一种动力电池热失控风险预警方法及预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种动力电池热失控风险预警方法及预警系统，该预警方法包括：获取各个时刻电池包内所有电池单体的单体电压；计算各个时刻第i个电池单体的单体电压增量Δu

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池热失控风险预警方法及预警系统


[0001]本专利技术属于动力电池监控领域，具体涉及一种动力电池热失控风险预警方法及预警系统。

技术介绍

[0002]为保障驾乘人员生命财产安全，强制性标准GB38031
‑
2020明确要求：电池包或系统在由于电池单体热失控引起热扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5分钟，应提供报警信号。而达成该标准要求的关键之一在于可靠的预警算法。
[0003]目前行业内已实施的主要方案包括：温度阈值方法、电压阈值方法、电芯壳体压力阈值方法、电池包内气压方法、电池包内气体成分或颗粒物浓度方法等。例如，CN110370984A公开的动力电池热失控预警方法，同时将电池温度偏移、荷电状态偏移(电压)，电池包内气体成分浓度及气压纳入监控，以提升预警方法的可靠性。CN109786872B公开的一种锂离子电池热失控预警系统及方法，主要通过超声波传感器分析电池包内气体特征进行热失控预警，同时结合温度阈值、电压阈值和烟雾信号进行预警信号分级。但通过分析大量的试验数据表明，使用电压、温度一次信号阈值或简单的横纵向比较进行预警，容易出现失效问题，需要对电池设计提出较高的要求。例如温度阈值监控，当电池温度传感器和热失控电芯间超过一定距离后，预警可能失效。
[0004]此外，目前市场上绝大多数的电动车电池包只配备了温度、电压、电流传感器；因此，针对市场存量电动车辆及梯次利用的电池包，需要根据具体的电池产品特征，重新开发或优化热失控预警算法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种动力电池热失控风险预警方法及预警系统，以有效预警动力电池热失控风险。
[0006]本专利技术所述的一种动力电池热失控风险预警方法，包括：
[0007]步骤一、获取各个时刻电池包内所有电池单体的单体电压。
[0008]步骤二、计算各个时刻第i个电池单体的单体电压增量Δu
i
；其中，i依次取1至M的所有整数，M表示电池包内的电池单体总数。
[0009]步骤三、确定各个时刻电池包的参考单体电压。
[0010]步骤四、确定各个时刻的实际参考单体电压增量Δu。
[0011]步骤五、利用公式：计算各个时刻第i个电池单体的单体电压增量比K
i
。
[0012]步骤六、设定第i个电池单体的计数次数H
i
的初始值为0，当所述单体电压增量比K
i
的绝对值大于预设的第一增量比阈值K
thr1
时，使第i个电池单体的计数次数H
i
累加1，并计算第i个电池单体的计数次数H
i
与预设数值x的比值，当满足条件一时，进行报警；其中，条件一为：所有电池单体中至少有一个电池单体的计数次数与预设数值x的比值大于预设的比值阈值。
[0013]本专利技术所述的另一种动力电池热失控风险预警方法，包括：
[0014]步骤一、获取各个时刻电池包内所有电池单体的单体电压。
[0015]步骤二、计算各个时刻第i个电池单体的单体电压增量Δu
i
；其中，i依次取1至M的所有整数，M表示电池包内的电池单体总数。
[0016]步骤三、确定各个时刻电池包的参考单体电压。
[0017]步骤四、确定各个时刻的实际参考单体电压增量Δu。
[0018]步骤五、利用公式：计算各个时刻第i个电池单体的单体电压增量比K
i
。
[0019]步骤六、设定第i个电池单体的计数次数H
i
的初始值为0，当所述单体电压增量比K
i
的绝对值大于预设的第一增量比阈值K
thr1
时，使第i个电池单体的计数次数H
i
累加1；当满足条件二时，进行报警；其中，条件二为：预设时间阈值T
thr
内所有电池单体中至少有一个电池单体的计数次数大于预设的次数阈值H
thr
。
[0020]优选的，所述步骤四确定各个时刻的实际参考单体电压增量Δu的具体方式为：计算各个时刻的参考单体电压增量，得到各个时刻的参考单体电压增量计算值；如果某个时刻的参考单体电压增量计算值等于0，则使该时刻的实际参考单体电压增量Δu等于预设的第一电压增量Δu
′
，或者等于前一时刻的实际参考单体电压增量；如果某个时刻的参考单体电压增量计算值不等于0，则使该时刻的实际参考单体电压增量Δu等于参考单体电压增量计算值；其中，该时刻与前一时刻的时间差等于单体电压采样周期。通过该处理方式可以避免单体电压增量比的计算结果出现无穷大的情况，避免计算结果出错。
[0021]优选的，所述参考单体电压为某个时刻电池包内所有电池单体的单体电压的截尾均值，即所述参考单体电压为某个时刻电池包内所有电池单体的单体电压去除最高单体电压、最低单体电压后的平均值。
[0022]优选的，所述参考单体电压为某个时刻电池包内所有电池单体的单体电压的中位数，即所述参考单体电压为某个时刻电池包内所有电池单体的单体电压按高低依次排序后，数列中间的单体电压(如果M为偶数，则取数列中间2个单体电压的平均值)。
[0023]需要说明的是，上述截尾均值、中位数，也可以用其他表征参考单体电压特征的方式代替，如众数、二分之一分位等。
[0024]优选的，所述步骤二中，在计算某个时刻第i个电池单体的单体电压增量Δu
i
后，还判断该时刻是否有电池单体的单体电压增量小于预设的第二电压增量Δu"的情况出现，如果有，则在以该时刻为起始时刻向前追溯第一预设时间窗口长度内和向后追溯第二预设时间窗口长度内执行步骤三至步骤六，如果没有，则继续执行步骤二；如果在第一预设时间窗口长度与第二预设时间窗口长度之和的时间内未进行报警，则返回执行步骤二；其中，Δu"<0。将某个时刻有电池单体的单体电压增量小于预设的第二电压增量Δu"的情况出现作为后续计算的触发条件，减少了计算量，节省了算力；通过向前追溯计算和向后追溯计算的方式，也避免了出现漏报的情况。
[0025]优选的，所述步骤一中，在获取某个时刻电池包内所有电池单体的单体电压后，执行如下步骤：
[0026]按照单体电压从低到高的顺序依次选择m个电池单体，计算各个时刻该m个电池单体的单体电压增量。
[0027]判断该时刻m个电池单体中是否有电池单体的单体电压增量小于预设的第二电压增量Δu"的情况出现，如果有，则在以该时刻为起始时刻向前追溯第一预设时间窗口长度内和向后追溯第二预设时间窗口长度内执行步骤二至步骤六，如果没有，则继续执行步骤一；如果在第一预设时间窗口长度与第二预设时间窗口长度之和的时间内未进行报警，则返回执行步骤一；其中，Δu"<0。一个电池包内通常有数十上百个电池单体，实时计算量较大，而热失控单体(内短路)通常是电压最低单体，为降低计算量，先只计算单体电压较低的m个电池单体的单体电压增量，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力电池热失控风险预警方法，其特征在于，包括：步骤一、获取各个时刻电池包内所有电池单体的单体电压；步骤二、计算各个时刻第i个电池单体的单体电压增量Δu
i
；其中，i依次取1至M的所有整数，M表示电池包内的电池单体总数；步骤三、确定各个时刻电池包的参考单体电压；步骤四、确定各个时刻的实际参考单体电压增量Δu；步骤五、利用公式：计算各个时刻第i个电池单体的单体电压增量比K
i
；步骤六、设定第i个电池单体的计数次数H
i
的初始值为0，当所述单体电压增量比K
i
的绝对值大于预设的第一增量比阈值K
thr1
时，使第i个电池单体的计数次数H
i
累加1，并计算第i个电池单体的计数次数H
i
与预设数值x的比值，当满足条件一时，进行报警；其中，条件一为：所有电池单体中至少有一个电池单体的计数次数与预设数值x的比值大于预设的比值阈值。2.一种动力电池热失控风险预警方法，其特征在于，包括：步骤一、获取各个时刻电池包内所有电池单体的单体电压；步骤二、计算各个时刻第i个电池单体的单体电压增量Δu
i
；其中，i依次取1至M的所有整数，M表示电池包内的电池单体总数；步骤三、确定各个时刻电池包的参考单体电压；步骤四、确定各个时刻的实际参考单体电压增量Δu；步骤五、利用公式：计算各个时刻第i个电池单体的单体电压增量比K
i
；步骤六、设定第i个电池单体的计数次数H
i
的初始值为0，当所述单体电压增量比K
i
的绝对值大于预设的第一增量比阈值K
thr1
时，使第i个电池单体的计数次数H
i
累加1；当满足条件二时，进行报警；其中，条件二为：预设时间阈值T
thr
内所有电池单体中至少有一个电池单体的计数次数大于预设的次数阈值H
thr
。3.根据权利要求1或2所述的动力电池热失控风险预警方法，其特征在于，所述步骤四确定各个时刻的实际参考单体电压增量Δu的具体方式为：计算各个时刻的参考单体电压增量，得到各个时刻的参考单体电压增量计算值；如果某个时刻的参考单体电压增量计算值等于0，则使该时刻的实际参考单体电压增量Δu等于预设的第一电压增量Δu
′
，或者等于前一时刻的实际参考单体电压增量；如果某个时刻的参考单体电压增量计算值不等于0，则使该时刻的实际参考单体电压增量Δu等于参考单体电压增量计算值；其中，该时刻与前一时刻的时间差等于单体电压采样周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐舰波，万红兵，王钢，蒲江，郭祥文，吴正国，梁友，
申请(专利权)人：重庆长安新能源汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：