本发明专利技术提供一种动力电池膨胀力监测系统和方法，获取动力电池的监测数据，监测数据包括电芯的内部的膨胀力值、动力电池的温度数据和电量数据；基于监测数据，利用预先建立的膨胀力预测模型预测得到电芯的膨胀力预测值；判断膨胀力预测值是否超过预设数值，输出判断结果；当判断结果为膨胀力预测值超过预设数值时，产生预警信息。通过监测电芯内部的膨胀力值，结合电池的温度、剩余电量等数据，利用机器训练模型对电池电芯将来时刻的膨胀力值进行预测，预测电池将来膨胀力变化趋势，预判电池的安全状态，进行危险预警，极大的提高了动力电池系统的安全性。电池系统的安全性。电池系统的安全性。
【技术实现步骤摘要】
一种动力电池膨胀力监测系统和方法
[0001]本专利技术涉及电池监测
，尤其涉及一种动力电池膨胀力监测系统和方法。
技术介绍
[0002]近20年来，为了应对全球气候变暖等气候环境问题的挑战，全球各国纷纷推出了相应的绿色清洁能源战略。动力电池，作为绿色智能交通工具的动力来源，是新能源体系中的重要组成部分。但是，近年来动力电池应用领域的安全事故呈递增态势，各种原因导致的事故频发，逐渐倒逼动力电池
重视电池的安全问题。
[0003]根据相关统计研究数据可知，当前动力电池事故产生的主要诱因包括： (1)动力电池受力条件改变：因交通事故等外部机械原因导致电池挤压、破损等；(2)动力电池电压管理不当：因充电、放电过程不当，电子元器件故障或质量问题导致的电池电压异常；(3)动力电池热状况管理不充分：对电池的温度状况检测、预警、处置不够完善、灵敏，从而导致电池温度失控。由分析可知，以上三种动力电池安全诱因在导致事故发生前，都会直接或间接的引起电池内部膨胀力异常改变。因此，寻找有效的动力电池的电芯膨胀力监测方法及系统是提高动力电池安全性的重要途径。现有的动力电池膨胀力监测方法及系统，都是对动力电池模组或组间的外部膨胀力进行监测，且系统体积较大、结构复杂，仅能在电池研发阶段的实验室环境开展，无法应用于工况环境。
技术实现思路
[0004]基于现有问题，本专利技术提供一种动力电池膨胀力监测系统和方法，旨在解决现有技术中无法在工况环境下实时监测电池内部膨胀力的不足和缺点。
[0005]一种动力电池膨胀力监测系统，动力电池由若干电芯组成，包括：
[0006]数据获取模块，用于获取动力电池的监测数据，监测数据包括电芯的内部的膨胀力值、动力电池的温度数据和电量数据；
[0007]预测模块，连接数据获取模块，用于基于监测数据，利用预先建立的膨胀力预测模型预测得到电芯的膨胀力预测值；
[0008]判断模块，连接预测模块，用于判断膨胀力预测值是否超过预设数值，输出判断结果；
[0009]预警模块，连接判断模块，用于当判断结果为膨胀力预测值超过预设数值时，产生预警信息。
[0010]进一步的，数据获取模块包括：
[0011]压力传感器，嵌入电芯的内部，用于测量电芯的内部的压力数据；
[0012]膨胀力计算单元，连接压力传感器，用于根据电芯的内部的压力数据计算得到电芯的内部的膨胀力值。
[0013]进一步的，数据获取模块包括：
[0014]压力传感器，设置于电芯的外部，用于测量电芯的外部的压力数据；
[0015]膨胀力计算单元，连接压力传感器，用于根据电芯的外部的压力数据，基于预先建立的电芯的内部和外部之间的膨胀力映射模型推算电芯的内部的膨胀力值。
[0016]进一步的，监测数据还包括以下至少一种数据：
[0017]气压传感器测量的气压数据；
[0018]气体传感器测量的气体数据；
[0019]声学传感器测量的声波数据。
[0020]进一步的，还包括模型建立模块，用于建立膨胀力预测模型，模型建立模块包括：
[0021]数据收集单元，用于收集在模拟场景下测试电池的测试数据；
[0022]数据处理单元，连接数据收集单元，对测试数据进行处理，形成若干时间序列样本集；
[0023]数据划分单元，连接数据处理单元，将若干时间序列样本集划分为训练集、测试集和验证集；
[0024]模型训练单元，连接数据划分单元，用于使用训练集、测试集和验证集对构建的初始模型进行训练、测试和验证，得到膨胀力预测模型；
[0025]其中，测试数据包括测试电池的电芯的内部的膨胀力值、测试电池的温度数据和电量数据；
[0026]其中，模拟场景包括正常放电和极端条件下异常放电。
[0027]进一步的，数据获取模块包括：
[0028]数据获取单元，用于连续收集动力电池的监测数据；
[0029]预处理单元，连接数据获取单元，对监测数据按时间进行合并处理形成时间序列数据；
[0030]预测模块，用于基于预设时间段的时间序列数据，利用预先建立的膨胀力预测模型获取电芯的膨胀力预测值。
[0031]进一步的，数据获取模块还包括：
[0032]持久度配置单元，用于配置监测数据的多个保存规则；
[0033]选择单元，连接持久度配置单元，用于选择保存规则；
[0034]执行单元，分别连接预处理单元、所述选择单元和所述持久度配置单元，用于：
[0035]当选择的保存规则为第一持久度时，于预测模块执行预测之后删除无需再用于预测的时间序列数据；
[0036]当选择的保存规则为第二持久度时，将时间序列数据保存至环形缓冲区，由新产生的时间序列数据覆盖环形缓冲区中最早的时间序列数据；
[0037]当选择的保存规则为第三持久度时，将时间序列数据进行周期性地存储，并将存储的监测数据周期性地上传至远程数据库之后删除。
[0038]进一步的，预警模块将预警信息发送至电池管理系统；
[0039]电池管理系统根据预警信息屏蔽对应的电芯，和/或向主控系统报告动力电池出现故障。
[0040]一种动力电池膨胀力监测方法，使用前述的一种动力电池膨胀力监测系统，包括：
[0041]步骤A1，获取动力电池的监测数据，监测数据包括电芯的内部的膨胀力值、动力电池的温度数据和电量数据；
[0042]步骤A2，基于监测数据，利用预先建立的膨胀力预测模型获取电芯的膨胀力预测值；
[0043]步骤A3，判断膨胀力预测值是否超过预设数：
[0044]若是，执行步骤A4；
[0045]若否，则返回步骤A1；
[0046]步骤A4，当判断结果为膨胀力预测值超过预设数值时，产生预警信息。
[0047]进一步的，在步骤A2中，膨胀力预测模型的建立过程包括如下步骤：
[0048]步骤A21，收集在模拟场景下测试电池的测试数据；
[0049]步骤A22，对测试数据进行处理，形成时间序列样本集；
[0050]步骤A23，将时间序列样本集划分为训练集、测试集和验证集；
[0051]步骤A24，使用训练集、测试集和验证集对构建的初始模型进行训练、测试和验证，得到膨胀力预测模型；
[0052]其中，测试数据包括测试电池的电芯的内部的膨胀力值、测试电池的温度数据和电量数据；
[0053]其中，模拟场景包括正常放电和极端条件下异常放电。
[0054]本专利技术的有益效果在于，通过监测电芯内部的膨胀力值，结合电池的温度、剩余电量等数据，利用机器训练模型对电池电芯将来时刻的膨胀力值进行预测，预测电池将来膨胀力变化趋势，预判电池的安全状态，进行危险预警，极大的提高了动力电池系统的安全性。
附图说明
[0055]图1为本专利技术一种动力电池膨胀力监测系统的模块示意图；
[0056]图2为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种动力电池膨胀力监测系统，所述动力电池由若干电芯组成，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取所述动力电池的监测数据，所述监测数据包括所述电芯的内部的膨胀力值、所述动力电池的温度数据和电量数据；预测模块，连接所述数据获取模块，用于基于所述监测数据，利用预先建立的膨胀力预测模型预测得到所述电芯的膨胀力预测值；判断模块，连接所述预测模块，用于判断所述膨胀力预测值是否超过预设数值，输出判断结果；预警模块，连接所述判断模块，用于当所述判断结果为所述膨胀力预测值超过预设数值时，产生预警信息。2.如权利要求1所述的一种动力电池膨胀力监测系统，其特征在于，所述数据获取模块包括：压力传感器，嵌入所述电芯的内部，用于测量所述电芯的内部的压力数据；膨胀力计算单元，连接所述压力传感器，用于根据所述电芯的内部的所述压力数据计算得到所述电芯的内部的所述膨胀力值。3.如权利要求1所述的一种动力电池膨胀力监测系统，其特征在于，所述数据获取模块包括：压力传感器，设置于所述电芯的外部，用于测量所述电芯的外部的压力数据；膨胀力计算单元，连接所述压力传感器，用于根据所述电芯的外部的所述压力数据，基于预先建立的电芯的内部和外部之间的膨胀力映射模型推算所述电芯的内部的所述膨胀力值。4.如权利要求1所述的一种动力电池膨胀力监测系统，其特征在于，所述监测数据还包括以下至少一种数据：气压传感器测量的气压数据；气体传感器测量的气体数据；声学传感器测量的声波数据。5.如权利要求1所述的一种动力电池膨胀力监测系统，其特征在于，还包括模型建立模块，用于建立所述膨胀力预测模型，所述模型建立模块包括：数据收集单元，用于收集在模拟场景下测试电池的测试数据；数据处理单元，连接所述数据收集单元，对所述测试数据进行处理，形成若干时间序列样本集；数据划分单元，连接所述数据处理单元，将若干所述时间序列样本集划分为训练集、测试集和验证集；模型训练单元，连接所述数据划分单元，用于使用所述训练集、所述测试集和所述验证集对构建的初始模型进行训练、测试和验证，得到所述膨胀力预测模型；其中，所述测试数据包括所述测试电池的所述电芯的内部的膨胀力值、所述测试电池的温度数据和电量数据；其中，所述模拟场景包括正常放电和极端条件下异常放电。6.如权利要求1所述的一种动力电池膨胀力监测系统，其特征在于，所述数据获取模块包括：
数据获取单元，用于连续收集所述动力电池的所述监测数据；预处理单元，连接所述数据获...
【专利技术属性】
技术研发人员：张立，张旭，曾祥琼，
申请(专利权)人：上海力矽微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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