一种串联电池组的微小短路故障检测方法技术

本发明专利技术公开了一种串联电池组的微小短路故障检测方法，包括以下步骤：步骤一，建立微小短路故障电池模型，并获得模型公式；步骤二，优化锂电池状态方程和测量方程，确定检测策略方程，通过HEKF和安时积分法估计的SOC差的绝对值来检测微小故障，当绝对值大于等于决策阈值时，电池发生微小短路故障；步骤三，计算微小短路电阻和漏电流，通过短路电阻值的大小识别故障严重程度。本发明专利技术采用上述一种串联电池组的微小短路故障检测方法，通过模型得到短路阻值的方程，并对其进行估计，能够有效地识别短路故障，并且估计阻值，验证了HEKF方法对于车载锂电池组微小短路故障识别的有效性，能够解决微小短路故障不易检测的问题。微小短路故障不易检测的问题。微小短路故障不易检测的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种串联电池组的微小短路故障检测方法


[0001]本专利技术涉及短路故障检测
，尤其是涉及一种串联电池组的微小短路故障检测方法。

技术介绍

[0002]短路故障是一种常发生于电动汽车锂电池组中的电气故障，往往以热失控的表现形式出现，为了避免此类短路故障，微小短路故障的早期检测越来越受到关注，因为如果微小故障无法正确解决，故障会演变的无可挽回，造成损失。与短路故障不同，微小故障是通过将电池内部或外部的正极和负极以相对较大的电阻并联来实现的。微小短路故障隐藏在电池复杂的动态方程中，由于性能变化缓慢，不易被发现，这对车载故障诊断提出了巨大挑战。在实际应用中，微小短路故障在某些情况下很容易触发，例如：电池组暴露于湿气或灰尘，电池内部的制造缺陷等。
[0003]串联电池组的一节电池发生微小短路故障时，会导致电池组的工作电压低，很难被检测到，因为没有微小短路故障的电池也可能有类似的行为，例如老化。此外，故障电池组在微小短路故障期间的异常行为变化不大，这种变化很容易在动态工作条件下被淹没。因此，微小短路故障的检测是电动汽车电池管理系统面临的巨大挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种串联电池组的微小短路故障检测方法，解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种串联电池组的微小短路故障检测方法，包括以下步骤：步骤一，建立微小短路故障电池模型，并获得模型公式；步骤二，通过HEKF方法和安时积分法对电池的SOC进行估计：优化锂电池状态方程和测量方程，通过HEKF估计电池SOC，通过安时积分法估计电池SOC，确定检测策略方程，通过HEKF和安时积分法估计的SOC差的绝对值来检测微小故障，当绝对值大于等于决策阈值时，电池发生微小短路故障；步骤三，计算微小短路电阻和漏电流，通过短路电阻值的大小识别故障严重程度，电池短路电阻值小，立即保护电池。
[0005]优选的，步骤一中，建立一阶RC等效电路模型代表微小短路故障电池，并获得模型公式。
[0006]优选的，步骤二中，检测策略方程为：;其中，为安时积分法计算的SOC值，为HEKF算法估计的SOC值，为决策阈值，当绝对值大于等于决策阈值时，电池发生微小短路故障。
[0007]优选的，估算微小短路电阻：
;微小短路电阻通过等式估算，其中等效模型电路端电压，是流过电池的实际电流，是电流传感器测得的电流；漏电流用下式计算：;其中，为安时积分法计算的SOC值，为HEKF算法估计的SOC值，表示标称容量，表示采样间隔。
[0008]因此，本专利技术采用上述一种串联电池组的微小短路故障检测方法，具有以下有益效果：本专利技术采用的方法通过模型得到短路阻值的方程，并对其进行估计，能够有效地识别短路故障，并且估计阻值，验证了HEKF方法对于车载锂电池组微小短路故障识别的有效性，能够解决微小短路故障不易检测的问题。
[0009]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0010]图1为本专利技术一种串联电池组的微小短路故障检测方法的方法流程图；图2为本专利技术微小短路故障的电池故障模型图；图3为本专利技术DST循环工况下微小短路故障电流示意图；图4为本专利技术DST循环工况下微小短路故障电压示意图；图5为本专利技术10欧姆故障下故障电池与健康电池SOC估计值示意图；图6为本专利技术10欧姆故障下微小短路故障电阻估计值示意图；图7为本专利技术100欧姆故障下故障电池与健康电池SOC估计值示意图；图8为本专利技术100欧姆故障下微小短路故障电阻估计值示意图。
具体实施方式
[0011]以下通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0012]除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关
系也可能相应地改变。
[0013]实施例图1为本专利技术一种串联电池组的微小短路故障检测方法的方法流程图；图2为本专利技术微小短路故障的电池故障模型图；图3为本专利技术DST循环工况下微小短路故障电流示意图；图4为本专利技术DST循环工况下微小短路故障电压示意图；图5为本专利技术10欧姆故障下故障电池与健康电池SOC估计值示意图；图6为本专利技术10欧姆故障下微小短路故障电阻估计值示意图；图7为本专利技术100欧姆故障下故障电池与健康电池SOC估计值示意图；图8为本专利技术100欧姆故障下微小短路故障电阻估计值示意图。
[0014]如图1所示，本专利技术所述的一种串联电池组的微小短路故障检测方法，包括以下步骤：步骤一，建立一阶RC等效电路模型代表微小短路故障电池，并获得模型公式：;;其中，表示开路电压；表示欧姆电阻；表示极化电容的端电压；表示短路电阻；是流过电池的实际电流；是电流传感器测得的电流；是流经短路电阻的漏电流。
[0015]从公式可以看出，由于漏电流，故障电池的测量电流大于流过电池的负载电流。因此当微小短路故障发生时，在测量电流不准确的情况下，使用安时积分法准确计算电池SOC是不切实际的。
[0016]步骤二，通过HEKF方法和安时积分法对电池的SOC进行估计：优化锂电池状态方程和测量方程，通过HEKF估计电池SOC，通过安时积分法估计电池SOC，确定检测策略方程，通过HEKF和安时积分法估计的SOC差的绝对值来检测微小故障，当绝对值大于等于决策阈值时，电池发生微小短路故障。
[0017]HEKF方法具有反馈校正功能，可以根据测量的电压调整增益矩阵，以输出故障电池的相对准确的SOC。因此，这些选定电池的SOC分别通过安时积分法计算和HEKF法估计。
[0018]1、安时积分法；其中，表示安时积分法计算出的 SOC；是库仑效率；是标称容量； 是总采样时间；表示采样间隔。
[0019]2、HEKF估计SOC方法在传统的EKF算法中，考虑到泰勒展开舍去部分高阶项导致的截断误差会使估计
精度下降的问题，新方法采用扩维方法，将隐变量与状态变量一起放入状态空间方程中，提高了估计精度和可靠性，并且收敛性也有提高。
[0020]电池的电压动态方程可以由如下描述：；上式中，表示端电压；表示开路电压；表示极化电压； 表示欧姆电阻；表示流过电池的负载电流。
[0021]在电池等效电路模型中，极化电阻与极化电容的具体值无法在电池工作状态时直接测量获得；因此是采用激励响应分析方法来模拟锂离子电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串联电池组的微小短路故障检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，建立微小短路故障电池模型，并获得模型公式；步骤二，通过HEKF方法和安时积分法对电池的SOC进行估计：优化锂电池状态方程和测量方程，通过HEKF估计电池SOC，通过安时积分法估计电池SOC，确定检测策略方程，通过HEKF和安时积分法估计的SOC差的绝对值来检测微小故障，当绝对值大于等于决策阈值时，电池发生微小短路故障；步骤三，计算微小短路电阻和漏电流，通过短路电阻值的大小识别故障严重程度，电池短路电阻值小，立即保护电池。2.根据权利要求1所述的串联电池组的微小短路故障检测方法，其特征在于：步骤一中，建立一阶RC等...

【专利技术属性】
技术研发人员：文成林，王广豪，史永辉，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：