電池的類型也越來(lái)越多，目前比較常見(jiàn)的電池為可充放電的電池，例如鋰離子電池、太陽(yáng)能電池等，而這些電池在使用的過(guò)程中，需要對(duì)其電池的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，畢竟電池的健康狀態(tài)是體現(xiàn)電池性能的一個(gè)重要參數(shù)。

2、現(xiàn)有的電池健康狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)大多是對(duì)電池當(dāng)前的一個(gè)健康狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，以此來(lái)確保在當(dāng)前運(yùn)行的時(shí)候電池能夠正常的使用，即其對(duì)電池的健康狀態(tài)的檢測(cè)是隨用隨檢的，只能知曉當(dāng)前的健康情況，對(duì)于下一時(shí)刻的電池健康狀態(tài)無(wú)法知曉，這樣就會(huì)造成在下一時(shí)刻到來(lái)之前無(wú)法對(duì)電池健康狀態(tài)存在異常的電池進(jìn)行及時(shí)的更換或者替換，到時(shí)下一時(shí)刻的設(shè)備運(yùn)行是否能夠正常變得不確定。

3、當(dāng)然為了解決上述的問(wèn)題，還有一些對(duì)電池健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的系統(tǒng)，但其大多數(shù)都只是停留在對(duì)電池的健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)下一時(shí)刻下電池的健康狀態(tài)的把握。然而僅僅只是對(duì)電池的健康狀態(tài)在下一時(shí)刻的情況進(jìn)行了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，也無(wú)法保證在下一時(shí)刻下電池對(duì)設(shè)備的供電是最優(yōu)的，這樣勢(shì)必會(huì)造成能源的浪費(fèi)以及效率低下的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種電池健康狀態(tài)預(yù)測(cè)管理系統(tǒng)及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電池在下一時(shí)刻下的健康狀態(tài)的預(yù)測(cè)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)下一時(shí)刻下電池對(duì)設(shè)備供電的最優(yōu)化，避免電池能源的浪費(fèi)問(wèn)題，提高電池供電效率。

2、為了達(dá)到上述目的，提供了一種電池健康狀態(tài)預(yù)測(cè)管理系統(tǒng)，包括：

3、第一獲取模塊，用于獲取電池的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)以及歷史運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)；

4、還用于對(duì)該電池在運(yùn)行的運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行獲?。?/p>

5、預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)電池的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、歷史運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)以及該電池的運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)，基于預(yù)測(cè)模型，對(duì)該電池在下一次運(yùn)行時(shí)處于對(duì)應(yīng)的運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)下所對(duì)應(yīng)的健康值進(jìn)行預(yù)測(cè)；

6、判斷模塊，用于根據(jù)預(yù)測(cè)出來(lái)的健康值，匹配出運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的健康閾值，計(jì)算出健康值與健康閾值的比值，并根據(jù)比值，對(duì)該電池在下一次運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的健康類型進(jìn)行確定；所述健康類型包括健康正常型、第一異常型、第二異常型、不健康型；

7、調(diào)用模塊，用于根據(jù)確定的健康類型，從數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配該健康類型所對(duì)應(yīng)的電池調(diào)用策略，在該電池進(jìn)行下一次運(yùn)行時(shí)，基于匹配到的電池調(diào)用策略，調(diào)取該電池調(diào)用策略所對(duì)應(yīng)數(shù)量的其他電池，形成該電池與其他電池的電池組，并獲取其他電池所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)；

8、分配模塊，用于在該電池進(jìn)行下一次運(yùn)行時(shí)，獲取此時(shí)該電池的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)此時(shí)的電池的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，以及其他電池的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，基于改進(jìn)型遺傳算法，對(duì)該電池組中的各個(gè)電池在本次運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)放電策略進(jìn)行確定，形成對(duì)應(yīng)的電池組放電策略最優(yōu)分配方案。

9、本方案的技術(shù)原理及效果：在本方案中，首先是在當(dāng)前電池進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，獲取電池的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)以及歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)還會(huì)對(duì)電池的運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，以此來(lái)確定電池所對(duì)應(yīng)的工作環(huán)境。

10、之后根據(jù)這些數(shù)據(jù)基于預(yù)測(cè)模型就能夠?qū)υ撾姵卦谙乱淮芜\(yùn)行處于該運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)下所對(duì)應(yīng)的健康值進(jìn)行預(yù)測(cè)，以此來(lái)對(duì)在該運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)下，該電池在下一次運(yùn)行時(shí)運(yùn)行的好壞進(jìn)行判斷。為了更好的進(jìn)行判斷，就會(huì)基于該運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的健康閾值，之后通過(guò)計(jì)算健康值與健康閾值的比值，通過(guò)比值來(lái)對(duì)在該運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)下，該電池在下一次運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的健康類型進(jìn)行確定，由于不同的運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的健康閾值也是不同的，這樣在對(duì)其電池的健康類型進(jìn)行確定時(shí)也是更加的有針對(duì)性，得到的結(jié)果也會(huì)更加的真實(shí)，極大提高了系統(tǒng)的可靠性。

11、出于對(duì)電池在下一次運(yùn)行時(shí)能夠正常的合理的進(jìn)行運(yùn)行，根據(jù)確定的健康類型來(lái)進(jìn)行該健康類型所對(duì)應(yīng)的電池調(diào)用策略進(jìn)行匹配，以此來(lái)進(jìn)行基于該電池調(diào)用策略的電池組的確定，為該電池在下一次運(yùn)行時(shí)提供良好的供電功能，并且在要進(jìn)行下一次運(yùn)行時(shí)，就會(huì)基于電池組在此刻的各個(gè)電池的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用改進(jìn)型遺傳算法來(lái)進(jìn)行各個(gè)電池在此次運(yùn)行所對(duì)應(yīng)的放電策略進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)電池組內(nèi)各個(gè)電池的最優(yōu)放電分配方案的確定，極大提高了電池組內(nèi)各個(gè)電池的放電合理性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電池在下一時(shí)刻下的健康狀態(tài)的預(yù)測(cè)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)下一時(shí)刻下電池對(duì)設(shè)備供電的最優(yōu)化，避免電池能源的浪費(fèi)問(wèn)題，提高電池供電效率。

12、進(jìn)一步，所述根據(jù)比值，對(duì)該電池下一次運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的健康類型進(jìn)行確定的確定依據(jù)為：

13、當(dāng)f≤x時(shí)，則該電池的健康類型為不健康型；

14、當(dāng)y>f>x時(shí)，則該電池的健康類型為第二異常型；

15、當(dāng)z>f>y時(shí),則該電池的健康類型為第一異常型；

16、當(dāng)f>z時(shí)，則該電池的健康類型為健康正常型；

17、其中所述f為電池的健康值與健康閾值的比值，計(jì)算公式如下：

18、

19、a為在某一運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)下電池在下一次運(yùn)行所對(duì)應(yīng)的健康值；

20、b為在某一運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)下所對(duì)應(yīng)的健康閾值。

21、有益效果：在本方案中，通過(guò)對(duì)電池在下一次運(yùn)行所對(duì)應(yīng)的健康類型進(jìn)行確定，通過(guò)設(shè)置各個(gè)動(dòng)態(tài)變化的區(qū)間點(diǎn)x,y，z的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的健康類型的判斷時(shí)不是一成不變的，是會(huì)根據(jù)其電池的運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)的同步進(jìn)行變化的，也就使得在進(jìn)行健康類型判斷時(shí)對(duì)應(yīng)的判斷的準(zhǔn)確度更高，更加有針對(duì)性，同一款電池在面對(duì)不同的運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)其電池的變化是不一樣的。

22、進(jìn)一步，所述分配模塊包括：

23、第二獲取模塊，用于在該電池進(jìn)行下一次運(yùn)行時(shí)，獲取此時(shí)該電池的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)；

24、第一確定模塊，用于在該電池進(jìn)行下一次運(yùn)行時(shí)，根據(jù)電池組中各個(gè)電池的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，以及此時(shí)的運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)，隨機(jī)產(chǎn)生規(guī)模為n的初始種群，所述初始種群的個(gè)體為電池組中各個(gè)電池的放電策略，所述放電策略包括電池的放電量以及放電時(shí)間；

25、第二確定模塊，用于確定初始種群中各個(gè)個(gè)體所對(duì)應(yīng)的約束條件以及建立對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)；

26、最優(yōu)模塊，用于基于改進(jìn)型遺傳算法，以及確定的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，對(duì)規(guī)模為n的初始種群的各個(gè)個(gè)體進(jìn)行篩選和優(yōu)化，輸出篩選和優(yōu)化后的初始種群，形成對(duì)應(yīng)的子代種群，并將該子代種群作為該電池組放電策略最優(yōu)分配方案進(jìn)行輸出。

27、進(jìn)一步，所述最優(yōu)模塊包括：

28、放電規(guī)則確定模塊，用于根據(jù)運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)該電池組所對(duì)應(yīng)的放電規(guī)則進(jìn)行確定；所述放電規(guī)則為在該運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)下，該電池組的放電時(shí)間；

29、第一篩選模塊，用于根據(jù)放電規(guī)則，對(duì)約束條件進(jìn)行調(diào)整，并通過(guò)調(diào)整后的約束條件對(duì)初始種群進(jìn)行篩選；所述約束條件包括：放電時(shí)間約束條件、單一電池最大放電量約束條件；若滿足約束條件，則對(duì)應(yīng)的放電策略為可行解，反之，則為不可行解；

30、適應(yīng)度計(jì)算模塊，用于對(duì)篩選后的種群分別進(jìn)行第一適應(yīng)度和第二適應(yīng)度計(jì)算；所述第一適應(yīng)度計(jì)算如下：

31、

32、所述d1為初始種群中各個(gè)電池壽命影響度總和；xi為電池i進(jìn)行放電時(shí)對(duì)電池i的壽命影響度；所述mi為電池i在進(jìn)行放電時(shí)其對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)電量；所述ni為電池i在本次放電所對(duì)應(yīng)的放電量；所述fd為對(duì)應(yīng)的該電池i在該運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)下的壽命影響因數(shù)；所述f1為第一適應(yīng)度；

33、所述第二適應(yīng)度計(jì)算如下：

34、

35、所述d2為初始種群中各個(gè)電池放電時(shí)間的重合度總和；yj為電池j進(jìn)行放電時(shí)該電池j的放電時(shí)間相對(duì)于電池1、2…b的重合度；所述mj為電池j放電的時(shí)間段，k為下一次運(yùn)行時(shí)放電實(shí)際需要的總時(shí)長(zhǎng)；所述f2為第二適應(yīng)度；

36、第二篩選模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)篩選策略，基于種群所對(duì)應(yīng)的第一適應(yīng)度和第二適應(yīng)度，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的篩選；

37、交叉變異模塊，用于對(duì)篩選出來(lái)的種群，基于預(yù)先設(shè)置的交叉變異策略，進(jìn)行遺傳算法的雜交和變異，得到子代種群；

38、循環(huán)模塊，用于在得到子代種群后，繼續(xù)執(zhí)行適應(yīng)度計(jì)算模塊，直到滿足預(yù)設(shè)迭代數(shù)量；

39、輸出模塊，用于在滿足預(yù)設(shè)迭代數(shù)量之后，得到對(duì)應(yīng)的子代種群，并作為該電池組放電策略最優(yōu)分配方案進(jìn)行輸出。

40、有益效果：在本方案中，首先在對(duì)初始種群進(jìn)行篩選之前，會(huì)就該初始種群中各個(gè)電池的運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)其放電規(guī)則進(jìn)行確定，例如是持續(xù)放電還是間斷性放電，如果是間斷性放電，那對(duì)應(yīng)的放電時(shí)間是多少。通過(guò)對(duì)放電規(guī)則的確定來(lái)進(jìn)行約束條件的實(shí)時(shí)調(diào)整，以此來(lái)確保進(jìn)行篩選時(shí)其對(duì)應(yīng)的篩選出來(lái)的種群是滿足該運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)的，極大提高了篩選的準(zhǔn)確性，能夠?qū)ψ顑?yōu)分配方案的確定起到較好的作用，進(jìn)一步減低了規(guī)模為n的初始種群中的最優(yōu)種群的定位難度。

41、之后根據(jù)調(diào)整后的約束條件進(jìn)行對(duì)應(yīng)的篩選，并對(duì)篩選后的種群進(jìn)行第一適應(yīng)度和第二適應(yīng)度的計(jì)算，具體的通過(guò)計(jì)算每一個(gè)種群中各個(gè)電池在分配到對(duì)應(yīng)的放電策略時(shí)按照放電策略執(zhí)行時(shí)其對(duì)電池的壽命影響度，以此來(lái)知曉每一個(gè)種群所對(duì)應(yīng)的總的壽命影響度，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)種群是否合理進(jìn)行判斷，當(dāng)然還有就是通過(guò)對(duì)其各個(gè)電池的放電時(shí)間相對(duì)其他電池的放電時(shí)間的重合度，以此來(lái)避免電能的浪費(fèi)和損耗。通過(guò)第一適應(yīng)度和第二適應(yīng)度的計(jì)算以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)種群的進(jìn)一步的剔除和篩選，從而使得種群所對(duì)應(yīng)的個(gè)體表現(xiàn)良好，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)最優(yōu)種群的確定，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組放電策略最優(yōu)分配方案的確定。

42、進(jìn)一步，所述預(yù)設(shè)篩選策略為：

43、在l≤q時(shí)，根據(jù)種群所對(duì)應(yīng)的第一適應(yīng)度，選取第一適應(yīng)度大于或者等于第一適應(yīng)度閾值的種群，并對(duì)于此時(shí)剔除的種群中，選取第二適應(yīng)度最大的前三個(gè)種群，并將其保存到備用庫(kù)中；

44、在時(shí)，對(duì)此時(shí)種群所對(duì)應(yīng)的第二適應(yīng)度大于預(yù)設(shè)第二適應(yīng)度閾值的種群進(jìn)行選擇；

45、在時(shí)，將此時(shí)的種群與備用庫(kù)中的種群進(jìn)行組合，形成新的種群，并對(duì)此時(shí)種群所對(duì)應(yīng)的第二適應(yīng)度大于預(yù)設(shè)第二適應(yīng)度的種群進(jìn)行選擇；

46、所述m為預(yù)設(shè)迭代數(shù)量，q為第一預(yù)設(shè)迭代次數(shù)，l為本次篩選所對(duì)應(yīng)的迭代次數(shù)。

47、有益效果：在本方案中，在不同的迭代次數(shù)內(nèi)進(jìn)行不同的篩選策略，極大提高了篩選的可靠性，且本技術(shù)在進(jìn)行第二適應(yīng)度的篩選時(shí)前期只對(duì)循環(huán)的種群進(jìn)行篩選以此來(lái)確保符合第一適應(yīng)度的種群的優(yōu)良基因的保留，之后在將備用庫(kù)中的種群和此時(shí)的種群進(jìn)行組合，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)第二適應(yīng)度優(yōu)良基因的保留，從而確保滿足第一適應(yīng)度和第二適應(yīng)度的基因都能夠被很好的保存，為后續(xù)的最優(yōu)的分配方案的確定提供了良好的條件。

48、進(jìn)一步，所述預(yù)先設(shè)置的交叉變異策略為：

49、隨機(jī)給篩選后的種群中每個(gè)個(gè)體一個(gè)1或0的隨機(jī)數(shù)，計(jì)算出各個(gè)種群的隨機(jī)數(shù)總和，并按照從大到小的順序進(jìn)行排序，選取前百分之五十的種群進(jìn)行種群間的雜交；

50、之后隨機(jī)給種群中的每一個(gè)個(gè)體生成一個(gè)[0,1]的隨機(jī)數(shù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的變異概率，若隨機(jī)數(shù)大于變異概率，則對(duì)該個(gè)體進(jìn)行變異。

51、有益效果：在對(duì)種群進(jìn)行雜交和變異時(shí)，通過(guò)隨機(jī)數(shù)的賦予實(shí)現(xiàn)了雜交和變異的隨機(jī)性，這樣使得種群中良好的放電策略和不好的放電策略都有被保留的可能，使得整個(gè)數(shù)據(jù)更加的全面，對(duì)應(yīng)的后續(xù)的優(yōu)化結(jié)果也會(huì)更加的真實(shí)。

52、本發(fā)明還提供一種電池健康狀態(tài)預(yù)測(cè)管理方法，使用上述一種電池健康狀態(tài)預(yù)測(cè)管理系統(tǒng)。

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