一种基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法与流程

本发明涉及电池故障检测，特别是涉及一种基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法。

背景技术：

1、随着电动汽车市场蓬勃发展，具有更高能量密度的电池可以驱动车辆更长的距离，然而较高的能量密度具有更高发生短路故障(isc)的可能性，因此电动汽车发生热失控故障的新闻报道时有发生。为了保证乘客以车辆的安全，开发及时有效的电池短路故障检测方法显得尤为重要。

2、目前，行业用卡尔曼滤波器来估计整个电池组soc时，由于每个电池单体的状态各有差异，估计结果容易出现发散现象，其次，由于电池单体数量众多，估计过程的计算量较大，在应用与实际中仍具有一定障碍。因此，亟需一种基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，在电池单体发生内短路故障早期进行诊断，并对故障程度进行量化，实现对内短路故障的识别。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，包括：

4、挑选电池组中的中值电池，获取所述中值电池的电压、电流；

5、基于所述电压、电流估算中值电池的soc，并基于所述中值电池的soc获取所述中值电池的ocv；

6、利用变分模态分解获取所述电池组中电池单体与所述中值电池的ocv差异量；

7、将所述中值电池的ocv和ocv差异量代入预设的平均差异模型中，获取所述电池单体的ocv，并将所述电池单体的ocv映射为电池单体的soc；

8、计算所述电池组中电池单体与所述中值电池的soc差异量，并利用所述soc差异量估算所述电池单体的短路电阻，若所述短路电阻的阻值超出预设阈值，则判断所述电池单体发生内短路故障。

9、可选地，挑选所述电池组中的中值电池包括：

10、在所述电池组中利用单体电池与中值电池间电压误差绝对值累加最小原则挑选所述中值电池。

11、可选地，基于所述电压、电流估算中值电池的soc包括：

12、构建所述电池组的电压方程并进行离散化，获取电压迭代方程；

13、基于所述电压迭代方程获取电池模型参数，并将所述电池模型参数和电池soc之间建立映射关系后作为ekf的输入参数估计所述中值电池的soc。

14、可选地，基于所述中值电池的soc获取所述中值电池的ocv包括：

15、根据soc和ocv之间的映射关系，通过所述中值电池的soc获取所述中值电池的ocv，其中，所述soc和ocv之间的映射关系为：

16、

17、其中，为电池组平均ocv，为电池组平均soc。

18、可选地，利用变分模态分解获取所述电池组中电池单体与所述中值电池的ocv差异量的方法为：

19、

20、其中，ocvi,diff为电池组中第i个电池单体与中值电池的ocv差异量，为中值电池经变分模态分解后获得的基础分量，imf0,i为电池组中第i个电池单体经变分模态分解后获得的基础分量。

21、可选地，所述平均差异模型为：

22、

23、其中，ocvi为电池组中第i个电池单体的ocv，为电池组平均ocv，ocvi,diff为电池组中第i个电池单体与中值电池的ocv差异量。

24、可选地，将所述电池单体的ocv映射为电池单体的soc的方法为：

25、soci＝f-1(ocvi)

26、其中，soci为电池组中第i个电池单体的soc，ocvi为电池组中第i个电池单体的ocv。

27、可选地，计算所述电池组中电池单体与所述中值电池的soc差异量的方法为：

28、

29、其中，为电池组中第i个电池单体在k时刻时的soc与平均soc的差异量，为k时刻的平均soc，为电池组中第i个电池单体在k时刻soc。

30、可选地，利用所述soc差异量估算所述电池单体的短路电阻的方法为：

31、

32、其中，rsc(k)为k时刻电池单体的短路电阻，δsoc'(k)为soc差异曲线在k时刻的斜率，ul(k)为k时刻电池端电压，α为时间系数，c为电池容量。

33、本发明的有益效果为：

34、本发明通过估算电池组中单体电池与中值电池的soc、ocv，并获取差异值，通过差异值能够在电池单体发生内短路故障早期进行诊断，并对故障程度进行量化，从而实现对内短路故障的识别。

技术特征：

1.一种基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，其特征在于，挑选所述电池组中的中值电池包括：

3.根据权利要求1所述的基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，其特征在于，基于所述电压、电流估算中值电池的soc包括：

4.根据权利要求1所述的基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，其特征在于，基于所述中值电池的soc获取所述中值电池的ocv包括：

5.根据权利要求1所述的基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，其特征在于，利用变分模态分解获取所述电池组中电池单体与所述中值电池的ocv差异量的方法为：

6.根据权利要求1所述的基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，其特征在于，所述平均差异模型为：

7.根据权利要求1所述的基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，其特征在于，将所述电池单体的ocv映射为电池单体的soc的方法为：

8.根据权利要求1所述的基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，其特征在于，计算所述电池组中电池单体与所述中值电池的soc差异量的方法为：

9.根据权利要求1所述的基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，其特征在于，利用所述soc差异量估算所述电池单体的短路电阻的方法为：

技术总结本发明涉及电池故障检测技术领域，特别涉及一种基于平均差异模型锂离子电池内短路故障诊断方法，包括：挑选电池组中的中值电池，获取中值电池的电压、电流；基于电压、电流估算中值电池的SOC，并基于中值电池的SOC获取中值电池的OCV；利用变分模态分解获取电池组中电池单体与中值电池的OCV差异量；将中值电池的OCV和OCV差异量代入平均差异模型中，获取电池单体的OCV，并将电池单体的OCV映射为电池单体的SOC；计算电池组中电池单体与中值电池的SOC差异量，并利用SOC差异量估算电池单体的短路电阻，若短路电阻的阻值超出预设阈值，则判断电池单体发生内短路故障。本发明能够有效诊断电池组内发生的内短路故障。技术研发人员：黄欢,何荣龙,陈志强,王子乐,董瑞钧,胡佳敏,李莹受保护的技术使用者：中国电建集团江西省电力设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17