[发明专利]一种基于大数据的电池安全性能测试系统及方法

权利要求书

1.一种基于大数据的电池安全性能测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、将待测电池第一次开始使用的时间点作为参照点，获取待测电池在历史数据中各个时间点距离参照点的时长t分别对应的使用数据，所述使用数据包括t、待测电池型号、t时待测电池对应的温度、t距离待测电池最近一次使用结束时的时长及待测电池最近一次使用结束时传感器监测到的剩余电量，

将t对应的使用数据记为Qt，所述Qt对应一个数组，Qt=[t，B，Tt，Ct，Dt]，

其中，B表示待测电池型号，Tt表示t时待测电池对应的温度，Ct表示t距离待测电池最近一次使用结束时的时长，Dt表示待测电池最近一次使用结束时传感器监测到的剩余电量，

当待测电池在t时为工作状态时，Ct=0且Dt的值等于待测电池在t时通过传感器监测到的剩余电量；

S2、获取数据库内与待测电池型号相同的电池中，电池电量与放置时长之间的关系G（x），及电池负极硫化速率与亏电时长之间关系G1（x1），结合S1中获取的数据，获取待测电池中负极硫化物的累积量LF；

S3、获取数据库内与待测电池型号相同的电池中，正极板上活性物质脱落速率随电池工作温度之间的关系，结合S1中获取的数据，获取待测电池中正极板活性物质的累积脱落量LZ；

S4、获取数据库中与待测电池型号相同的电池的理论寿命值A，及不同理论使用时间tL分别对应的电池负极硫化物的累积量及电池正极板中活性物质的累积脱落量，预测待测电池当前使用状态的寿命；

S5、计算待测电池当前使用状态的寿命预测值相对于当前时间的剩余使用寿命，得到电池安全性能测试结果，并对电池安全性能测试结果进行管理，

当所得剩余使用寿命大于等于第一预设值时，则判定待测电池状态正常，

当所得剩余使用寿命小于第一预设值时，则判定待测电池状态异常，存在安全隐患，建议对电池进行保养或更换，所述第一预设值为数据库中预置的常数；

所述S2中获取数据库内与待测电池型号相同的电池中，电池电量与放置时长之间的关系的方法包括以下步骤：

S2.1、获取数据库内与待测电池型号相同的电池中，满电的电池在放置过程中，不同放置时长c分别对应的电池剩余电量dc，并构建第一数据对（c，dc）；

S2.2、以c=0为起点，每第一单位时长c1为步长，每隔第一单位时长获取一次第一数据对，直至获取的第一数据对中的第二个数值出现0为止，所述第一单位时长c1为数据库中预置的常数；

S2.3、以o为原点、以放置时长为x轴、以电池剩余电量为y轴，构建第一平面直角坐标系，并在第一平面直角坐标系中分别标注出各个第一数据对对应的坐标点；

S2.4、以数据库中的第一关系函数模型对第一平面直角坐标系中标注的坐标点进行曲线拟合，并将与第一平面直角坐标系中各个标注坐标点的距离之和最小的拟合曲线作为最佳拟合结果，并将最佳拟合结果对应的函数G（x）记为电池电量与放置时长之间的关系；

所述数据库中第一关系函数模型为y=a1*x+a2，a1为第一系数，a2为第二系数；

所述S2中获取数据库内与待测电池型号相同的电池中，电池负极硫化速率与亏电时长之间关系的方法包括以下步骤：

S2-1、获取数据库内与待测电池型号相同的电池中，电池亏电闲置过程中，不同亏电时长ck分别对应的电池负极硫化速率eck，并构建第二数据对（ck，eck），

以数据库中预置的第二单位时长c2为步长，每隔第二单位时长获取一次第二数据对，直至电池负极的硫化量达到预置的阈值停止，

当ck=0时，判定eck=0，

当ck=n*c2+0.5*c2且n为整数时，判定eck等于亏电时长为（n+1）*c2对应的电池负极硫化量与亏电时长为n*c2对应的电池负极硫化量的差值除以c2的商，所述电池负极硫化量等于电池负极产生的硫化物的总质量；

S2-2、以o1为原点、以亏电时长为x1轴、以电池负极硫化速率为y1轴，构建第二平面直角坐标系，并在第二平面直角坐标系中分别标注出各个第二数据对对应的坐标点；

S2-3、以数据库中的第二关系函数模型对第二平面直角坐标系中标注的坐标点进行曲线拟合，并将与第二平面直角坐标系中各个标注坐标点的距离之和最小的拟合曲线作为最佳拟合结果，并将最佳拟合结果对应的函数G1（x1）记为电池负极硫化速率与亏电时长之间的关系；

所述数据库中第二关系函数模型为y1=a4*tanh（x1+a5）+a6，a4为第四系数，a5为第五系数，a6为第六系数，；

所述S2中获取待测电池中负极硫化物的累积量的方法包括以下步骤：

S201、获取待测电池在历史数据中各个时间点距离参照点的时长t分别对应的使用数据，并将获取的各个使用数据构成的集合记为第一集合，将t对应的使用数据记为Qt，Qt=[t，B，Tt，Ct，Dt]，使用数据每隔第一预设时长ty获取一次，

判断Ct的值是否等于0，提取Ct≠0的各个t值分别对应的使用数据，并判断提取的各个使用数据中相邻两个使用数据分别对应的t值之间差值的绝对值是否存在不等于ty的情况，

当相邻两个使用数据分别对应的t值之间差值的绝对值存在不等于ty的情况时，获取该相邻的两个使用数据中对应的较小的t值，记为tx，并在tx对应的使用数据的后面设置一个分割点，通过分割点对提取的Ct≠0的各个t值分别对应的使用数据进行分割，得到不同时间片段对应的使用数据；

当相邻两个使用数据分别对应的t值之间差值的绝对值不存在不等于ty的情况时，将提取的Ct≠0的各个t值分别对应的使用数据作为一个时间片段对应的使用数据；

获取每个时间片段中对应的各个使用数据内最大Ct及相应的Dt，得到每个时间片段对应的第一类型数据对，将第m个时间片段对应的第一类型数据对记为[Ct_m，Dt_m]；

S202、获取电池电量与放置时长之间的关系G（x）及电池负极硫化速率与亏电时长之间的关系G1（x1）；

S203、得到在第m个时间片段内待测电池中负极硫化物的积累量LFm，，

其中，x0表示G（x）=0时对应的x值，默认G（x）在0≤x≤x0时是单调变化的，G^-1（x）为G（x）的反函数，G^-1（Dt_m）表示G（x）的结果为Dt_m时对应的x值；

当x0-G^-1（Dt_m）-Ct_m＞0时，则判定H[x0-G^-1（Dt_m），Ct_m]=x0-G^-1（Dt_m）-Ct_m；

当x0-G^-1（Dt_m）-Ct_m≤0时，

则判定H[x0-G^-1（Dt_m），Ct_m]=0，且LFm=0；

S204、得到待测电池中负极硫化物的积累量LF，，

其中，m1表示待测电池对应的时间片段总个数；

所述S3中获取待测电池中正极板活性物质的累积脱落量的方法包括以下步骤：

S3.1、获取数据库中在不同工作温度情况下，待测电池中正极板活性物质在第三单位时间c3内的脱落量，将工作温度为T0时，待测电池中正极板活性物质在第三单位时间内的脱落量记为LZT0，得到第三数据对[T0，LZT0/c3]；

S3.2、以o2为原点、以电池工作温度为x2轴、以电池正极活性物质脱落速率为y2轴，构建第三平面直角坐标系，并在第三平面直角坐标系中分别标注出各个第三数据对对应的坐标点；

以数据库中的第三关系函数模型对第三平面直角坐标系中标注的坐标点进行曲线拟合，并将与第三平面直角坐标系中各个标注坐标点的距离之和最小的拟合曲线作为最佳拟合结果，并将最佳拟合结果对应的函数G2（x2）记为与待测电池型号相同的电池中，正极板上活性物质脱落速率随电池工作温度之间的关系；

所述数据库总第三关系函数模型为y1=a7*σ（x2+a8）+a9，a7为第七系数，a8为第八系数，a9为第九系数，；

S3.3、获取待测电池在历史数据中各个时间点距离参照点的时长t分别对应的使用数据，并计算待测电池中正极板活性物质的累积脱落量LZ，，

其中，tmax表示待测电池在历史数据中各个时间点距离参照点的时长t的最大值，TB表示待测电池对应的理论工作温度；

所述S4中预测待测电池当前使用状态的寿命的方法包括以下步骤：

S4.1、获取待测电池中负极硫化物的累积量LF及待测电池中正极板活性物质的累积脱落量LZ；

S4.2、获取数据库内与电测电池型号相同的电池，在tL大于等于0且小于等于理论寿命值A的过程中，不同tL值分别对应预置的负极硫化物的累积量LF^tL及正极板中活性物质的累积脱落量LZ^tL，记为（tL，LF^tL，LZ^tL）；

S4.3、结合数据库中tL为不同值时分别对应的（tL，LF^tL，LZ^tL），预测电池当前使用状态的寿命AS，

求解（LF/tmax）*tL+LF^tL=LF^A时对应的tL的值，记为tL1，

求解（LZ/tmax）*tL+LZ^tL=LZ^A时对应的tL的值，记为tL2，

其中，LF^A表示tL=A时数据库中预置的负极硫化物的累积量，

LZ^A表示tL=A时数据库中预置的正极板中活性物质的累积脱落量，

AS=min{tL1，tL2}，

其中，min{tL1，tL2}表示tL1与tL2中的最小值；

待测电池当前使用状态的寿命预测值相对于当前时间的剩余使用寿命等于AS与tmax的差值。