本發(fā)明涉及儲能電池，尤其涉及一種儲能電池健康狀態(tài)監(jiān)測方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、儲能電池是一種可以存儲電能并在需要時釋放的裝置，它們在現(xiàn)代能源系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色，尤其是在可再生能源領(lǐng)域。儲能電池健康狀態(tài)監(jiān)測是一種技術(shù)手段，用于評估和管理電池系統(tǒng)的健康狀態(tài)，以確保其在正常范圍內(nèi)運(yùn)作并優(yōu)化其性能和壽命。儲能電池健康狀態(tài)（state?of?health,?soh）是指電池當(dāng)前的性能和容量與其新品狀態(tài)相比的相對水平。soh通常以百分比表示，100%表示全新電池的狀態(tài)，隨著使用時間的增加，soh會逐漸降低。

2、但傳統(tǒng)的儲能電池健康狀態(tài)監(jiān)測方法往往存在以下問題：非侵入式測量技術(shù)的局限性：許多健康狀態(tài)監(jiān)測方法需要中斷電池正常工作，這在某些應(yīng)用中是不可接受的；例如，在不間斷電源(ups)系統(tǒng)中，難以進(jìn)行全面的健康狀態(tài)評估而不影響系統(tǒng)運(yùn)行。電化學(xué)阻抗譜(eis)測量的實(shí)時：eis測量通常需要較長時間，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測；例如，在快速充電站，無法利用eis技術(shù)實(shí)時評估電池健康狀態(tài)；主要依賴于電壓、電流等簡單參數(shù)，難以全面反映電池的健康狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明有必要提供一種儲能電池健康狀態(tài)監(jiān)測方法及系統(tǒng)，以解決至少一個上述技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種儲能電池健康狀態(tài)監(jiān)測方法，包括以下步驟：

3、步驟s1：獲取儲能電池的材料組成數(shù)據(jù)；根據(jù)材料組成數(shù)據(jù)對儲能電池的電化學(xué)層面進(jìn)行組分之間相互作用分析，并預(yù)測界面行為，從而得到界面行為預(yù)測數(shù)據(jù)；根據(jù)界面行為預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜模擬，并對不同條件下的電池內(nèi)部狀態(tài)以及性能進(jìn)行映射，從而得到電池特性圖數(shù)據(jù)；

4、步驟s2：根據(jù)電池特性圖數(shù)據(jù)對不同充放電狀態(tài)下的電池性能退化行為進(jìn)行狀態(tài)模擬分析，從而得到退化行為模擬數(shù)據(jù)；根據(jù)不同工況狀態(tài)對應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)以及退化行為模擬數(shù)據(jù)建立電池健康狀態(tài)演變模型；

5、步驟s3：獲取多源傳感器采集的電池運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、溫度、氣體濃度以及機(jī)械應(yīng)力數(shù)據(jù)；對電池運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，并根據(jù)狀態(tài)特征以及電池健康狀態(tài)演變模型進(jìn)行健康狀態(tài)預(yù)測評估，從而得到健康狀態(tài)評估數(shù)據(jù)；

6、步驟s4：獲取儲能電池內(nèi)部的熱分布數(shù)據(jù)；根據(jù)熱分布數(shù)據(jù)構(gòu)建熱管理模型；通過有限元分析方法根據(jù)熱管理模型對電池內(nèi)部的熱流動行為進(jìn)行模擬，并進(jìn)行電化學(xué)-熱耦合作用修正，從而得到熱流動路徑圖數(shù)據(jù)；

7、步驟s5：對熱流動路徑圖數(shù)據(jù)以及健康狀態(tài)評估數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度耦合分析，從而得到優(yōu)化電池管理策略數(shù)據(jù)，其中多維度耦合分析包括熱-電耦合相關(guān)性分析、時空動態(tài)特性預(yù)測分析以及參數(shù)敏感度量化分析。

8、本發(fā)明通過分析電池材料的組成及其電化學(xué)特性，能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測電極與電解質(zhì)界面的行為，這有助于識別潛在的界面失效機(jī)制，如析氣、沉積等，從而提前預(yù)防可能的故障。電化學(xué)阻抗譜（eis）的模擬提供了電池在不同操作條件下的性能映射圖，幫助研究人員理解電池的動態(tài)響應(yīng)及其對材料和結(jié)構(gòu)變化的敏感性，這種映射能夠?yàn)楹罄m(xù)的狀態(tài)監(jiān)測與性能優(yōu)化提供參考依據(jù)。通過模擬不同充放電狀態(tài)下的電池性能退化行為，可以識別電池在各種工作條件下的劣化模式，這種預(yù)測為電池壽命管理提供了重要的數(shù)據(jù)支持，有助于在實(shí)際使用中提前發(fā)現(xiàn)和預(yù)防電池退化。此模型整合了退化行為模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，可以為電池健康狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測與預(yù)測提供動態(tài)、準(zhǔn)確的評估標(biāo)準(zhǔn)，幫助在早期階段發(fā)現(xiàn)電池的異常變化。通過多源傳感器（如電壓、電流、溫度等）采集的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控電池的運(yùn)行狀態(tài)，并通過特征提取和健康狀態(tài)評估模型，及時檢測到電池可能出現(xiàn)的問題，提供早期預(yù)警功能。結(jié)合多種傳感器數(shù)據(jù)，評估模型能夠?qū)﹄姵氐慕】禒顟B(tài)進(jìn)行全面分析，包括機(jī)械應(yīng)力、電化學(xué)性能和熱特性等多個方面，這種綜合評估為電池管理決策提供了可靠依據(jù)。熱管理模型通過模擬電池內(nèi)部的熱流動行為，幫助識別電池在不同工況下的熱點(diǎn)區(qū)域和溫度梯度；這對于提高電池的熱穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要，能夠延長電池壽命，減少因過熱引起的故障風(fēng)險。通過將電化學(xué)行為與熱行為進(jìn)行耦合分析，系統(tǒng)能夠更精確地模擬實(shí)際運(yùn)行中的電池狀態(tài)，識別并優(yōu)化影響電池性能的關(guān)鍵因素，實(shí)現(xiàn)更高效的電池管理。通過將熱管理數(shù)據(jù)與健康狀態(tài)評估數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度耦合分析（如熱-電耦合、時空動態(tài)特性預(yù)測等），系統(tǒng)可以生成更為綜合和高效的電池管理策略，這些策略不僅能夠提高電池的整體性能，還能延長其使用壽命。通過對參數(shù)敏感度的量化分析，系統(tǒng)能夠識別對電池性能影響最大的因素，幫助優(yōu)化設(shè)計和操作條件，這在開發(fā)高性能和耐久性的儲能電池方面具有重要意義。通過該方法的實(shí)施，儲能電池的健康狀態(tài)監(jiān)測和管理將更加精確和高效。各步驟之間的系統(tǒng)性分析與多維度耦合，有助于實(shí)現(xiàn)對電池從材料組成到運(yùn)行狀態(tài)的全面理解與控制，優(yōu)化電池的安全性、可靠性及壽命。這種方法不僅適用于實(shí)驗(yàn)室研究，也具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用潛力，尤其在智能電網(wǎng)、可再生能源存儲系統(tǒng)以及電動汽車等領(lǐng)域。

9、本發(fā)明還提供一種儲能電池健康狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，用于執(zhí)行上述的儲能電池健康狀態(tài)監(jiān)測方法，所述儲能電池健康狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括：

10、電池特性預(yù)測模塊，用于獲取儲能電池的材料組成數(shù)據(jù)；根據(jù)材料組成數(shù)據(jù)對儲能電池的電化學(xué)層面進(jìn)行組分之間相互作用分析，并預(yù)測界面行為，從而得到界面行為預(yù)測數(shù)據(jù)；根據(jù)界面行為預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜模擬，并對不同條件下的電池內(nèi)部狀態(tài)以及性能進(jìn)行映射，從而得到電池特性圖數(shù)據(jù)；

11、退化行為建模模塊，用于根據(jù)電池特性圖數(shù)據(jù)對不同充放電狀態(tài)下的電池性能退化行為進(jìn)行狀態(tài)模擬分析，從而得到退化行為模擬數(shù)據(jù)；根據(jù)不同工況狀態(tài)對應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)以及退化行為模擬數(shù)據(jù)建立電池健康狀態(tài)演變模型；

12、實(shí)時狀態(tài)評估模塊，用于獲取多源傳感器采集的電池運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、溫度、氣體濃度以及機(jī)械應(yīng)力數(shù)據(jù)；對電池運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，并根據(jù)狀態(tài)特征以及電池健康狀態(tài)演變模型進(jìn)行健康狀態(tài)預(yù)測評估，從而得到健康狀態(tài)評估數(shù)據(jù)；

13、熱行為分析模塊，用于獲取儲能電池內(nèi)部的熱分布數(shù)據(jù)；根據(jù)熱分布數(shù)據(jù)構(gòu)建熱管理模型；通過有限元分析方法根據(jù)熱管理模型對電池內(nèi)部的熱流動行為進(jìn)行模擬，并進(jìn)行電化學(xué)-熱耦合作用修正，從而得到熱流動路徑圖數(shù)據(jù)；

14、多維優(yōu)化策略模塊，用于對熱流動路徑圖數(shù)據(jù)以及健康狀態(tài)評估數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度耦合分析，從而得到優(yōu)化電池管理策略數(shù)據(jù)，其中多維度耦合分析包括熱-電耦合相關(guān)性分析、時空動態(tài)特性預(yù)測分析以及參數(shù)敏感度量化分析。

15、本發(fā)明通過獲取儲能電池的材料組成數(shù)據(jù)并對電化學(xué)層面進(jìn)行組分之間的相互作用分析，能夠深入理解材料在電池中的行為和性能。這為后續(xù)的預(yù)測和管理提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對電化學(xué)阻抗譜的模擬及不同條件下的電池性能映射，能夠提前預(yù)測電池在實(shí)際使用中的界面行為，避免潛在的性能退化或故障，從而提高電池的安全性和可靠性。通過對電池特性圖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠模擬不同充放電狀態(tài)下的性能退化行為。這種模擬有助于提前識別并預(yù)測電池在使用過程中的衰減特征，從而延長電池壽命。通過建立健康狀態(tài)演變模型，可以持續(xù)監(jiān)控電池在不同工況下的健康狀態(tài)變化。這為實(shí)時管理和維護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)，有助于制定更加有效的維護(hù)策略。通過多源傳感器采集電池的運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合特征提取技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)控電池的狀態(tài)。這種實(shí)時監(jiān)測有助于及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施。利用狀態(tài)特征和健康狀態(tài)演變模型進(jìn)行評估，可以準(zhǔn)確預(yù)測電池的當(dāng)前健康狀態(tài)。這為電池的持續(xù)優(yōu)化和管理提供了精確的數(shù)據(jù)支持，降低了發(fā)生故障的風(fēng)險。通過獲取和分析儲能電池的熱分布數(shù)據(jù)，構(gòu)建熱管理模型，可以優(yōu)化電池的熱管理策略，避免由于過熱導(dǎo)致的性能退化或安全問題。通過電化學(xué)-熱耦合作用修正，能夠更加準(zhǔn)確地模擬電池內(nèi)部的熱流動行為。這種耦合分析為熱管理提供了更為精細(xì)的優(yōu)化方向，有助于延長電池的使用壽命。通過多維度耦合分析，包括熱-電耦合相關(guān)性分析、時空動態(tài)特性預(yù)測分析以及參數(shù)敏感度量化分析，能夠從多角度優(yōu)化電池管理策略。這種綜合優(yōu)化可以平衡不同的性能指標(biāo)，找到最佳的管理方案。通過多維優(yōu)化策略，可以識別和解決系統(tǒng)中的關(guān)鍵瓶頸，提高電池管理系統(tǒng)的魯棒性和運(yùn)行效率，確保在不同使用條件下電池能夠穩(wěn)定、高效地工作。通過這些模塊的協(xié)同工作，可以在儲能電池的整個生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)從材料特性預(yù)測、性能退化模擬、實(shí)時健康狀態(tài)監(jiān)測到熱行為分析和多維優(yōu)化的全面管理；這種系統(tǒng)性的方法不僅提高了電池的安全性和可靠性，還延長了電池的使用壽命，降低了運(yùn)維成本。

16、本發(fā)明還提供一種儲能電池健康狀態(tài)監(jiān)測存儲介質(zhì)，包括：

17、存儲器，用于存儲計算機(jī)程序；

18、處理器，用于執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)上述的儲能電池健康狀態(tài)監(jiān)測方法的步驟。