[發明專利]一種并聯鋰離子電池組虛擬連接與內阻增加故障辨識方法

在審

• 申請號: 202010793802.8
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111983496A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 王青松;馬迷娜;段強領;孫金華
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01R31/396
• 分類號: G01R31/396;G01R31/389;B60L58/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

1.一種并聯鋰離子電池組虛擬連接與內阻增加故障辨識方法，其特征在于，電池組由n節電池單體并聯，包括以下步驟：

步驟(1)電池組的總電壓一致，實時記錄所述電池組總電流、極耳電壓、總電壓、n節電池單體表面溫度；

步驟(2)將所述電池組等效為一個大的電池單體，基于等效電路模型ECM和遞歸最小二乘法RLS在線辨識電池阻抗；

步驟(3)判斷估計的阻抗是否大于預設閾值，若是，則所述電池組存在阻抗增加故障，進一步計算其標準差STD；相反，則所述電池組無故障；

步驟(4)確定故障類型，若所述阻抗標準差大于預設閾值并且持續時間超出預設時間，則故障類型為虛擬連接；相反，則為內阻增加；

步驟(5)確定故障位置，若存在電池單體i的極耳電壓在充電時低于其他電池，放電時高于其他電池，則所述電池單體i發生虛擬連接故障；若不存在電池單體i的極耳電壓在充電時低于其他電池，放電時高于其他電池，繼續判斷是否存在電池單體j的溫度高于其他電池，若判斷結果為是，則所述電池單體j發生內阻增加故障；若判斷結果為否，則估計是由于溫度的滯后性引起，暫不做處理，進入下一取樣時間計算；

步驟(6)劃分故障等級，若所述電池單體i或j與其他電池的溫度差異大于5℃，則認定當前故障為一級故障；否則為二級故障。

2.根據權利要求1所述的一種并聯鋰離子電池組虛擬連接與內阻增加故障辨識方法，其特征在于，所述步驟(1)中，記錄所述電池組總電流、極耳電壓、總電壓、n節電池單體表面溫度的采樣周期為1s。

3.根據權利要求1所述的一種并聯鋰離子電池組虛擬連接與內阻增加故障辨識方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述大的電池單體阻抗包含了電池間的連接電阻。

4.根據權利要求1所述的一種并聯鋰離子電池組虛擬連接與內阻增加故障辨識方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述等效電路模型為一階阻容RC模型。

5.根據權利要求1所述的一種并聯鋰離子電池組虛擬連接與內阻增加故障辨識方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述等效電路模型的方程為：

方程(1)經離散化表示成如下形式：

U_k+1＝(1-a₁)E_m,k+1+a₁U_k+a₂I_k+1+a₃I_k (2)

其中，

式中，U為等效電路模型中的等效大電池的端電壓；U₁為極化電容C₁兩端的電壓，即極化電壓；E_m為等效大電池的開路電壓；C₁、R₁、R₀分別為等效大電池的極化電容，極化電阻和歐姆阻抗；I為通過等效大電池的電流；a₁、a₂、a₃為待估計參數C₁、R₁、R₀構成的未知參數；k為采樣時刻；t為采樣周期，t＝1s。

6.根據權利要求1所述的一種并聯鋰離子電池組虛擬連接與內阻增加故障辨識方法，其特征在于，所述步驟(2)中，等效大電池的最小二乘法方程形式為：

其中，

式中，是由輸入電流I和輸出端電壓U構成的矢量；θ_k+1是由未知參數構成的矢量；a₀為a₁和電池開路電壓E_m構成的未知參數，a₀＝(1-a₁)E_m；k表示采樣時刻；ε_k+1為端電壓的估計誤差。