[發明專利]一種鋰離子電池模組運行安全的評測方法、系統及電子設備

在審

• 申請號: 202010461693.X
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111537893A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 方小紅;張鵬博;王春林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/382;G01R31/3842;G01R31/385;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;熊俊杰

1.一種鋰離子電池模組運行安全的評測方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

步驟S1：在一個測試周期內，設置滑動窗口的長度，并根據預設安全系數、鋰離子電池模組的輸出維數及所述滑動窗口的長度計算窗口卡方檢測閾值；

步驟S2：建立鋰離子電池的等效電路模型，采用卡爾曼濾波對鋰離子電池進行狀態估計，得到狀態預測值；

步驟S3：基于鋰離子電池狀態的實際觀測值與所述狀態預測值計算殘差；

步驟S4：計算所述殘差的協方差，并基于所述殘差和所述殘差的協方差計算窗口和；

步驟S5：將所述窗口和與所述窗口卡方檢測閾值進行比較，當所述窗口和小于或等于所述窗口卡方檢測閾值時認為鋰離子電池模組運行正常，返回步驟S2進行下一個數據檢測；當所述窗口和大于所述窗口卡方檢測閾值時認為鋰離子電池模組運行異常，記錄運行異常時窗口卡方檢測的運行時長；

步驟S6：所述運行時長組成運行時長序列，根據所述運行時長序列計算所述測試周期內的安全系數。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池模組運行安全的評測方法，其特征在于，S1中所述窗口卡方檢測閾值滿足如下關系式：

其中，ε為窗口卡方檢測閾值，S^*為預設安全系數，m為鋰離子電池模組的輸出維數，l為滑動窗口的長度，γ^-1為正則化下不完全Γ函數的反函數。

3.根據權利要求1所述的鋰離子電池模組運行安全的評測方法，其特征在于，S2中所述狀態預測值滿足如下關系式：

L＝FPH^T(HPH^T+R_η)^-1

P＝FPF^T+R_v-FPH^T(HPH^T+R_η)^-1HPF^T

其中，為相鄰時刻的狀態預測值，F為狀態轉移矩陣，G為輸入矩陣，H為觀測矩陣，u_k為輸入向量，y_k為輸出向量，L為卡爾曼濾波增益，P為狀態向量協方差矩陣，R_v為輸入高斯噪聲向量的協方差矩陣，R_η為輸出高斯噪聲向量的協方差矩陣，F^T為狀態轉移矩陣的轉置矩陣，H^T為觀測矩陣的轉置矩陣。

4.根據權利要求1所述的鋰離子電池模組運行安全的評測方法，其特征在于，S3和S4中所述殘差滿足如下關系式：

其中，r_k+1為殘差，y_k+1為輸出向量，H為觀測矩陣，為狀態預測值，e_k+1為預測誤差向量，η_k+1為輸出高斯噪聲向量，δ_k+1為異常信號輸出向量，x_k+1為狀態向量。

5.根據權利要求4所述的鋰離子電池模組運行安全的評測方法，其特征在于，S4中所述殘差的協方差滿足如下關系式：

Φ＝HPH^T+R_η

其中，Φ為殘差的協方差，H為觀測矩陣，P為狀態向量協方差矩陣，H^T為觀測矩陣的轉置矩陣，R_η為輸出高斯噪聲向量的協方差矩陣。

6.根據權利要求5所述的鋰離子電池模組運行安全的評測方法，其特征在于，S4和S5中所述窗口和滿足如下關系式：

其中，ω_i為窗口和，r_k+1為殘差，l為滑動窗口的長度，Φ^-1為殘差的協方差矩陣的逆矩陣，為殘差的轉置矩陣。

7.根據權利要求1所述的鋰離子電池模組運行安全的評測方法，其特征在于，S6中所述安全系數滿足如下關系式：

其中，a、b為預設系數，K為運行異常時窗口卡方檢測的運行時長序列，E(K)為K的期望。