[發明專利]一種基于關聯維數的鋰離子動力電池安全度評估方法及裝置

有效

• 申請號: 202010857331.2
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111983470B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 于樂;倪勁松;于德亮;李然
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/392
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊紅娟

本發明公開了一種基于關聯維數的電池安全度估算方法及裝置，屬于動力電池安全度評估技術領域。本發明為了解決現有技術無法對動力電池的安全性進行量化表示和評估的問題。本發明包的關聯維數包括引起電池安全狀態變化的原因序列，本發明計算安全狀態變化的關聯維數和歷史正常數據的安全維數；再計算現有電池數據的關聯維數；并取所述安全狀態變化的原因序列的關聯維數與歷史數據關聯維數比較得到安全偏離度作為電池安全特性參數；構建電池安全隸屬度函數；利用概率平均加權得到安全度數值SOS。本發明通過歷史數據和電池實際的現有數據，結合關聯維數及安全偏離度模型，實時的計算出動力電池的安全度數值SOS。

技術領域

本發明涉及電池安全度評估領域，特別是涉及一種基于關聯維數的鋰離子動力電池安全度評估方法及裝置。

背景技術

隨著全球市場電動汽車商品化步伐的日益加快，對高功率和高能量動力電池需求迅速增加，而電池的安全性也越來越受到人們的關注。尤其是近幾年，鋰電池自燃、爆炸等事故的新聞時有發生，鋰電池的安全性愈發受到重視。目前，我國鋰電池在技術研發層面尚處于初始階段，在安全性方面依舊存在諸多問題。

電動汽車在中國正處于快速發展新階段，電動汽車的發展帶動了動力電池產業的發展。然而，近幾年電池自燃、爆炸等事故頻發，人們越來越關注新能源汽車電池系統的安全性。一旦電池達到了某種臨界條件，例如過電壓，過溫度，低壽命，如不及時采取相應的安全防范措施，電池熱失控勢必導致安全性事故。如何做到實時準確的對電池安全性的量化估算，一直是鋰離子動力電池組設計過程中存在的一個瓶頸性難題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明根據鋰離子動力電池在使用過程中發生關鍵故障的概率，提供了一種基于關聯維數的鋰離子動力電池安全度評估方法。

一種基于關聯維數的鋰離子動力電池安全度評估方法，包括以下步驟：

確定電池安全狀態變化原因的時間序列，確定電池歷史正常狀態的時間序列；

計算待測電池安全狀態變化原因的關聯維數和電池正常狀態的關聯維數，進而得到所述電池安全狀態變化時關聯維數的時間曲線和電池正常狀態時關聯維數的時間曲線；

將所述電池安全狀態變化時關聯維數的時間曲線和電池正常狀態時關聯維數的時間曲線對比，得到電池安全狀態變化原因的曲線偏離度；

根據所述電池安全狀態變化原因的曲線偏離度，通過加權運算得到電池安全度；

輸出電池的安全度數值和在該安全度數值下的電池安全狀態原因。

進一步的，所述電池安全狀態變化原因包括電池電壓異常、電池電流異常和電池表面溫度異常，所述電壓異常時間序列、電池電流異常時間序列和電池表面溫度異常時間序列分別定義為電壓異常父序列、電流異常父序列和表面溫度異常父序列。

進一步的，所述電池電壓異常、電池電流異常和電池表面溫度異常的原因包括針刺擠壓重物沖擊、壓力過大、電解液泄漏和荷電量異常，所述刺擠壓重物沖擊、壓力過大、電解液泄漏和荷電量異常定義為子序列，所述子序列劃分在所述父序列之下。

進一步的，所述電池安全狀態變化原因的時間序列獲取方法包括：

以等距間隔周期分別對電壓異常父序列、電流異常父序列和表面溫度異常父序列進行采樣，獲得時間序列{X_U}、{X_I}和{X_T}；

利用延遲坐標法重構相空間，得到新的序列{Y_U}、{Y_I}和{Y_T}。

進一步的，所述電池安全狀態變化原因的關聯維數包括電壓關聯維數D_U、電流關聯維數D_I和

溫度關聯維數D_T；