一种预防性检测诊断电池包方法技术

本发明专利技术涉及一种预防性检测诊断电池包方法，主要包括以下步骤：对历史充电数据进行分析，计算某一具体SOC下的电压极差值变化率，然后利用箱型图对包含极差值变化率的数据集进行异常值分析，结合前一次的异常值分析结果判断本次诊断的检测结果。与现有技术相比，本发明专利技术方法是对历史数据进行分析，免拆解电池包，可线上线下采用；另外，本发明专利技术方法能够辨识到渐发性故障信号，提高电池系统的可靠性。

A method of preventive detection and diagnosis battery pack

【技术实现步骤摘要】
一种预防性检测诊断电池包方法
本专利技术涉及一种预防性检测诊断电池包方法，特别是线上线下免拆解的通过对历史运行数据进行研究分析从而进行电池包检测诊断的方法。
技术介绍
本专利技术与电池包的故障诊断方法有关，在车用动力电池
中，电池单体以串并联形式组合成组，从而提供足够的能量，但成组电池面临一个重大问题就是安全问题，一旦某一单体电池出现故障，很大可能会波及整个电池组，从而导致重大安全事故，因此需要对电池单体进行故障诊断，从而避免事故发生。目前市场上多数的BMS设定的故障阈值是恒定的，但随着动力电池循环使用次数的增加，电池的外特性也会随之发生改变，恒定的故障诊断阈值也可能会在电池老化后出现诊断不及时的情况。电池单体电压是电池单体外特性的直接体现，因此对电池单体电压的故障诊断是最为重要的，电池单体电压过高或者过低是最为明显的故障，正常情况下，这种情况是不应该发生的。当然，由于电池组在使用过程中逐渐老化，单体之间的不一致性以及各单体的荷电状态，各个单体电池的电压存在不一致性也是无法避免的，但是由于电池制造或者不一致性造成的电压差异在老化程度大体一致的情况下是有限的，因此若电压差过大时表明电池组存在发生故障的可能性。中国专利技术专利(专利号：CN103399282B，专利名称：电池单体故障诊断方法)，该专利通过比较单体电压与平均电压的差异大小判定电池故障，方法简单明了，但在判定是否为电池本身问题时仍需进行总内阻辨识，需调整电流以及一定的辨识时间，实际操作困难大，应用场景少。专利技术内容本专利技术的目的是基于电池充电数据，提出通过对历史运行数据电压极值差变化趋势进行检测诊断，提前辨识到渐发性故障信号，减少电池突发性故障带来的问题的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种一种预防性检测诊断电池包方法，其包含如下步骤：S1、对目标锂离子电池中所有单体电池的充电曲线，进行曲线处理，提取所有单体电池某一SOC值时的电压值，并记录电压极差值；当电压极差值集合个数大于2个时，记第i次充电曲线电压极值差的变化率为ki，记入初始数据集；S2、判断i-1次的诊断结果，若诊断结果为预警，进行S3，若诊断结果为正常，进行S4；S3、比较ki与ki-1的关系：若ki＜ki-1，则从初始数据集中剔除ki-1，进行S4，若ki>ki-1，输出最终诊断结果：故障；S4、箱型图判断初始数据集是否存在高异常值。若存在异常值，则进行S5；若不存在，判断是否存在低异常值，若存在低异常值，则进行S6；S5、高异常值判断。若高异常值是ki，则输出最终诊断结果：预警；若异常值非ki，则剔除此次异常值，更新初始数据集，输出最终诊断结果：正常；S6、删除低异常值，更新初始数据集，输出最终诊断结果：正常。其中所述步骤S1对目标锂离子电池中所有单体电池的实时充电曲线，进行曲线处理，提取所有单体电池的某一SOC值时的电压值，并记录电压极差值，当电压极差值集合个数大于2个时，记第i次充电曲线电压极值差的变化率为ki，记入初始数据集；具体步骤为：在电池包充电过程中记录满足某一SOC±X％条件的数据；由计算公式△Vi＝Vimax-Vimin计算得到极差值，当i>2时，由计算公式ki＝△Vi-△Vi-1计算得到极值差变化率，其中：△Vi为第i次充电曲线某一SOC下的电压极差值，Vimax为第i次充电曲线某一SOC下的电压最大值，Vimin为第i次充电曲线某一SOC下的电压最小值。其中所述X的取值范围为0.5％≤X≤1％。其中所述步骤S4箱型图判断初始数据集是否存在高异常值。若存在异常值高异常值，则进行S5；若不存在高异常值，判断是否存在低异常值，若存在异常值，则进行S6，若不存在，则输出最终诊断结果：正常，具体步骤为：将初始数据集输入后，利用箱型图进行异常值判断，其中高异常值阈值为Q3+1.5IQR计算得到，低异常值阈值为Q1-1.5IQR计算得到，其中，IQR＝Q3-Q1，其中Q3为上四分位数，即将初始数据集合从小到大排列，上四分之一分位数即第3(n+1)/4个数，Q1为下四分位数，即将初始数据集合从小到大排列，四分之一分位数即第(n+1)/4个数。其中所述目标锂离子电池包含磷酸铁锂电池和三元材料电池。其中所述电池包可以是由多个电芯先并联后再串联的电池包系统。其中：所述数据包括所有单体电池充电时某一SOC值的电压值。其中：所述某一SOC值可以是0-100％之间任一SOC值。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术方法线上线下都适用，不影响电池工作输入输出；2.不需要对电池进行测试获得任何参数，免拆解；3.在电池包全生命工作期间内，都可以实时实现对电池的安全性进行描述；4.检测诊断参数时电压极值差，易获取，计算能力需求低，同时计算结果有效；5.能够辨识到渐发性故障信号，可减少电池系统因突发性故障带来的经济、时间、人力等损失，提高电池系统的安全性。附图说明图1是本专利技术的流程图；图2是电压极值差的示意图；图3是磷酸铁锂电池电压极值差的变化情况；图4是箱型图充电诊断结果。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1所示，一种预防性检测诊断电池包方法，所述目标锂离子电池包含磷酸铁锂电池和三元材料电池；电池包可以是由多个电芯先并联后再串联的电池包系统。在电池包充电过程中记录满足SOC±X％条件的数据。数据包括所有单体电池的电压值等。X的取值范围为0.5％-1％。由计算公式ki＝△Vi-△Vi-1计算得到极值差变化率，其中：△Vi为第i次充电曲线某一SOC下的电压极差值，Vimax为第i次充电曲线某一SOC下的电压最大值，Vimin为第i次充电曲线某一SOC下的电压最小值。如图2所示：本文选用SOC为50％时的电压极值差，其中A为该次充电数据的Vimax，即选取电压最大的1号单体电压值，B为该次充电曲线的Vimin，即选取电压最小的5号单体电压值，A、B之间的电压差即为该次充电曲线在SOC为50％时的极值差，极值差变化率即为该次充电曲线的极值差与上次充电曲线的极值差的差值。将上述步骤得到的历史多个充电数据的极值差变化率初始数据集作为算法模型输入参量，利用箱型图进行异常值诊断，从而对电池包进行预防性检测诊断：将初始数据集合输入后，利用箱型图进行异常值判断，首先判断i-1次的诊断结果，若诊断结果为预警，比较ki与ki-1的关系：若ki>ki-1，输出最终诊断结果：故障，若ki＜ki-1，则从初始数据集中剔除ki-1，利用箱型图判断初始数据集是否存在高异常值。若存在高异常值，且高异常值是ki，则输出最终诊断结果：预警，若高异常值非ki，则剔除此次高异常值，更新初始数据集，输出最终诊断结果：正常。若不存在高异常值，判断是否存在低异常值，若存在低异常值，删除低异常值，更新初始数据集，输出最终诊断结果：正常。若不存在低异常值，输出最终诊断结果：正常。若i-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预防性检测诊断电池包方法，其特征在于：其包含如下步骤：/nS1、对目标锂离子电池中所有单体电池的充电曲线，进行曲线处理，提取所有单体电池某一SOC值时的电压值，并记录电压极差值；当电压极差值集合个数大于2个时，记第i次充电曲线电压极值差的变化率为k

【技术特征摘要】
1.一种预防性检测诊断电池包方法，其特征在于：其包含如下步骤：
S1、对目标锂离子电池中所有单体电池的充电曲线，进行曲线处理，提取所有单体电池某一SOC值时的电压值，并记录电压极差值；当电压极差值集合个数大于2个时，记第i次充电曲线电压极值差的变化率为ki，记入初始数据集；
S2、判断i-1次的诊断结果，若诊断结果为预警，进行S3，若诊断结果为正常，进行S4；
S3、比较ki与ki-1的关系：若ki＜ki-1，则从初始数据集中剔除ki-1，进行S4，若ki>ki-1，输出最终诊断结果:故障；
S4、箱型图判断初始数据集是否存在高异常值。若存在高异常值，则进行S5；若不存在，判断是否存在低异常值，若存在低异常值，则进行S6；
S5、高异常值判断。若高异常值是ki，则输出最终诊断结果:预警；若异常值非ki，则剔除此次异常值，更新初始数据集，输出最终诊断结果：正常；
S6、删除低异常值，更新初始数据集，输出最终诊断结果：正常。


2.如权利要求1所述的一种预防性检测诊断电池包方法，其特征在于：所述步骤S1对目标锂离子电池中所有单体电池的实时充电曲线，进行曲线处理，提取所有单体电池的某一SOC值时的电压值，并记录电压极差值，当电压极差值集合个数大于2个时，记第i次充电曲线电压极值差的变化率为ki，记入初始数据集；具体步骤为：在电池包充电过程中记录满足某一SOC±X％条件的数据；由计算公式△Vi＝Vimax-Vimin计算得到极差值，当i>2时，由计算公式ki＝△Vi-△Vi-1计算得到极值差变化率，其中：△Vi为第i次充电曲线某一SOC下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：严晓，刘双宇，王炯耿，李金泉，沈豪栋，刘中财，徐敏，黄碧雄，刘东，
申请(专利权)人：上海玫克生储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31