一种基于动态阈值的锂离子电池内部微短路检测方法技术

本发明专利技术涉及新能源汽车动力电池故障诊断领域，具体公开了基于动态阈值的锂离子电池内部微短路检测方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态阈值的锂离子电池内部微短路检测方法


[0001]本专利技术主要涉及新能源汽车动力电池故障诊断领域，具体是一种基于动态阈值的锂离子电池内部微短路检测方法
。

技术介绍

[0002]随着化石能源的日渐枯竭和环境问题的日益突出，电动汽车在全球范围内快速发展，锂离子电池凭借其能量密度高
、
循环寿命长以及低成本等优势被广泛应用于电动汽车及储能系统上，锂离子动力电池作为新能源汽车的核心部件，其安全性一直受到广泛关注
。
由于锂离子电池复杂
、
恶劣的工作环境，在使用过程中不可避免的会经历大倍率充放电
、
高低温充放电
、
过充过放和振动等现象，易引发内部微短路，逐步发展成热失控
。
因此为保障锂离子电池在使用过程中能够安全高效的运行，需要实时检测电池的外部可测信号，在电池发生热失控之前进行预警
。
然而，锂离子电池微短路具有潜在性和一定的潜伏期，同时不能直接测量
。
因此需要一种可以对电池内部微短路现象进行检测的方法
。
[0003]当前对于锂离子电池内部微短路现象的检测方法，可以通过比较电池当前时刻和之前时刻的电压
、
荷电状态
、
温度
、
温差和内阻等特征或者特征的组合进行判定
。
除了基于电热特性进行比较进行电池内部微短路检测的方法之外，还有基于模型的方法和基于机器学习的方法
。
>虽然内部微短路检测的研究已经取得一定成果，但仍然存在以下问题
。
[0004]1、
阈值的确定对于内部微短路检测方法十分重要，它的设置直接关系到内部微短路检测的准确性
。
内部微短路的阈值一般通过实验和仿真进行获得，获取较为困难
。
[0005]2、
基于模型的方法和基于机器学习的方法需要的计算要求较高，同时对于数据的要求较高，开发成本较高
。

技术实现思路

[0006]为解决目前技术的不足，本专利技术结合现有技术，从实际应用出发，提供一种基于动态阈值的锂离子电池内部微短路检测方法，该方法计算较为简单且阈值容易获取
。
本专利技术中的动态阈值随时间窗口的变化而改变，容易获得且可以适应因为时间数据维度不同而可能出现的误判；同时，结合电压斜率以判断锂离子电池是否已经出现内部微短路现象
。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于动态阈值的锂离子电池内部微短路检测方法，包括如下步骤：
[0009]S1、
对锂电池进行充放电测试，并实时记录电池的端电压数据；
[0010]S2、
根据实际应用场景中电池数据获取的频率选择时间窗口的大小；
[0011]S3、
建立动态阈值模型；
[0012]S4、
根据动态阈值模型计算对应时间窗口的阈值；
[0013]S5、
根据所选择的时间窗口计算每个循环稳态工况中对应的最大电压斜率；
[0014]S6、
最大电压斜率与动态阈值之间进行比较以判断电池是否发生内部微短路
。
[0015]进一步，
S2
中，当电池数据获取的频率为
n
秒每次时，可将时间窗口的大小设置为
n。
[0016]进一步，
S3
中，动态阈值模型为：
[0017][0018]其中，
U
t,i
第
i
时刻的端电压，
U
t,i
‑
a
为第
i
‑
a
时刻的端电压，
c
为锂离子电池的工作状态参数，
a
为
S2
中所选择的时间窗口，
U
t,i
+V
max
×
0.05
％代表第
i
时刻的测量值，即真实值
+
测量误差，其中测量误差为量程
×
设备精度，
V
max
代表电池充放电测试设备最大量程
。
[0019]进一步，
S5
中电压斜率可由下式进行计算：
[0020][0021]其中，
k
i
为电压斜率，
c
为锂离子电池的工作状态参数，通过引入电池工作状态参数
c
从而统一电压斜率方向，当充电和放电后静置阶段时电压缓慢上升，
c
取
‑1；当充电后静置阶段时电压缓慢下降，
c
取1；
T
i
为第
i
时刻，
T
i
‑
a
为第
i
‑
a
时刻；
[0022]进一步，步骤
S4
中所提到的最大电压斜率可以表达为：
[0023]f
k,max
＝
max(k1,k2,k3,
…
,k
n
‑1,k
n
)
ꢀꢀ
(3)
[0024]进一步，
S6
中，当锂离子电池的最大电压斜率超过此时对应的电压阈值，则已经出现了内部微短路现象
。
[0025]本专利技术所提出的锂离子电池检测方法可以根据选择的时间窗口计算动态阈值和电压斜率，通过比较动态阈值和电压斜率来判断锂离子电池是否已经出现内部微短路现象
。
[0026]对比现有技术，本专利技术的有益效果：
[0027]本专利技术提出了可以根据电池实验数据及采样频率来调整时间窗口，根据时间窗口来确定动态阈值和间隔时间窗口时刻的电压斜率，从中选取最大电压斜率并与阈值进行比较从而判断电池是否已经出现了内部微短路现象
。
相比于传统方法，计算简单且阈值容易获取
。
附图说明
[0028]图1本为专利技术原理框图；
[0029]图2为时间窗口
a
＝
1s
内部微短路现象检测结果；
[0030]图3为时间窗口
a
＝
10s
内部微短路现象检测结果；
[0031]图4为时间窗口
a
＝
50s
内部微短路现象检测结果
。
具体实施方式
[0032]结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步说明
。
应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围
。
此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于动态阈值的锂离子电池内部微短路检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
对锂电池进行充放电测试，并实时记录电池的端电压数据；
S2、
根据实际应用场景中电池数据获取的频率选择时间窗口的大小；
S3、
建立动态阈值模型；
S4、
根据动态阈值模型计算对应时间窗口的阈值；
S5、
根据所选择的时间窗口计算每个循环稳态工况中对应的最大电压斜率；
S6、
最大电压斜率与动态阈值之间进行比较以判断电池是否发生内部微短路
。2.
根据权利要求1所述的一种基于动态阈值的锂离子电池内部微短路检测方法，其特征在于：
S2
中，当电池数据获取的频率为
n
秒每次时，可将时间窗口的大小设置为
n。。3.
根据权利要求1所述的一种基于动态阈值的锂离子电池内部微短路检测方法，其特征在于：动态阈值模型为：其中，
U
t,i
第
i
时刻的端电压，
U
t,i
‑
a
为第
i
‑
a
时刻的端电压，
c
为锂离子电池的工作状态参数，
a
为
S2
中所选择的时间窗口，
U
...

【专利技术属性】
技术研发人员：于全庆，李壮壮，李建明，汤爱华，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：