基于容量增量曲线的并联电池组短路故障诊断方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开基于容量增量曲线的并联电池组短路故障诊断方法及装置，包括构建一阶

【技术实现步骤摘要】
基于容量增量曲线的并联电池组短路故障诊断方法及装置


[0001]本专利技术涉及基于容量增量曲线的并联电池组短路故障诊断方法及装置，属于动力电池

。

技术介绍

[0002]为满足电动汽车对续航里程和最大功率的需求，动力电池包通常是由成百上千的单体电池串并联构成
。
当电池包中某一单体发生故障将会影响整个电池包的正常运行
。
为了确保车辆的安全性和可靠性，快速高效的电池故障诊断方法尤为重要
。
[0003]目前针对电池短路故障诊断研究集中于单体电池和串联电池组
。
现有技术中设计了电池内短路故障试验，并通过对电池的电特性及热特性分析进行内短路故障判断
。
但考虑到电池故障试验危险性高
、
耗时长以及电池故障的不可重复性，现在更多的是基于模型的方法进行短路故障诊断的研究
。
在单体电池故障，研究者通过等效电路模型，利用估计的短路电流
、
模型端电压等来提取故障特征，实现了对电池短路故障的诊断
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于容量增量曲线的并联电池组短路故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1
：构建一阶
RC
等效电路模型；
S2
：对电池进行混合动力脉冲测试，获得
S1
中构建的一阶
RC
等效电路模型参数，包括开路电压
、
欧姆内阻
、
极化参数；
S3
：构建单体电池仿真模型；
S4
：极化参数获取最优时间域筛选：极化参数包括极化内阻和极化电容，通过将不同时间域下获取的极化参数，输入至单体电池仿真模型中，比较不同时间域下仿真电压和实测电压的差值，选择差值最小的时间域作为最优时间域，此时对应的极化参数为最优极化参数；
S5
：构建并联电池组短路故障仿真模型：根据
S3
得出的单体电池仿真模型，及
S2
与
S4
获得的模型参数，构建并联电池组短路故障仿真模型并进行验证；
S6
：选择用于短路故障分析的特性曲线：基于
S5
构建的并联电池组短路故障仿真模型，对充电电压曲线和
IC
曲线分别进行短路故障特性分析，比较二者分析结果，选择
IC
曲线用于短路故障特性分析；
S7
：根据
S6
选出的
IC
曲线进行不同充电倍率下不同程度短路阻值电池的
IC
曲线分析和不同并联电池数电池组不同短路阻值下的
IC
曲线分析，得出充电倍率及并联电池数对短路故障下并联电池组
IC
曲线特征峰值的影响；
S8
：根据
S7
得出的充电倍率及并联电池数对短路故障下并联电池组
IC
曲线特征峰值的影响，通过对实际运行工况，包括实际充电倍率和实际充电电压区间统计，获取用于短路故障分析的特征峰和充电倍率；
S9
：对
S8
获取的特征峰进行故障诊断和融合故障诊断，最终得出并联电池组短路故障诊断方法
。2.
根据权利要求1所述的基于容量增量曲线的并联电池组短路故障诊断方法，其特征在于：所述
S1
的具体步骤如下：基于基尔霍夫定律，一阶
RC
等效电路模型的状态空间方程如下：式中，
R0表示欧姆内阻，
R1为极化电阻，
C1表示极化电容，
I
为负载电流，
U
表示电池端电压，
U
OCV
为开路电压，
U1表示极化电压，即
R1C1两端的电压
。3.
根据权利要求2所述的基于容量增量曲线的并联电池组短路故障诊断方法，其特征在于：所述
S2
的具体步骤如下：混合动力脉冲测试具体包括：对不同
SOC
下的电池进行充放电脉冲激励以及静置处理，以此获得不同
SOC
下电池特性参数；获取开路电压：在对电池进行恒流放电的过程，电池
SOC
会下降，之后对电池进行长时间静置处理，使得开路电压可以达到稳定状态，进而得到不同
SOC
与开路电压的对应数据；获取欧姆内阻：根据电流突变阶段获取欧姆内阻，所述电流突变阶段为，在混合动力脉冲测试中，电池突然受到放电脉冲激励，电压迅速从
U
A
下降到
U
B
，此时的欧姆内阻
R0计算公
式为：式中，
R0为欧姆阻抗，
U
A
为
A
点电压，
U
B
为
B
点电压；获取极化参数：混合动力脉冲测试中存在都可用于获取极化参数的零状态响应阶段和零输入响应阶段，由于电池的极化特性，端电压从
U
B
缓慢的下降到
U
C
，此时是
RC
回路的零状态响应阶段；对电路进行时域分析，可得到此阶段端电压
U
与时间
t
的函数关系如下：
U
＝
U
OCV
‑
IR0‑
IR1[1
‑
exp(
‑
t/t)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
式中，
t
为时间常数
(t
＝
R1C1)。4.
根据权利要求3所述的基于容量增量曲线的并联电池组短路故障诊断方法，其特征在于：所述
S4
的具体步骤如下：选取不同温度下混合动力脉冲测试中放电阶段的不同时间域进行用于极化参数获取的时间域的筛选，在不同工况下进行仿真模型结果分析，与实际结果进行比较，筛选出差值最小的极化参数提取时间域为最优时间域，此时对应的极化参数为最优极化参数，从而构建单体电池的等效电路仿真模型
。5.
根据权利要求4所述的基于容量增量曲线的并联电池组短路故障诊断方法，其特征在于：所述
S5
的具体步骤如下：并联电池组短路故障仿真模型构建：基于搭建的单体电池仿真模型，将两个单体电池模型，根据电路的物理连接方式并联起来，搭建成并联电池组仿真模型；然后在并联电池组仿真模型的基础上直接添加短路电阻即可实现短路故障设置，同时在短路电阻连接处添加电流传感器，以便直接得到短路故障的漏电电流，以完成并联电池组短路故障模型构建；并联电池组短路故障仿真模型验证：分别在相同温度下相同放电
、
充电工况下进行不同短路阻值下并联电池组端电压仿真与实验结果对比，通过两者间的差值判定此模型精度是否满足电池组短路故障诊断的需求，差值越小，说明仿真模型精度越高，选择精确度最高的仿真模型用于电池组短路故障诊断
。6.
根据权利要求5所述的基于容量增量曲线的并联电池组短路故障诊断方法，其特征在于：所述
S6
的具体步骤如下：充电电压曲线分析：随着充电过程继续，电池电压逐渐升高，相较于正常的单体电池充电时长
t1，存在短路故障的电池需要更长的时间
t2才能到达充电截止电压，
Δ
t
12
为正常单体电池与短路故障电池充电至截止电压所用的时间差，由充电电流和充电时间差就可以计算出整个充...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵秀亮，王金志，赵明明，杨烨，周家宝，王丽梅，汪若尘，孙洪良，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：