一种基于均衡电量量化电池微短路的方法及系统

技术领域

本发明属于动力锂电池故障诊断技术领域，具体涉及一种在电池充电结束后计算均衡电量，基于均衡电量量化电池微短路的方法及系统。

背景技术

在新能源汽车市场占有率提高以及电动汽车数量快速增长的同时，动力锂电池安全事故也频繁发生，严重威胁人们的生命财产安全，电池安全问题已成为制约电动汽车发展的瓶颈问题。通过分析发现，电动车起火事故通常是由电池单体使用过程中出现的内外部故障引发热失控导致。在热失控发生前越早准确识别出异常电池单体并进行处置，能有效地避免电池安全事故，对于挽救生命和预防财产损失具有重大意义。

目前内短路电池在临界值准确判断、量化短路严重程度依旧是控制电池安全问题的研究难点，一方面锂离子电池装车运行后，考虑到成本只采集到电芯电压和温度信号，信号比较单一；另一方面，BMS都有均衡系统来消除电池间的不一致性，这样会让微短路电池的故障信息隐匿，加大检测难度。

现有的一些技术来考虑均衡定量检测微短路的方案，都是通过考虑计算均衡电量来补偿原有的方法来实现故障检测。如通过研究剩余充电容量(RCC)和均衡电量(EEQ)之间的关系,计算充电结束后均衡所产生的电量来修正RCC,再通过两次RCC的差值来得到漏电流和短路电阻，最后定量分析是否发生内路，和内短路的严重程度。还有研究了EEQ与SOC差异之间的关系，过均衡电量修正SOC,对传统的基于SOC差分的ISC检测方法进行EEQ补偿达到故障检测。微短路的判定对定量计算的精度要求很高，上述方法需要人工干预，量化微短路的误差较大，实际效果不够理想。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种既考虑电池均衡而且判断周期短，识别更为准确的量化电池微短路检测方法。

本发明基于均衡电量量化电池微短路的方法，该方法首先标记两次相邻均衡开始时电压都为最低的电池，研究电池组拓扑结构和均衡方案计算每个电池的均衡电量，依靠均衡电量计算标记电池的泄漏电流和短路电阻数据集，再通过3σ法则定位异常老化电池，并剔除其数据，再将剩余数据进行平均得到

一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，包括

获取所有单体电池数据和均衡策略，并标定可能存在内短路的故障电池；

根据均衡策略计算n次所有电池的均衡电量、泄漏电流以及短路内阻数据；

由泄漏电阻和短路电阻数据，利用3σ法则定位异常老化电池，并剔除其数据得到标记电池的泄漏电流数据和短路电阻；

判断标记电池的严重程度，并进行安全预警。

在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，单体电池数据包括电池充电 电压数据

在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，从BMS系统获取电池的均衡策略，包括电池的拓扑结构和均衡方案；两次相邻均衡n-1和n次开始时电压都为最低的电池为可能存在内短路的故障电池。

在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，均衡电量根据电池均衡时两 端电压

在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，

泄漏电流计算公式为

电池的短路电阻

在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，基于定义：

异常老化电池的第n次均衡电量会高于正常电池，泄漏电流

利用3σ法则定位异常老化的电池，公式如下：

其中

在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，对有效数据平均计算得到故障电池的泄漏电流和短路电阻计算公式如下：

其中

在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，将计算的标定电池的泄漏电流和其额定容量进行比较，并根据比较结果一判定：

当

当

当

在上述的一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，计算出短路电阻，短路电阻值为比较结果二，将比较结果一和比较结果二进行联合验证，内短路程度和比较结果二成反比。

一种基于均衡电量量化电池微短路的系统，包括：

第一模块：被配置为用于获取所有单体电池数据和均衡策略，并标定可能存在内短路的故障电池；

第二模块：被配置为根据均衡策略计算n次所有电池的均衡电量、泄漏电流以及短路内阻数据；

第三模块：被配置为根据泄漏电阻和短路电阻数据，利用3σ法则定位异常老化电池，并剔除其数据得到标记电池的泄漏电流数据和短路电阻；

第四模块：被配置为判断标记电池的严重程度，并进行安全预警。

本发明，可以准确计算微短路电池的

附图说明

图1是被动均衡拓扑结构图。

图2是基于均衡电量量化电池微短路的故障诊断流程图。

具体实施方式

下面将对本发明提供的定量分析电池故障的方法作进一步详细的说明。

本次发明提供的对输入电池信号进行故障检测和诊断的方法，包括以下具体几个步骤：

S1，采集电池充电过程中的每个单体电池的数据，数据包括电池充电电压数据

S2，获取电池的均衡策略，主要包括电池的拓扑结构和均衡方案；标定两次相邻均衡开始时电压都为最低的电池，记两次均衡分别为n-1和n次。

S3，计算第n次均衡所有电池的均衡电量步骤S3包括：

S3.1，均衡电量主要根据电池均衡时两端电压

(1)均衡仅在充电结束后开启

(2)根据电池的电压差来控制均衡的开启时间，即电池电压与最小电压电池的差值大于0.02V时开启均衡。

(3)当电池之间的电压差小于0.01V或者均衡时长超过四小时，均衡停止。

通过分析均衡的拓扑结构，发生均衡时电池的均衡电流和均衡电量由以下公式得到：

其中，

S4，依据均衡电流计算泄漏电流和短路内阻数据的步骤S4包括：

S4.1，若均衡基准电池为内短路电池，根据均衡电量

其中

S4.2，重复以上S4.1操作，得到所有短路电池对其他所有电池的漏电流数据和短路电阻数据。

由泄漏电阻和短路电阻数据，利用3σ法则定位异常老化电池，并剔除其数据得到 标记电池的

S5的步骤包括：

S5.1，由均衡电量定位异常老化的电池，由于异常老化的电池容量比正常电池小 很多，通过考虑均衡策略，异常老化电池的均衡电量会明显高于正常电池，这样会导致计算 的

其中

S5.2，对有效数据平均计算得到故障电池的泄漏电流和短路电阻计算公式如下：

其中

S6，判断电池的严重程度的步骤包括:

S6.1，将电量最低的电池的泄漏电流和容量进行比较，并判定故障严重程度，同时用短路电阻进行联合验证，短路电阻越小说明内短路越严重。判定条件如下：

S7，针对上述判定故障作出安全预警。

本发明提出了一种基于均衡电量量化电池微短路的方法，该方法首先标记两次相 邻均衡开始时电压都为最低的电池，研究电池组拓扑结构和均衡方案计算每个电池的均衡 电量，依靠均衡电量计算标记电池的泄漏电流和短路电阻数据集，再通过3σ法则定位异常 老化电池，并剔除其数据，再将剩余数据进行平均得到

另外，电池技术领域相关的技术人员还可以在本发明精神内做出其它改变，当然本发明所要求保护范围也包含这些依据本发明精神所做的改变。