一种电池系统故障诊断方法技术方案

一种电池系统故障诊断方法，其包括：S1.建立健康状态下电池等效电路模型，并进行参数辨识；S2.分别获取各单体电池及等效电路模型的频率响应；S3.通过所述电池等效电路模型和各电池单体频率响应值及动态阈值诊断所述实际电池系统中各电池单体是否发生故障；S4.通过所述等效电路模型建立故障模型，利用多故障模型技术判断故障类型。本发明专利技术解决了传统电池系统故障诊断方法中存在的应用范围窄及判断不准确的问题。

A fault diagnosis method of battery system

【技术实现步骤摘要】
一种电池系统故障诊断方法
本专利技术属于电池
，特别是涉及一种电池系统故障诊断方法。
技术介绍
电新能源电动汽车具有低噪声、几乎零排放的优点，是解决能源短缺、环境污染问题的重要途径。动力电池是电动汽车的重要组成部分，在很大程度上决定了电动汽车的性能。锂离子电池具有电压高、能量高和无记忆性等特点，其组成的电池组广泛应用于电动汽车和储能等系统。由于电池自身安全问题导致车辆事故屡见不鲜，针对锂离子电池安全事故频发问题，电池故障诊断在电动汽车的发展过程中得到越来越多的关注。已有的电池故障诊断方法存在一定缺陷，如在基于模型的故障诊断方法中，应用观测器的故障诊断技术适用于很少或者没有测量噪声的电池系统中，应用范围窄。此外，当前的电池故障诊断大都是用固定阈值对残差进行评估，存在一些不确定因素的影响，如检测电路对电池的影响等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电池系统故障诊断方法，解决了现有技术中应用范围窄及判断不准确的问题。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现：本专利技术提供一种电池系统故障诊断方法，包括：S1：建立健康状态下电池等效电路模型，并进行参数辨识；S2：分别获取所述参数辨识后的等效电路模型及电池系统中各电池单体的频率响应；S3：通过等效电路模型和各电池单体频率响应值及动态阈值诊断所述实际电池系统中各电池单体是否发生故障；S4：通过所述等效电路模型建立故障模型，利用多故障模型技术判断故障类型。在本专利技术的一个实施例中，所述电池系统包括多个电池。在本专利技术的一个实施例中，所述等效电路模型中包括电荷扩散引起的电容、电荷转移引起的电容、表示电池欧姆内阻、电荷扩散引起的电阻以及电荷转移引起的电阻。在本专利技术的一个实施例中，步骤S2包含以下步骤：S21：用电流激励所述等效电路模型及实际电池系统；S22：获取电池等效电路模型的端电压及实际电池系统各单体电池的端电压；S23：将所获取的端电压进行傅里叶变换，得到等效电路模型及实际电池系统各单体电池的频率响应值。在本专利技术的一个实施例中，所述电流为正弦电流。在本专利技术的一个实施例中，步骤S3中包括以下步骤：S31：通过对所述等效电路模型和实际电池系统各单体电池的频率响应值建立幅值平方相干函数；S32：获取动态阈值；S33：若幅值平方相干函数值小于等于所述动态阈值，则电池系统中对应的电池单体发生故障。在本专利技术的一个实施例中，步骤S4中包括以下步骤：S41：根据所述等效电路模型建立多故障模型；S42：通过多故障模型技术来确定故障类型。在本专利技术的一个实施例中，所述故障模型是利用等效电路模型在电池发生故障状况下进行参数辨识获得。在本专利技术的一个实施例中，所述故障类型包括过充、过放及电池内部短路。在本专利技术的一个实施例中，所述故障模型是利用所述等效电路模型在电池发生故障状况下进行参数辨识获得。本专利技术提供一种电池系统故障诊断系统，包括：至少一电池；电池管理系统，连接所述电池，用以对所述电池进行故障诊断；其中，所述电池管理系统建立电池等效电路模型，并进行参数辨识；其中，所述电池管理系统进行参数辨识后，获取所述等效电路模型及实际电池系统各单体电池的频率响应值；其中，所述电池管理系统通过所述等效电路模型及实际电池系统各单体电池的频率响应值所述实际电池系统是否发生故障；其中，所述电池管理系统利用所述等效电池电路模型建立多故障模型，以判断故障类型。本专利技术的一种电池故障诊断方法，包括了故障模型的建立、动态阈值的确认，使得电池故障诊断快速、精确、电池使用安全性能大大提高。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施的示意图；图2为本专利技术实施的流程图；图3电池二阶RC等效电路模型；图4为锂离子OCV-SOC图；图5多模型残差的产生和概率估计；图6为电池系统故障诊断系统的示意图。组件标号：100-电池系统故障诊断系统，200-电池管理装置，201-电流传感器，202-电压传感器，203-上位机，300-电池系统，400-等效电路模型，401-开路电压，402-电荷扩散引起的电阻，403-电荷转移引起的电阻，404-电池欧姆内阻,405-电荷扩散引起的电容，406-电荷转移引起的电容，407-电流，500-SOC-OCV曲线,600-多故障模型技术。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术公开了一种电池系统故障诊断方法，包括在不同故障条件下辨识电池等效电路模型参数，获得电池的故障类型，以进行排查及修复，从而使得整个电池系统效率提高。本专利技术包括故障模型的建立，动态阈值的确定，整体使得故障诊断快速、精确、电池使用安全性能提高。请参阅图1-2所示，在本实施例中，所述电池系统诊断方法至少包括以下步骤：建立健康状态下电池等效电路模型400，并进行参数辨识(步骤S1)；进行参数辨识后，分别获取所述参数辨识后的等效电路模型及电池系统中各电池单体的频率响应值(步骤S2)；通过所述等效电路模型和各电池单体频率响应值及动态阈值诊断所述实际电池系统中各电池单体是否发生故障(步骤S3)；通过所述等效电路模型400建立故障模型500，利用多故障模型技术600判断故障类型(步骤S4)。请参阅图1-3所示，在本实施例中，首先建立健康状态下电池等效电路模型400，并进行参数辨识，更进一步的，通过参数辨识来获取电荷扩散引起的电容405、电荷转移引起的电容406、电池欧姆内阻404、电荷扩散引起的电阻402以及电荷转移引起的电阻403。其次进行参数辨识后分别获取所述参数辨识后的等效电路模型及电池系统中各电池单体的频率响应值，其中此步骤中具体包括以下步骤：用电流激励所述等效电路模型400及实际电池系统，其中所使用电流可为正弦电流；获取等效电路模型的端电压及实际电池系统各单体电池的端电压；将所述的端电压进行傅里叶变换，得到等效电路模型及实际电池系统各单体电池的频率响应值。再者通过所述等效电路模型和各电池单体频率响应值及动态阈值诊断所述实际电池系统中各电池单体是否发生故障，更进一步地，这一步骤具体包括：通过对所述等效电路模型和实际电池系统各单体电池的频率响应值建立幅值平方相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池系统故障诊断方法，其特征在于，包括：/n建立健康状态下电池等效电路模型，并进行参数辨识；/n分别获取所述参数辨识后的等效电路模型及电池系统中各电池单体的频率响应；/n通过所述等效电路模型和各电池单体频率响应值及动态阈值诊断所述实际电池系统中各电池单体是否发生故障；/n通过所述等效电路模型建立故障模型，利用多故障模型技术判断故障类型。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池系统故障诊断方法，其特征在于，包括：
建立健康状态下电池等效电路模型，并进行参数辨识；
分别获取所述参数辨识后的等效电路模型及电池系统中各电池单体的频率响应；
通过所述等效电路模型和各电池单体频率响应值及动态阈值诊断所述实际电池系统中各电池单体是否发生故障；
通过所述等效电路模型建立故障模型，利用多故障模型技术判断故障类型。


2.根据权利要求1所述的一种电池系统故障诊断方法，其特征在于，所述电池系统包括多个电池。


3.根据权利要求1所述的一种电池系统故障诊断方法，其特征在于，所述等效电路模型中包括电荷扩散引起的电容、电荷转移引起的电容、电池欧姆内阻、电荷扩散引起的电阻及电荷转移引起的电阻。


4.根据权利要求1所述的一种电池系统故障诊断方法，其特征在于，在获取所述等效电路模型及实际电池系统中各单体电池的频率响应值包括以下步骤：
用电流激励所述等效电路模型及实际电池系统；
获取等效电路模型的端电压及实际电池系统各单体电池的端电压；
将所获取的端电压进行傅里叶变换，得到等效电路模型及实际电池系统各单体电池的频率响应值。


5.根据权利要求1所述的一种电池系统故障诊断方法，其特征在于，所述电流为正弦电流。


6.根据权利要求1所述的一种电池系统故障诊断方法，其特征在于，所述通过所述等效电路模型和实际电池系统各单体电池的频率响应值及...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘征宇，刘项，姚利阳，杨昆，汪浩，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34