一种识别电池热失控的方法

技术领域

本发明涉及车用电力电池组技术领域，具体涉及一种识别电池热失控的方法。

背景技术

近年来，随着电动汽车的普及，电动汽车的电池安全问题得到越来越多的关注。电动汽车用动力电池，一般将大量单体电芯串并联组合，以用于满足市场电动汽车的电池容量和电压需求，为新能源车提供足够的动力和能量以满足其复杂的工况与里程的要求。然而，组合后的动力电池在使用过程中，任意一个模块的内部短路都有可能引发整个电池包的热失控，因而模块内部短路是电池包发生热失控的重要原因之一。中国专利公开号CN108711893A公开了一种动力电池热失控预警系统和方法，电池管理系统采集每个电池单体的电压、电量，所述电池管理系统输出报警信号至车内的报警单元。其主要是通过单体电压、电量判断热失控情况，但是实际中电池热失控还与电池内部短路、温度等其他因素有关，上述专利申请文件中的热失控预警方法考虑的因素不全面，容易导致错误的预警。

电池热失控的诱因主要可归为三种：机械滥用，电滥用，热滥用。电滥用主要是指过充电或过放电过程枝晶锂的生成，枝晶锂刺破隔膜，引起电池内短路引发热失控。电池热失控过程与电池的温度紧密相关，从低温到高温电池会经历如下过程：SEI膜的分解；电解液与负极的反应；隔膜熔化过程；正极的分解反应；电解质的分解反应；黏结剂分解及电解质燃烧反应等。此外，除温度外电池还伴随着内阻增大、电压波动、气体产生、压力增大等参数的变化，而这些参数的变化为电池热失控预警提供了依据。因此，对电池热失控进行预警应该综合考虑各方面影响因素，而现有技术仅仅对单一影响因素进行判断，热失控识别结果将不够准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术电池热失控识别方法的预警结果不够准确的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题的：一种识别电池热失控的方法，应用于具有若干个电池模块的电池模组，包括以下步骤：

步骤一：获取整车充电过程中运行监控数据并按时间、车辆编号进行排序；

步骤二：筛选处于恒流充电状态且电流值波动范围低于预设量的电池模块；

步骤三：获取上一步筛选出的电池模块的电压值变化，筛选电压异常降低的电池模块；

步骤四：从上一步筛选出的电池模块中筛选温升速率异常的电池模块；

步骤五：判断是否存在数据采集异常，若是，则摒弃该数据，若否，则进入步骤六；

步骤六：判断上一步筛选出的电池模块是否处于内短路状态，若否，则不进行热失控预警，若是，则判断电池模组最大压差是否超过预设压差，若否，则不进行热失控预警，若是，则存在内短路风险，进行热失控预警。

进一步地，所述运行监控数据包括时间、电流、电压及温度。

进一步地，所述步骤二包括：

筛选满足筛选条件的电池模块，所述筛选条件为当前电流值小于第一预设电流，且当前电流值与上一时刻电流值的差值的绝对值小于第二预设电流，且电池当前的充放电状态为充电状态。

更进一步地，所述第一预设电流的取值范围为-2～-1A，第二预设电流的取值范围为1～2A。

进一步地，所述步骤三包括：

获取步骤二筛选出的电池模块的电压值变化情况，筛选出各个电池模块当前时刻相较上一时刻电压的变化值低于预设电压量的电池模块，作为电压异常降低的电池模块。

进一步地，所述步骤四包括：

从步骤三筛选出的电池模块中筛选温升速率异常的电池模块，所述温升速率异常是电池模块的温感温度较上一时刻的平均温升速率超过预设的温升值。

进一步地，所述步骤五包括：

最高电压模块号减去最低电压模块号的绝对值不等于1，电压升高最多模块号减去电压降低最多模块号的绝对值不等于1，则被识别出的数据不存在数据采集异常，不存在数据采集异常的电池模块进入步骤六继续判断。

进一步地，所述步骤六中判断上一步筛选出的电池模块是否处于内短路状态，包括：

当前及之后若干个时刻内最小电压模块号始终为同一个，则该最小电压模块号对应的电池模块处于内短路状态。

更进一步地，所述步骤六中电池模组最大压差为：

当前各电池模块电压的中位数值减去当前电压下降最多的电池模块号对应的电池模块电压在持续若干个时刻内的电压最小值。

更进一步地，所述若干个时刻是5-10个时刻。

本发明的优点在于：本发明通过收集的整车充电过程中运行监控数据，及时筛选出电流波动小、电压异常降低、温升速率异常、内短路状态以及最大压差超限的电池，从而识别出充电过程内部短路故障，及时发出有效的风险预警，规避热失控事件发生，考虑的风险因素较为全面，热失控识别结果更加准确。

附图说明

图1为本发明实施例所公开的一种识别电池热失控的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种识别电池热失控的方法，应用于具有若干个电池模块的电池模组，包括以下步骤：

S1：在被评估时间段内，获取整车充电过程中运行监控数据并按时间、车辆编号进行排序；所述运行监控数据包括时间、电流、电压及温度等参数。运行监控数据先按时间排序再按车辆编号排序。

S2：筛选处于恒流充电状态且电流值波动范围低于预设量的电池模块；具体过程为：

筛选满足筛选条件的电池模块，所述筛选条件为当前电流值小于第一预设电流，且当前电流值与上一时刻电流值的差值的绝对值小于第二预设电流，且电池当前的充放电状态为充电状态。所述第一预设电流的取值范围为-2～-1A，第二预设电流的取值范围为1～2A。其中，通过电流值和电池状态来判断电池是否处于恒流充电阶段。

本实施例中，筛选条件公式化为

current<(-1)A and abs(current-current_last)<1A and vehicleStatus＝2

其中，current为当前电流值，current_last为上一时刻电流值，vehicleStatus为电池当前充放电状态，在BMS的上报值中获取，2代表充电状态。abs表示绝对值。

S3：获取上一步筛选出的电池模块的电压值变化，筛选电压异常降低的电池模块；具体过程为：

获取S2筛选出的电池模块的电压值变化情况，筛选出各个电池模块当前时刻相较上一时刻电压的变化值低于预设电压量的电池模块，作为电压异常降低的电池模块。预设电压量的取值范围为-25～-15mV。

本实施例中，上述过程可以用公式min(delta_single_volts)<(-20)mV进行表示，其中，delta_single_volts为各模块电压相较上一时刻电压的变化值。

S4：从上一步筛选出的电池模块中筛选温升速率异常的电池模块；具体过程为：

从S3筛选出的电池模块中筛选温升速率异常的电池模块，所述温升速率异常是电池模块的温感温度较上一时刻的平均温升速率超过预设的温升值。预设的温升值的取值范围为1～3℃/s。温升异常判断可以表示为以下公式

max(delta_single_temperatures)>2℃/s

其中，delta_single_temperatures为各温感温度较上一时刻的平均温升速率。

S5：判断是否存在数据采集异常，若是，则摒弃该数据，若否，则进入S6；具体过程为：

最高电压模块号减去最低电压模块号的绝对值不等于1，电压升高最多模块号减去电压降低最多模块号的绝对值不等于1，则被识别出的数据不存在数据采集异常，不存在数据采集异常的电池模块进入S6继续判断。数据不存在采集异常问题的判断可以用以公式代码进行表示

abs(max_volt_num-min_volt_num)！＝1

abs(max_delta_volt_num-min_delta_volt_num)！＝1

其中，max_volt_num为最高电压模块号，min_volt_num为最低电压模块号，max_delta_volt_num为电压升高最多模块号，min_delta_volt_num为电压降低最多模块号；！＝表示不等于abs表示绝对值。

S6：判断上一步筛选出的电池模块是否处于内短路状态，若否，则不进行热失控预警，若是，则判断电池模组最大压差是否超过预设压差，若否，则不进行热失控预警，若是，则存在内短路风险，进行热失控预警；具体过程为：

判断上一步筛选出的电池模块是否处于内短路状态，是指当前及之后5个时刻内最小电压模块号始终为同一个，则该最小电压模块号对应的电池模块处于内短路状态。

以上内短路状态判断结束以后，进行电池包最大压差判断，满足以下条件则说明电压降低幅度较大的模块存在很高的内短路风险，需要紧急处理：

当前各电池模块电压的中位数值减去当前电压下降最多的电池模块号对应的电池模块电压在持续若干个时刻内的电压最小值。所述若干个时刻是5-10个时刻。也即，

median_cellVoltages-min_delta_volt_volt_array>100mV

其中，median_cellVoltages为当前各模块电压的中位数值，min_delta_volt_volt_array为当前电压下降最多的模块号对应的模块电压在持续5个时刻内的电压最小值。

通过以上技术方案，本发明通过收集的整车充电过程中运行监控数据，及时筛选出电流波动小、电压异常降低、温升速率异常、内短路状态以及最大压差超限的电池，从而识别出充电过程内部短路故障，及时发出有效的风险预警，规避热失控事件发生，考虑的风险因素较为全面，热失控识别结果更加准确。本发明的方法适用于车联网或其他电池监控数据平台中电池内短路的识别，达到及时发现电池热失控迹象的目的。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。