一种评估煤矿井下电源箱电池健康度的方法及装置

技术领域

本申请涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种评估煤矿井下电源箱电池健康度的方法及装置。

背景技术

相关技术中，为了满足煤炭矿井的各项要求，磷酸铁锂电池的性能要求要高于其他应用领域，因此对于矿井磷酸铁锂电池的健康状态评估问题尤为重要，目前以电池充满电后不同搁置时间的端电压压降作为健康因子，从而反映电池的健康状态SOH，但健康因子的获取需要将电池充满电并搁置一段时间，耗时较长。

发明内容

为此，本申请提供一种评估煤矿井下电源箱电池健康度的方法及装置。本申请的技术方案如下：

根据本申请实施例的第一方面，提供一种评估煤矿井下电源箱电池健康度的方法，所述方法包括：

获取目标电池在第一时段内的对外压力数据；其中，所述第一时段为对所述目标电池在保持初始预紧力条件下循环充放电至当前轮次的时间段；

基于所述对外压力数据生成第一曲线；

基于所述第一曲线，确定当前轮次充放电对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值；

基于所述第一曲线，分别对所述第一峰值、第二峰值和第三峰值进行归一化处理，得到第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据；

基于归一化值随容量衰减率变化数据，分别获取第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率；

基于第一峰值、第二峰值和第三峰值各自的预设权重值和所述第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，确定电池容量综合衰退率。

根据本申请的一个实施例，所述第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据均通过以下公式计算得到：

其中，D

根据本申请的一个实施例，所述归一化值随容量衰减率变化曲线通过以下方法确定：

获取测试电池在第二时段内的对外压力数据和实测电池容量衰减率数据；其中，所述第一时段为对所述测试电池循环充放电直至所述测试电池的电池容量下降至预设值的时间段；所述测试电池与所述目标电池型号相同；

基于所述测试电池在第二时段内的对外压力数据，生成第二曲线；

基于所述第二曲线，确定每个轮次充放电各自对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值；

基于所述第二曲线，对多个第一峰值、多个第二峰值和多个第三峰值分别进行归一化处理，得到多个第一归一化数据、多个第二归一化数据和多个第三归一化数据；

分别确定多个第一归一化数据、多个第二归一化数据和多个第三归一化数据各自与所述实测电池容量衰减率数据以及采集时间的对应关系，以得到归一化值随容量衰减率变化数据。

根据本申请的一个实施例，所述目标电池在第一时段内的对外压力数据和所述测试电池在第二时段内的对外压力数据均包括多个压力值和每个压力值的采集时间；所述第一曲线和所述第二曲线均为压力值随时间变化曲线；所述基于归一化值随容量衰减率变化曲线数据，分别获取第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，包括：

基于多个第一归一化数据各自与所述实测电池容量衰减率数据以及采集时间的对应关系，确定与所述第一归一化数据的采集时间对应的电池容量衰减率；

基于多个第二归一化数据各自与所述实测电池容量衰减率数据以及采集时间的对应关系，确定与所述第二归一化数据的采集时间对应的电池容量衰减率；

基于多个第三归一化数据各自与所述实测电池容量衰减率数据以及采集时间的对应关系，确定与所述第三归一化数据的采集时间对应的电池容量衰减率。

根据本申请的一个实施例，所述基于第一峰值、第二峰值和第三峰值各自的预设权重值和所述第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，确定电池容量综合衰退率，包括：

通过以下公式计算电池容量综合衰退率Q：

Q＝Q

其中，Q

根据本申请的一个实施例，所述第一峰值、第二峰值和第三峰值各自的预设权重值通过以下步骤计算得到：

基于所述多个第一峰值、多个第二峰值和多个第三峰值，分别确定参考序列和比较序列；其中，所述比较序列包括所述多个第一峰值对应的第一比较序列、所述多个第二峰值对应的第二比较序列、所述多个第二峰值对应的第一比较序列；

基于所述参考序列和所述比较序列，分别计算第一峰值、第二峰值和第三峰值个字对应的关联系数，所述关联系数通过以下公式计算得到：

X

X

X

X

其中，n为所述测试电池循环充放电的总轮次，X

基于所述关联系数ξ

通过以下公式计算预设权重ω

根据本申请实施例的第二方面，提供一种评估煤矿井下电源箱电池健康度的装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取目标电池在第一时段内的对外压力数据；其中，所述第一时段为对所述目标电池在保持初始预紧力条件下循环充放电至当前轮次的时间段；

生成模块，用于基于所述对外压力数据生成第一曲线；

第一确定模块，用于基于所述第一曲线，确定当前轮次充放电对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值；

归一化模块，用于基于所述第一曲线，分别对所述第一峰值、第二峰值和第三峰值进行归一化处理，得到第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据；

第二获取模块，用于基于归一化值随容量衰减率变化数据，分别获取第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率；

第二确定模块，用于基于第一峰值、第二峰值和第三峰值各自的预设权重值和所述第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，确定电池容量综合衰退率。

根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

所述存储器存储计算机执行指令；

所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如第一方面中任一项所述的方法。

根据本申请实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面中任一项所述的方法。

根据本申请实施例的第五方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述的方法。

本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

通过获取目标电池在第一时段内的对外压力数据，基于对外压力数据生成第一曲线，基于第一曲线，确定当前轮次充放电对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值，基于第一曲线，分别对第一峰值、第二峰值和第三峰值进行归一化处理，得到第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据；基于归一化值随容量衰减率变化数据，分别获取第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，基于第一峰值、第二峰值和第三峰值各自的预设权重值和第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，确定电池容量综合衰退率。从而仅需要采集目标电池的对外压力数据，即可快速确定目标电池当前的电池容量衰减率，从而确定目标电池的健康状态，大大提高了监测效率；另外，采用对外压力曲线的三个峰的峰值来确定池容量衰减率，避免了单一指标带来的误差，提高了对目标电池的健康状态评估的准确性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请实施例中的一种评估煤矿井下电源箱电池健康度的方法的流程图；

图2为本申请实施例中的一种评估煤矿井下电源箱电池健康度的装置的结构框图；

图3为本申请实施例中的一种电子设备的框图。

具体实施方式

为了使本领域普通人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，相关技术中，为了满足煤炭矿井的各项要求，磷酸铁锂电池的性能要求要高于其他应用领域，因此对于矿井磷酸铁锂电池的健康状态评估问题尤为重要，目前以电池充满电后不同搁置时间的端电压压降作为健康因子，从而反映电池的健康状态SOH，但健康因子的获取需要将电池充满电并搁置一段时间，耗时较长。

基于上述问题，本申请提出了一种评估煤矿井下电源箱电池健康度的方法及装置，可以实现通过获取目标电池在第一时段内的对外压力数据；基于对外压力数据生成第一曲线；基于第一曲线，确定当前轮次充放电对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值；基于第一曲线，分别对第一峰值、第二峰值和第三峰值进行归一化处理，得到第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据；基于归一化值随容量衰减率变化数据，分别获取第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率；基于第一峰值、第二峰值和第三峰值各自的预设权重值和第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，确定电池容量综合衰退率。从而仅需要采集目标电池的对外压力数据，即可快速确定目标电池当前的电池容量衰减率，从而确定目标电池的健康状态，大大提高了监测效率；另外，采用对外压力曲线的三个峰的峰值来确定池容量衰减率，避免了单一指标带来的误差，提高了对目标电池的健康状态评估的准确性。

图1为本申请实施例中的一种评估煤矿井下电源箱电池健康度的方法的流程图。

如图1所示，该评估煤矿井下电源箱电池健康度的方法包括：

步骤101，获取目标电池在第一时段内的对外压力数据。

其中，在本申请实施例中，第一时段为对目标电池在保持初始预紧力条件下循环充放电至当前轮次的时间段。

需要说明的是，目标电池可以是磷酸铁锂电池。上述初始预紧力

作为一种可能实施的示例，目标电池或电池组保持在初始预紧力下开始进行充放电，持续对目标电池进行循环充放电，实时获取目标电池的对外压力数据，对外压力数据包括目标电池的对外压力值和对外压力值的采集时间。

步骤102，基于对外压力数据生成第一曲线。

作为一种可能实施的示例，基于目标电池的对外压力值和对外压力值的采集时间生成对外压力随时间变化的第一曲线。

步骤103，基于第一曲线，确定当前轮次充放电对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值。

可以理解的是，目标电池在单次充放电过程中采集的对外压力数据所生产的曲线中，有且仅有3个峰值，因此，可以基于第一曲线，确定当前轮次充放电对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值。

举例来说，磷酸铁锂电池在充放电过程中的膨胀力呈现非线性变化趋势，在30％荷电状态SOC附近还会出现一个峰值，该现象与锂离子在负极的嵌锂阶段相关；第二个峰值出现在100％SOC；第三个峰值出现在70％电池包放电深度DOD，即对应30％SOC。随循环次数增加，三个峰值的膨胀力呈现明显的递增规律。为了更好的评估电池的健康状态，将三个峰峰值作为三个健康因子。

步骤104，基于第一曲线，分别对第一峰值、第二峰值和第三峰值进行归一化处理，得到第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据。

其中，在本申请一些实施例中，第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据均通过以下公式计算得到：

其中，D

步骤105，基于归一化值随容量衰减率变化数据，分别获取第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率。

可以理解的是，磷酸铁锂电池在循环充放电过程中的电池容量呈衰减趋势。

其中，在本申请一些实施例中，归一化值随容量衰减率变化曲线通过以下方法预先确定：

步骤a1，获取测试电池在第二时段内的对外压力数据和实测电池容量衰减率数据。

其中，在本申请实施例中，第一时段为对测试电池循环充放电直至测试电池的电池容量下降至预设值的时间段；测试电池与目标电池型号相同。

作为一种可能实施的示例，为获取归一化值随容量衰减率变化曲线，可以预先对于目标电池相同类型的电池作为测试电池，在于目标电池相同的运行工况下，对测试电池进行循环充放电，直至测试电池寿命终止，对此过程中的测试电池实时检测的对外压力和电池容量衰减率。

步骤a2，基于测试电池在第二时段内的对外压力数据，生成第二曲线。

作为一种可能实施的示例，基于测试电池的对外压力值和对外压力值的采集时间生成测试电池的对外压力随时间变化的第二曲线。

步骤a3，基于第二曲线，确定每个轮次充放电各自对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值。

可以理解的是，第二曲线中，每个轮次充放电对应的曲线段中均包括一组第一峰值、第二峰值和第三峰值，因此可以基于第二曲线，确定每个轮次充放电各自对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值。

步骤a4，基于第二曲线，对多个第一峰值、多个第二峰值和多个第三峰值分别进行归一化处理，得到多个第一归一化数据、多个第二归一化数据和多个第三归一化数据。

需要说明的是，上述归一化处理的方法可以采用本申请中提出的归一化方法实现，在此不做赘述。

步骤a5，分别确定多个第一归一化数据、多个第二归一化数据和多个第三归一化数据各自与实测电池容量衰减率数据以及采集时间的对应关系，以得到归一化值随容量衰减率变化数据。

可以理解的是，归一化数据与对外压力数据是一一对应的关系，因此，多个第一归一化数据、多个第二归一化数据和多个第三归一化数据与实测电池容量衰减率数据以及采集时间均存在对应关系。

其中，在本申请一些实施例中，目标电池在第一时段内的对外压力数据和测试电池在第二时段内的对外压力数据均包括多个压力值和每个压力值的采集时间；第一曲线和第二曲线均为压力值随时间变化曲线。基于归一化值随容量衰减率变化曲线数据，分别获取第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，包括：

步骤b1，基于多个第一归一化数据各自与实测电池容量衰减率数据以及采集时间的对应关系，确定与第一归一化数据的采集时间对应的电池容量衰减率。

步骤b2，基于多个第二归一化数据各自与实测电池容量衰减率数据以及采集时间的对应关系，确定与第二归一化数据的采集时间对应的电池容量衰减率。

步骤b3，基于多个第三归一化数据各自与实测电池容量衰减率数据以及采集时间的对应关系，确定与第三归一化数据的采集时间对应的电池容量衰减率。

步骤106，基于第一峰值、第二峰值和第三峰值各自的预设权重值和第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，确定电池容量综合衰退率。

其中，在本申请一些实施例中，步骤106包括：

通过以下公式计算电池容量综合衰退率Q：

Q＝Q1ω

其中，Q

其中，在本申请一些实施例中，第一峰值、第二峰值和第三峰值各自的预设权重值通过以下步骤计算得到：

步骤c1，基于多个第一峰值、多个第二峰值和多个第三峰值，分别确定参考序列和比较序列。

其中，在本申请实施例中，比较序列包括多个第一峰值对应的第一比较序列、多个第二峰值对应的第二比较序列、多个第二峰值对应的第一比较序列。

步骤c2，基于参考序列和比较序列，分别计算第一峰值、第二峰值和第三峰值个字对应的关联系数，关联系数通过以下公式计算得到：

X

X

X

X

其中，n为测试电池循环充放电的总轮次，X

可以理解的是，m＝1对应第一峰值，m＝2对应第二峰值，m＝3对应第三峰值。

步骤c3，基于关联系数ξ

步骤c4，通过以下公式计算预设权重ω

根据本申请实施例的评估煤矿井下电源箱电池健康度的方法，通过获取目标电池在第一时段内的对外压力数据；基于对外压力数据生成第一曲线；基于第一曲线，确定当前轮次充放电对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值；基于第一曲线，分别对第一峰值、第二峰值和第三峰值进行归一化处理，得到第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据；基于归一化值随容量衰减率变化数据，分别获取第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率；基于第一峰值、第二峰值和第三峰值各自的预设权重值和第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，确定电池容量综合衰退率。从而仅需要采集目标电池的对外压力数据，即可快速确定目标电池当前的电池容量衰减率，从而确定目标电池的健康状态，大大提高了监测效率；另外，采用对外压力曲线的三个峰的峰值来确定池容量衰减率，避免了单一指标带来的误差，提高了对目标电池的健康状态评估的准确性。

图2为本申请实施例中的一种评估煤矿井下电源箱电池健康度的装置的结构框图。

如图2所示，该评估煤矿井下电源箱电池健康度的装置包括：

第一获取模块201，用于获取目标电池在第一时段内的对外压力数据；其中，第一时段为对目标电池在保持初始预紧力条件下循环充放电至当前轮次的时间段；

生成模块202，用于基于对外压力数据生成第一曲线；

第一确定模块203，用于基于第一曲线，确定当前轮次充放电对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值；

归一化模块204，用于基于第一曲线，分别对第一峰值、第二峰值和第三峰值进行归一化处理，得到第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据；

第二获取模块205，用于基于归一化值随容量衰减率变化数据，分别获取第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率；

第二确定模块206，用于基于第一峰值、第二峰值和第三峰值各自的预设权重值和第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，确定电池容量综合衰退率。

根据本申请实施例的评估煤矿井下电源箱电池健康度的装置，通过获取目标电池在第一时段内的对外压力数据；基于对外压力数据生成第一曲线；基于第一曲线，确定当前轮次充放电对应的第一峰值、第二峰值和第三峰值；基于第一曲线，分别对第一峰值、第二峰值和第三峰值进行归一化处理，得到第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据；基于归一化值随容量衰减率变化数据，分别获取第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率；基于第一峰值、第二峰值和第三峰值各自的预设权重值和第一归一化数据、第二归一化数据和第三归一化数据各自对应的电池容量衰减率，确定电池容量综合衰退率。从而仅需要采集目标电池的对外压力数据，即可快速确定目标电池当前的电池容量衰减率，从而确定目标电池的健康状态，大大提高了监测效率；另外，采用对外压力曲线的三个峰的峰值来确定池容量衰减率，避免了单一指标带来的误差，提高了对目标电池的健康状态评估的准确性。

图3为本申请实施例中的一种电子设备的框图。如图3所示，该电子设备可以包括：收发器31、处理器32、存储器33。

处理器32执行存储器存储的计算机执行指令，使得处理器32执行上述实施例中的方案。处理器32可以是通用处理器，包括中央处理器CPU、网络处理器(network processor，NP)等；还可以是数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC、现场可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

存储器33通过系统总线与处理器32连接并完成相互间的通信，存储器33用于存储计算机程序指令。

收发器31可以用于获取待运行任务和待运行任务的配置信息。

系统总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，EISA)总线等。系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。收发器用于实现数据库访问装置与其他计算机(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)。

本申请实施例提供的电子设备，可以是上述实施例的终端设备。

本申请实施例还提供一种运行指令的芯片，该芯片用于执行上述实施例中消息处理方法的技术方案。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机指令，当该计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例消息处理方法的技术方案。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，其存储在计算机可读存储介质中，至少一个处理器可以从计算机可读存储介质读取计算机程序，至少一个处理器执行计算机程序时可实现上述实施例中消息处理方法的技术方案。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。