动力电池故障检测方法、系统及电动车辆技术方案

本发明专利技术涉及一种动力电池故障检测方法、系统及电动车辆，检测方法包括：获取电池包中的各电芯以恒定电流充电的充电曲线；在充电曲线的充电平台初期选取第一特征电压，在充电平台末期选取第二特征电压；计算任意两个单体电芯充电达到第一特征电压的第一偏移容量，以及达到第二特征电压的第二偏移容量；根据第一偏移容量和第二偏移容量的差异确定所述任意两个单体电芯的相对健康状态。上述方法实现简单、数据处理量小、效率高。

Power battery fault detection method, system and electric vehicle

The invention relates to a battery fault detection method, system and electric vehicle, the method includes: obtaining the battery pack charging curve in the electric core charging with constant current voltage characteristics; the first selection in the initial charge platform charging curve, in the end of second charging platform selected characteristic voltage calculation of arbitrary two monomer; the electric core charging voltage reaches the first characteristic of the first offset capacity reached second, and the second characteristics of the voltage offset capacity; the two arbitrary single electrical cores relatively healthy condition is determined according to the difference between the first and second offset offset capacity capacity. The method has the advantages of simple implementation, small data processing and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
动力电池故障检测方法、系统及电动车辆
本专利技术涉及动力电池
，尤其涉及动力电池故障检测方法、系统及电动车辆。
技术介绍
动力电池系统是电动车辆最为关键的部件。动力电池系统的故障会直接影响电动车辆的正常使用，严重影响用户体验。因此及时发现车辆运行中的动力电池的故障显得尤为重要。但现有技术中还未出现真正实现对动力电池故障的预警方案。目前所采用的措施都是直接收集电池管理系统(BatteryManagementSystem，BMS)所发出的故障信号，限制车辆运行。此时，电动车辆因电池系统故障已无法正常运行，虽能够及时采集到故障信号，却未能避免车辆趴窝等不良影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种动力电池故障检测方法、系统及电动车辆。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种动力电池故障检测方法，包括如下步骤：获取电池包中的各电芯以恒定电流充电的充电曲线；在充电曲线的充电平台初期选取第一特征电压，在充电平台末期选取第二特征电压；计算任意两个单体电芯充电达到第一特征电压的第一偏移容量，以及达到第二特征电压的第二偏移容量；根据第一偏移容量和第二偏移容量的差异确定所述任意两个单体电芯的相对健康状态。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的动力电池故障检测方法，通过对比特征电压充电容量差异计算得到任意两个单体电芯的相对健康状态，避免直接估算电芯SOC、SOH不准的问题，直接横向对比从而快速查找全部电芯中的短板电芯，能够在电芯仍可正常工作的情况下提前发现问题，有效预警，提前维护。上述方法实现简单、数据处理量小、效率高。本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种动力电池故障检测系统，包括：充电曲线选取模块，用于获取电池包中的各电芯以恒定电流充电的充电曲线；特征电压选取模块，用于在充电曲线的充电平台初期选取第一特征电压，在充电平台末期选取第二特征电压；偏移容量计算模块，用于计算任意两个单体电芯充电达到第一特征电压的第一偏移容量，以及达到第二特征电压的第二偏移容量；健康状态确定模块，用于根据第一偏移容量和第二偏移容量的差异确定所述任意两个单体电芯的相对健康状态。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的动力电池故障检测系统，通过对比特征电压充电容量差异计算得到任意两个单体电芯的相对健康状态，避免直接估算电芯SOC、SOH不准的问题，直接横向对比从而快速查找全部电芯中的短板电芯，能够在电芯仍可正常工作的情况下提前发现问题，有效预警，提前维护。上述方法实现简单、数据处理量小、效率高。本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种电动车辆，包括上述技术方案所述的动力电池故障检测系统。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的电动车辆，通过采用上述技术方案所述的动力电池故障检测系统能够在电芯仍可正常工作的情况下提前发现问题，有效预警，提前维护。附图说明图1为本专利技术实施例提供的动力电池故障检测方法的示意性流程图；图2为本专利技术一实施例中同规格LFP电芯不同SOC状态串联充电曲线图；图3为本专利技术一实施例中同规格LFP电芯不同SOH状态串联充电曲线图；图4为本专利技术一实施例中同规格LFP电芯不同SOH状态串联充电曲线图；图5为本专利技术一实施例中同规格NCM电芯不同SOC状态串联充电曲线图；图6为本专利技术实施例提供的动力电池故障检测系统的示意性结构框图；图7为本专利技术实施例提供的电动车辆示意性结构框图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。经研究发现随着电芯的使用次数不断增加，单体电芯之间的差异会逐渐放大。但是整车运行过程中，电芯实际放电情况复杂，也很难实现满充满放，单电芯的健康状况很难跟踪。如果能够对单体电芯运行状况进行实时跟踪评估，提早发现出现问题端倪的单体电芯，及时采取对应的维护措施，既可以降低车辆在运行中出问题带来的售后成本，也能够改善口碑，提高客户满意度。因此，本专利技术采用对电池包的单体电芯的运行状况进行实时跟踪评估，快速查找全部电芯中的短板电芯，效率高，实现提前发现问题，提前维护。电池健康状态(StateofHealth，SOH)，是指在一定条件下，电池所能充入或放出电量与电池标称容量的百分比。随着电池的使用，电池在不断老化，SOH逐渐降低。GB/T中规定，当动力电池的容量能力下降到80％时，即SOH小于80％时，就应该更换电池。电池健康状态SOH可用于评价单体电芯的健康状态。单体电芯剩余电量(StateofCharge，SOC)，是指电芯剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。同等条件下，充电过程中单体电芯SOC偏高的电芯，会首先到达充电截止电压；放电过程中单体电芯SOC偏低的电芯，会首先达到放电截止电压。因此，单体电芯剩余电量SOC的一致性严重影响动力电池系统性能发挥。电池健康状态SOH的估算方法有直接放电法、内阻法、电化学阻抗分析和模型法等。以上方法由于测试时间长、需要离线测试、内阻测试困难、需要做大量的数据采集与分析、算法实现复杂、建模复杂困难等原因，很难实时在线估算电芯的健康状态。单体电芯剩余电量SOC的估算方法包括开路电压法和压差法。开路电压法需要长时间零负载静置，实际车辆运行中很难达到合适的条件。现阶段能使用的仅仅是在车辆启动上电时的开路电压整体电池包SOC校正。此外，对于电压平台范围较宽的电芯，如磷酸铁锂电池，开路电压不能很准确的反馈电池SOC信息。压差法为通过BMS系统实时监控单体电芯电压，当电芯之间压差达到预警值后实现报警。这种方法有一定的效果，但是由于动力电池系统中充放电末端压差相对平台期压差更大，采用同一标准进行报警，只能放宽报警范围，以避免误报。因此只能放电末端发现问题，对于电动汽车日常使用中的浅放则无能为力。电动汽车实际运行情况复杂多变，充电过程相对较为稳定，因此，本专利技术实施例对监控数据的分析选择在充电阶段进行。不同健康状态的电芯呈现出不同的充电曲线。因电动汽车动力电池包的电芯充电是串联进行(并联电芯共同视为同一个电池串)，各电芯充电电量基本相同，故其在充电阶段单体电芯达到相同电压的时间不一致。结合充电平台初期不同单体电芯达到同一电压时间上的差异和充电电流，可计算二者之间的偏移容量△H。由于平台区电压变化缓慢，计算误差较大，因此，常选用在充电起始阶段或充电末端。将平台前及平台后二者电量之间的差异分别记为△H1和△H2。根据理论上的推导可知，容量未衰减的电芯(SOH一致性好)，△H1≈△H2(判断标准依不同电池体系略有差异，如LiFePO4体系中，|△H1-△H2|/|△H1+△H2|<10％)，|△H1+△H2|/2或者近似使用△H2表明电芯之间SOC偏移量的差异。容量发生衰减的电芯(SOH偏低)，表现为电压充高放低，|△H1-△H2|/2能半定量表征单体电芯之间SOH的差异。整车控制策略中，当单体电芯达到下限电压后即开始限制车辆运行，通常SOC偏移值较大或者容量衰减较大的电芯优先达到下限电压。因此，本专利技术实现方案是以车辆实际运行数据中的充电数据为基础，调查电芯之间△H1与△H2的差异，评估单体电芯的健康状态，在车辆故障发生之前找出问题电芯，实现提前预警，提前维护。图1为本专利技术实施例提供的动力电池故障检测方法的示意性流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取电池包中的各电芯以恒定电流充电的充电曲线；在充电曲线的充电平台初期选取第一特征电压，在充电平台末期选取第二特征电压；计算任意两个单体电芯充电达到第一特征电压的第一偏移容量，以及达到第二特征电压的第二偏移容量；根据第一偏移容量和第二偏移容量的差异确定所述任意两个单体电芯的相对健康状态。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取电池包中的各电芯以恒定电流充电的充电曲线；在充电曲线的充电平台初期选取第一特征电压，在充电平台末期选取第二特征电压；计算任意两个单体电芯充电达到第一特征电压的第一偏移容量，以及达到第二特征电压的第二偏移容量；根据第一偏移容量和第二偏移容量的差异确定所述任意两个单体电芯的相对健康状态。2.根据权利要求1所述的动力电池故障检测方法，其特征在于，当第一偏移容量和第二偏移容量的差异小于预设值时，根据第一偏移容量和第二偏移容量计算所述任意两个单体电芯的SOC偏移量，或者根据第二偏移容量计算SOC偏移量计算所述任意两个单体电芯的SOC偏移量，根据所述SOC偏移量确定所述任意两个单体电芯的相对健康状态。3.根据权利要求2所述的动力电池故障检测方法，其特征在于，所述SOC偏移量为第一偏移容量与第二偏移容量和值绝度值除以2，或者为第二偏移容量。4.根据权利要求1所述的动力电池故障检测方法，其特征在于，当第一偏移容量和第二偏移容量的差异大于预设值，根据第一偏移容量和第二偏移容量计算所述任意两个单体电芯的SOH衰减量，根据所述SOH衰减量确定所述任意两个单体电芯的相对健康状态。5.根据权利要求4所述的动力电池故障检测方法，其特征在于，所述SOH衰减量为第一偏移容量与第二偏移容量的差值绝对值除以2。6.根据权利要求2至5任一项所述的动力电池故障检测方法，其特征在于，所述第一偏移容量和第二偏移容量的差异为第一偏移容量和第二偏移容量的差值绝对值与第一偏移容量和第二偏移容量的和值绝对值的比值。7.一种动力电池故障检测系统，其特征在于，包括：充电曲线选取模块，用于获取电池包中的各电芯以恒定电流充电的充电曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，尹景云，李春小，高超，于静美，顾辉，
申请(专利权)人：常州普莱德新能源电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32