【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体为一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法。
技术介绍
1、内短路故障是锂离子电池储能系统运行事故的最常见诱因，严重威胁安全生产。内短路故发生后，电池单体可能会快速升温并不可逆地发展为热失控。快速检测内短路故障，在热失控、热蔓延造成严重安全事故之前，及时清除故障隐患，是保障电池储能系统安全运行的重要手段。现有的电池内短路检测技术计算复杂度高，故障检测实时性受限难以满足故障检测实时性需求，且现有方法监测数据类型有限，实用性低。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：在确定疑似故障事件段后，从电压偏差、电压波形、温度波形三个维度，刻画内短路故障，基于wasserstein测度的内短路故障特征距离矩阵，通过检测三维空间稀疏特性，实现基于改进谱聚类的内短路故障单体检测兼顾了内短路故障检测的实时性与准确性要求。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：实时监测储能系统各电池单体电压、温度，计算基于复合滑动窗的电压和温度偏差量序列，确定疑似故障事件段起始点d与结束点q，实现疑似故障事件段识别；对待测m个电池单体，在疑似故障事件段内计算得到电压偏移特征序列s1，电压波形特征序列s2，温度波形特征序列s3；将事件段故障特征序列，综合标幺化得到s1，s2，s3，形成三维故障特征矩阵s，构建以wasserstein距离为测度，包含三维故障特征信息的w距离矩阵；构建d距离矩阵，计算各
4、作为本专利技术所述一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法的一种优选方案，其中：所述内短路故障特征属性包括，由于电极活化、快充、过充、过放、正常充放电循环中的电压尖峰都会导致电压、温度突变，且不同故障类型触发内短路故障，不同串并联形式电池模组的电压、温度特性存在差异，影响内短路故障的准确检测；提出内短路故障事件的三项特征，从三个维度刻画各自特征属性，提升检测准确性；
5、同模组疑似故障单体的相邻单体型号、工况以及充放电状态相同，受到内短路故障热蔓延影响，取所有m个同模组单体作为内短路故障检测对象，分别计算m个单体的三维特征序列；
6、所述电压偏移特征序列s1包括，将电池单体疑似故障事件段的电压u、温度t记为：
7、u＝{u(i)}
8、t＝{t(i)}，i＝1，2，…，q-d
9、计算：
10、gu＝{gu(i)}，i＝1，…，q-d，
11、定义电压偏差特征s1(i)＝gu(i)，以反映单体的电压突变特性。
12、作为本专利技术所述一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法的一种优选方案，其中：所述电压波形特征包括，定义电压波形特征为s2，内短路故障发生后相邻单体尚未受到热蔓延影响，使用相邻单体的电压波形相关性，辅助判断其故障状态，采用复合滑动窗口，事件段内第k个窗口的x单体电压uxk＝{uxk(i)}及相邻yj单体电压uyk＝{uyk(i)}，i＝k，…，k+la+ld，存在度量两序列趋势相关程度的波形相关系数rx，y(k)：
13、
14、其中，rx，y(k)∈[-1，1]，为k窗口uxk、uyk的无量纲相关系数；covxk，yk为协方差，δxk、δyk为方差，μxg(k)、μyg(k)为k窗口高斯均值，非故障情况下相关系数接近+1，即正相关；
15、在第i个窗口，计算x单体电压序列与其余m-1个相邻单体电压序列的相关系数均值，得x单体的电压波形特征s2(i)＝rx(i)，i＝1，2，…，q-d，rx(i)：
16、
17、其中，rx，yj(i)为x单体与yi单体的电压相关系数，rx(i)越小，表明i窗口中x单体与相邻单体的工况差距越大，共求得m个s2。
18、作为本专利技术所述一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法的一种优选方案，其中：所述温度波形特征包括，s1与s2刻画内短路过程中的突变特性，提取电池温度突变段及高温异常段的波形特征，定义温度波形特征s3，以刻画内短路演化特性；
19、得到温度偏移量序列gt＝{gt(i)}，反映电池温度在突变段的波形特征，为进一步反映高温保持阶段的温度特性，定义温度偏差值i(k)：
20、
21、其中，单体在第k个窗口的温度记为tk＝{tk(i)}，i＝k，…，k+la+ld；ts为环境温度，μtg(k)为k窗口内温度的高斯均值，0<i(k)<1，i(k)越接近1，越偏离环境温度，将第i个窗口的温度偏移量i(i)与温度偏差值点乘，获取温度波形特征序列s3(i)：
22、s3(i)＝gt(i)×i(i)
23、其中，温度波形特征序列s3(i)，i＝1，2，…，q-d。
24、作为本专利技术所述一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法的一种优选方案，其中：所述三维故障特征矩阵s包括，通过特征计算，分别得到m个单体的三组内短路故障特征s1，s2，s3，对各单体分别进行综合标幺化并更新为同类特征，标幺化后以s1，2，3表示，s1，s3为增益型特征，取值0-1且0为安全基准；s2为衰减型特征，取值0-1且1为安全基准，因此用1-s2将s2更新：
25、
26、为m个单体构建三维故障特征矩阵元素skj(i)为疑似故障事件段内，第k个单体的第j个故障特征序列，其长度为q-d；
27、
28、i＝1,2,…,q-d
29、其中，为第j个故障特征对应m×i维的故障特征矩阵，安全基准单体的编号赋为m，即smj为安全基准特征。
30、作为本专利技术所述一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法的一种优选方案，其中：所述距离矩阵包括，基于wasserstein测度定量描述各单体与安全基准的三维故障特征相似程度，wasserstein距离越大，表明两个序列的相似度越低，偏离安全基准的距离越大，存在故障的概率越高；
31、进行wasserstein距离计算时，将s11视为有q-d个站台的出发点，从内部第m个站台出发，到达sm1的第n(m，n＝1，…，q-d)个站台的距离为：
32、dmn＝|m-n|(m,n＝1,…,q-d)
33、为了运送定量的货物，设从s11上第m个站台运送质量为hmn的货物到sm1的第n个站台所做的功为hmn×dmn，考虑所有方案，最小总功除以货物总质量即为wasserstein距离，对应有目标函数为：
34、
35、约束条件：
36、hmn≥0
37、
38、
39、
40、解出hmn，对应单体与安全基准在电压偏差特征的wasserstein距离为：
41本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：所述内短路故障特征属性包括，由于电极活化、快充、过充、过放、正常充放电循环中的电压尖峰都会导致电压、温度突变，且不同故障类型触发内短路故障，不同串并联形式电池模组的电压、温度特性存在差异，影响内短路故障的准确检测；提出内短路故障事件的三项特征，从三个维度刻画各自特征属性，提升检测准确性；
3.如权利要求2所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：所述电压波形特征包括，定义电压波形特征为s2，内短路故障发生后相邻单体尚未受到热蔓延影响，使用相邻单体的电压波形相关性，辅助判断其故障状态，采用复合滑动窗口，事件段内第k个窗口的X单体电压UXk＝{uxk(i)}及相邻Yj单体电压UYk＝{uyk(i)}，i＝k，…，k+LA+LD，存在度量两序列趋势相关程度的波形相关系数rX，Y(k)：
4.如权利要求3所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：所述温度波形特征
5.如权利要求4所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：所述三维故障特征矩阵S包括，通过特征计算，分别得到M个单体的三组内短路故障特征s1，s2，s3，对各单体分别进行综合标幺化并更新为同类特征，标幺化后以s1，2，3表示，s1，s3为增益型特征，取值0-1且0为安全基准；s2为衰减型特征，取值0-1且1为安全基准，因此用1-S2将S2更新：
6.如权利要求5所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：所述距离矩阵包括，基于Wasserstein测度定量描述各单体与安全基准的三维故障特征相似程度，Wasserstein距离越大，表明两个序列的相似度越低，偏离安全基准的距离越大，存在故障的概率越高；
7.如权利要求6所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：所述基于改进谱聚类的故障检测包括，W距离矩阵中的三维故障特征，构成一个三维空间；第i个单体的故障信息，由在三维空间的坐标(Wi1，Wi2，Wi3)体现，距离安全基准越远的单体，故障概率越大，但故障单体的数目未知，仅凭距离信息无法识别无故障单体、多故障单体的情况；
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法的系统，其特征在于：所述系统包括，疑似故障事件段识别模块、故障特征计算模块、Wasserstein距离度量模块、内短路故障检测模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：所述内短路故障特征属性包括，由于电极活化、快充、过充、过放、正常充放电循环中的电压尖峰都会导致电压、温度突变，且不同故障类型触发内短路故障，不同串并联形式电池模组的电压、温度特性存在差异，影响内短路故障的准确检测；提出内短路故障事件的三项特征，从三个维度刻画各自特征属性，提升检测准确性；
3.如权利要求2所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：所述电压波形特征包括，定义电压波形特征为s2，内短路故障发生后相邻单体尚未受到热蔓延影响，使用相邻单体的电压波形相关性，辅助判断其故障状态，采用复合滑动窗口，事件段内第k个窗口的x单体电压uxk＝{uxk(i)}及相邻yj单体电压uyk＝{uyk(i)}，i＝k，…，k+la+ld，存在度量两序列趋势相关程度的波形相关系数rx，y(k)：
4.如权利要求3所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：所述温度波形特征包括，s1与s2刻画内短路过程中的突变特性，提取电池温度突变段及高温异常段的波形特征，定义温度波形特征s3，以刻画内短路演化特性；
5.如权利要求4所述的一种适用于电动自行车锂电池内短路故障检测方法，其特征在于：所述三维故障特征矩阵s包括，通过特征计算，分别得到m个单体的三组内短路故障特征s1，s2，s3，对各单体分别进行综合标幺化并更新为同类特征，标幺化后以s1，2，3表示，s1...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，周柯，陈卫东，韩帅，肖静，郭小璇，熊莉，吴宁，卢健斌，阮诗雅，龚文兰，吴晓锐，莫宇鸿，叶映泉，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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