一种基于均衡电量量化电池微短路的方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于均衡电量量化电池微短路的方法及系统，该方法首先标记两次相邻均衡开始时电压都为最低的电池，研究电池组拓扑结构和均衡方案计算每个电池的均衡电量，依靠均衡电量计算标记电池的泄漏电流和短路电阻数据集，再通过3σ法则定位异常老化电池，并剔除其数据，再将剩余数据进行平均得到I

【技术实现步骤摘要】
一种基于均衡电量量化电池微短路的方法及系统


[0001]本专利技术属于动力锂电池故障诊断
，具体涉及一种在电池充电结束后计算均衡电量，基于均衡电量量化电池微短路的方法及系统。

技术介绍

[0002]在新能源汽车市场占有率提高以及电动汽车数量快速增长的同时，动力锂电池安全事故也频繁发生，严重威胁人们的生命财产安全，电池安全问题已成为制约电动汽车发展的瓶颈问题。通过分析发现，电动车起火事故通常是由电池单体使用过程中出现的内外部故障引发热失控导致。在热失控发生前越早准确识别出异常电池单体并进行处置，能有效地避免电池安全事故，对于挽救生命和预防财产损失具有重大意义。
[0003]目前内短路电池在临界值准确判断、量化短路严重程度依旧是控制电池安全问题的研究难点，一方面锂离子电池装车运行后，考虑到成本只采集到电芯电压和温度信号，信号比较单一；另一方面，BMS都有均衡系统来消除电池间的不一致性，这样会让微短路电池的故障信息隐匿，加大检测难度。
[0004]现有的一些技术来考虑均衡定量检测微短路的方案，都是通过考虑计算均衡电量来补偿原有的方法来实现故障检测。如通过研究剩余充电容量(RCC)和均衡电量(EEQ)之间的关系,计算充电结束后均衡所产生的电量来修正RCC,再通过两次RCC的差值来得到漏电流和短路电阻，最后定量分析是否发生内路，和内短路的严重程度。还有研究了EEQ与SOC差异之间的关系，过均衡电量修正SOC,对传统的基于SOC差分的ISC检测方法进行EEQ补偿达到故障检测。微短路的判定对定量计算的精度要求很高，上述方法需要人工干预，量化微短路的误差较大，实际效果不够理想。

技术实现思路

[0005]鉴于此，有必要提供一种既考虑电池均衡而且判断周期短，识别更为准确的量化电池微短路检测方法。
[0006]本专利技术基于均衡电量量化电池微短路的方法，该方法首先标记两次相邻均衡开始时电压都为最低的电池，研究电池组拓扑结构和均衡方案计算每个电池的均衡电量，依靠均衡电量计算标记电池的泄漏电流和短路电阻数据集，再通过3σ法则定位异常老化电池，并剔除其数据，再将剩余数据进行平均得到I
MSC
、R
MSC
，最后判定标定电池的故障严重程度并提前做出安全预警；本专利技术具体包括以下步骤：一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，包括获取所有单体电池数据和均衡策略，并标定可能存在内短路的故障电池；根据均衡策略计算n次所有电池的均衡电量、泄漏电流以及短路内阻数据；由泄漏电阻和短路电阻数据，利用3σ法则定位异常老化电池，并剔除其数据得到标记电池的泄漏电流数据和短路电阻；判断标记电池的严重程度，并进行安全预警。
[0007]在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，单体电池数据包括电池充电电压数据,电池均衡时的电压数据，发生均衡的电池和均衡发生和截止的时刻。
[0008]在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，从BMS系统获取电池的均衡策略，包括电池的拓扑结构和均衡方案；两次相邻均衡n
‑
1和n次开始时电压都为最低的电池为可能存在内短路的故障电池。
[0009]在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，均衡电量根据电池均衡时两端电压和针对不同的电动汽车被动均衡的拓扑结构计算，设定均衡电阻为R时电池i发生均衡，均衡电流由公式获得，均衡电量由得到。
[0010]在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，泄漏电流计算公式为，其中为泄漏电流数据，为第N次均衡的均衡电量，为电池i第N
‑
1均衡结束时刻，为电池i第N次均衡结束时刻；电池的短路电阻，其中为短路电阻，为第N
‑
1均衡结束时刻至第N次均衡结束时刻标记电池的平均电压。
[0011]在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，基于定义：异常老化电池的第n次均衡电量会高于正常电池，泄漏电流数据大，短路电阻数据小；利用3σ法则定位异常老化的电池，公式如下：利用3σ法则定位异常老化的电池，公式如下：(3)
(4)其中、为漏电流和短路电阻数据的平均值，、为标准差，和为所有电池所计算的漏电流和短路电阻数据，为计算出短路电流数据的个数。
[0012]在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，对有效数据平均计算得到故障电池的泄漏电流和短路电阻计算公式如下：其中和为正常电池所计算的漏电流和短路电阻数据，为3σ法则去掉异常数据后的短路电流数据的总个数，和分别代表故障电池的短路电阻和泄漏电流。
[0013]在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，将计算的标定电池的泄漏电流和其额定容量进行比较，并根据比较结果一判定：当的比值小于等于1/10000时则认为没有发生短路；当的比值大于1/10000小于等于1/100则认定为电池发生了微短路；当的比值大于1/100时，电池被认定发生了较严重的内短路。
[0014]在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，计算出短路电阻，短路电阻值为比较结果二，将比较结果一和比较结果二进行联合验证，内短路程度和比较结果二成反比。
[0015]一种基于均衡电量量化电池微短路的系统，包括：第一模块：被配置为用于获取所有单体电池数据和均衡策略，并标定可能存在内短路的故障电池；第二模块：被配置为根据均衡策略计算n次所有电池的均衡电量、泄漏电流以及短路内阻数据；第三模块：被配置为根据泄漏电阻和短路电阻数据，利用3σ法则定位异常老化电池，并剔除其数据得到标记电池的泄漏电流数据和短路电阻；
第四模块：被配置为判断标记电池的严重程度，并进行安全预警。
[0016]本专利技术，可以准确计算微短路电池的I
MSC
和R
MSC
，减少短路电池的漏判和误判可以有效的提高电池故障诊断的准确性，对驾驶员的人身安全和车辆行驶安全有了更好的保障。
附图说明
[0017]图1是被动均衡拓扑结构图。
[0018]图2是基于均衡电量量化电池微短路的故障诊断流程图。
具体实施方式
[0019]下面将对本专利技术提供的定量分析电池故障的方法作进一步详细的说明。
[0020]本次专利技术提供的对输入电池信号进行故障检测和诊断的方法，包括以下具体几个步骤：S1，采集电池充电过程中的每个单体电池的数据，数据包括电池充电电压数据U1(t),电池均衡时的电压数据U2(t)，发生均衡的电池C
i
和均衡发生和截止的时刻T
i
。
[0021]S2，获取电池的均衡策略，主要包括电池的拓扑结构和均衡方案；标定两次相邻均衡开始时电压都为最低的电池，记两次均衡分别为n
‑
1和n次。
[0022]S3，计算第n次均衡所有电池的均衡电量步骤S3包括：S3.1，均衡电量主要根据电池均衡时两端电压U2(t)和针对不同的电动汽车被动均衡的拓扑结构所计算出来，例如均衡电阻为R时，此时电池i发生均衡，均衡拓扑图如图1所示，具体的均衡控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，其特征在于，包括获取所有单体电池数据和均衡策略，并标定可能存在内短路的故障电池；根据均衡策略计算n次所有电池的均衡电量、泄漏电流以及短路内阻数据；由泄漏电阻和短路电阻数据，利用3σ法则定位异常老化电池，并剔除其数据得到标记电池的泄漏电流数据和短路电阻；判断标记电池的严重程度，并进行安全预警。2.根据权利要求1所述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，其特征在于，单体电池数据包括电池充电电压数据,电池均衡时的电压数据，发生均衡的电池和均衡发生和截止的时刻。3.根据权利要求1所述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，其特征在于，从BMS系统获取电池的均衡策略，包括电池的拓扑结构和均衡方案；两次相邻均衡n
‑
1和n次开始时电压都为最低的电池为可能存在内短路的故障电池。4.根据权利要求1所述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，其特征在于，均衡电量根据电池均衡时两端电压和针对不同的电动汽车被动均衡的拓扑结构计算，设定均衡电阻为R时电池i发生均衡，均衡电流由公式获得，均衡电量由得到。5.根据权利要求1所述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，其特征在于，泄漏电流计算公式为，其中为泄漏电流数据，为第N次均衡的均衡电量，为电池i第N
‑
1均衡结束时刻，为电池i第N次均衡结束时刻；电池的短路电阻，其中为短路电阻，为第N
‑
1均衡结束时刻至第N次均衡结束时刻标记电池的平均电压。6.根据权利要求1所述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，其特征在于，基于定义：异常老化电池的第n次均衡电量会高于正常电池，泄漏电流数...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜久春，幸小宇，常春，李太宇，代林娜，苏广伟，张震，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：