一种电池内短路全过程的跟踪预警方法

技术领域

本发明涉及电池故障诊断的技术领域，特别涉及一种电池内短路全过程的跟踪预警方法。

背景技术

电池内短路是电动汽车发生安全事故的主要原因之一，电池的过充过放，高温以及老化等均可能引起内短路。

内短路初期电热特征不明显，且持续时间长，如果不能在内短路初期及时做到内短路状态的跟踪监控，发展到末期则有可能引发电池的热失控。因此，需要根据适当的方法对电池进行内短路的有效检测，并对内短路阻值实时跟踪监控，以便及时采取相应的措施以抑制电池状态的恶化，提高电池使用的安全性。

目前的一些专利仅仅针对某种特定工况或者内短路的某一时期进行检测和诊断，由阻值大小判断其严重程度。而电池内短路是一个随时间演化的长周期过程，实际上还应该包括阻值变化率共同确定故障等级，实现对电池内短路全过程的跟踪监控及预警。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种电池内短路全过程的跟踪预警方法，该方法适用性高，适用于内短路全周期演化过程的动态跟踪，实用性强，可以针对不同工况和不同时期的内短路进行不同级别的预警，以采取合理的应对措施。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种电池内短路全过程的跟踪预警方法，包括：

S1、通过基于RCC算法或SOC差异算法的内短路检测算法进行内短路阻值的检测；

S2、通过该电池的阻值的变化，确定电池的故障级别；

S3、计算阻值变化率，计算公式为：

其中，t

S4、根据步骤S2中对应的故障级别设置相对应的级别预警。

优选的，所述步骤S1还包括以下步骤：

S11、当检测到内短路阻值时，故障级别为初级；

S12、到内短路中期，阻值较小，其短路电流和产热功率增大，产热不能及时排出，演化过程逐渐加速，其故障等级为中等级别；

S13、到内短路末期，发展过程极为迅速，热失控几乎已不可避免，此时为最高级别故障。

优选的，所述步骤S3还包括以下步骤：

S31、根据阻值变化率在内短路所处时期设定不同的阈值，不同时期阻值的绝对变化量的严重程度不同，在内短路初期设为1欧/h,记为B1；

S32、在内短路中期设为0.1欧/h，记为B2。

优选的，所述步骤S4还包括以下步骤：

S41、如果阻值处于内短路初期，但阻值变化率不超过B1时，此时认为发生了无演化趋势的微短路，为1级预警；

S42、如果阻值处于内短路初期，但阻值变化率超过B1，此时认为发生了有演化趋势的微短路，为2级预警；

S43、如果阻值处于内短路中期，但阻值变化率不超过B2时，此时认为发生了严重的内短路，为2级预警；

S44、如果阻值处于内短路中期，阻值变化率超过B2，此时认为发生了严重的内短路，且有逐渐演化为热失控的趋势，为3级预警；

S45、如果阻值处于内短路末期，此时认为热失控已不可避免，为3级预警。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：基于多种内短路检测算法，对内短路的不同时期进行短路阻值的跟踪检测,并计算相应的阻值变化率判断其演化趋势，由短路阻值和短路阻值变化率共同确定故障等级进行不同级别的预警。当短路阻值不能被检测出来时，不进行跟踪。当阻值达到可检测的范围时，开始进入内短路状态的实时监控，并根据不同级别的预警以及时采取合理的应对措施。

附图说明

图1为根据本发明的一种电池内短路全过程的跟踪预警方法的流程图；

图2为根据本发明的一种电池内短路全过程的跟踪预警方法的阻值演化过程图；

图3为根据本发明的一种电池内短路全过程的跟踪预警方法的故障等级图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

参照图1-3，一种电池内短路全过程的跟踪预警方法，包括：

S1、通过基于RCC算法或SOC差异算法的内短路检测算法进行内短路阻值的检测，所述阻值用于判断内短路所处时期。随着阻值的不断减小，内短路从初期逐渐演化到末期。故障等级根据内短路不同时期进行划分，内短路初期电热效应不明显，且发展过程十分缓慢，内短路初期占据了内短路发展演化过程的绝大部分时间，因此对内短路初期的跟踪监控非常重要；

S2、通过该电池的阻值的变化，确定电池的故障级别；

S3、计算阻值变化率，计算公式为：

其中，t

S4、根据步骤S2中对应的故障级别设置相对应的级别预警。

进一步的，所述步骤S1还包括以下步骤：

S11、当检测到内短路阻值时，故障级别为初级；

S12、到内短路中期，阻值较小，其短路电流和产热功率增大，产热不能及时排出，演化过程逐渐加速，其故障等级为中等级别；

S13、到内短路末期，发展过程极为迅速，热失控几乎已不可避免，此时为最高级别故障。

进一步的，所述步骤S3还包括以下步骤：

S31、根据阻值变化率在内短路所处时期设定不同的阈值，不同时期阻值的绝对变化量的严重程度不同，在内短路初期设为1欧/h,记为B1；

S32、在内短路中期设为0.1欧/h，记为B2。

进一步的，所述步骤S4还包括以下步骤：

S41、如果阻值处于内短路初期，但阻值变化率不超过B1时，此时认为发生了无演化趋势的微短路，为1级预警；

S42、如果阻值处于内短路初期，但阻值变化率超过B1，此时认为发生了有演化趋势的微短路，为2级预警；

S43、如果阻值处于内短路中期，但阻值变化率不超过B2时，此时认为发生了严重的内短路，为2级预警；

S44、如果阻值处于内短路中期，阻值变化率超过B2，此时认为发生了严重的内短路，且有逐渐演化为热失控的趋势，为3级预警；

S45、如果阻值处于内短路末期，此时认为热失控已不可避免，为3级预警。

参照图1-3，本发明基于内短路检测算法对不同工况下的内短路进行检测和预警，包括以下方法步骤：

S1、检测。

如果是充电工况，优先采取RCC算法。具体包括以下步骤：

11)进行第一次充电，先确定最先充满电的电池，也即电压最高的电池，以此单体的电压-时间充电曲线为基准，根据充电电压相似性原理，利用插值法获得内短路电池的剩余可充电时间Δt

12)进行第二次充电，仍然使用插值法获得内短路电池第二次充电结束后的剩余可充电时间Δt

13)计算两次充电结束之间的漏电量C

14)计算漏电流I

15)计算单体平均工作电压U

U(0.2)和U(1)分别表示SOC为20％和100％时的短路电阻的端电压。

16)根据欧姆定律，计算短路阻值R

如果为动态工况，优先采取SOC差异算法。具体包括以下步骤：

21)基于EKF算法，获取电池组内各单体的荷电状态差异ΔSOC；

22)计算电量差异(即漏电量C

23)计算C

24)计算单体平均工作电压U

25)根据欧姆定律，计算短路阻值R

S2、跟踪与预警。

若阻值未被检测出来，即内短路阻值在千欧以上时，不进行内短路的跟踪监控；当阻值演化到可检测范围，即开始进入内短路初期时，开始进行内短路阻值的跟踪检测，计算相应的阻值变化率以实时监控内短路的演化过程，进行不同级别的预警。阻值变化率的计算公式为：

其中，t

1)如果阻值处于内短路初期，但变化率不超过1欧/h时，认为发生了无演化趋势的微短路，为1级预警。如果阻值处于内短路初期，但阻值变化率超过1欧/h，认为发生了有演化趋势的微短路，为2级预警。

2)如果阻值处于内短路中期，但变化率不超过0.1欧/h时，认为发生了无演化趋势的严重内短路，为2级预警。如果阻值处于内短路中期，且变化率超过0.1欧/h，认为发生了严重的内短路，且具有演化趋势，为3级预警。

3)如果阻值处于内短路末期，认为内短路发展为热失控几乎已不可避免，为3级预警。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。