[發(fā)明專利]一種并聯(lián)電池組中單體連接斷開的檢測及定位方法

有效

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• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112213642B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 李軍求;孫超;孫逢春;郭婷婷;江海賦;楊子傳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學;北京首科能源技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/396;G01R31/387
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

1.一種并聯(lián)電池組中單體連接斷開的檢測及定位方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

S1、對電池單體及并聯(lián)電池組進行電池特性實驗，獲取電流、電壓及溫度數(shù)據(jù)；

S2、分別構(gòu)建并聯(lián)電池組在正常條件下及單體連接斷開條件下的等效電路模型，并構(gòu)建電池組等效熱模型；基于步驟S1獲取的數(shù)據(jù)對所述各個模型進行參數(shù)辨識；

S3、基于所構(gòu)建的并聯(lián)電池組模型，利用在線采集得到的電流、電壓及溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合多模型估計方法，對電池組荷電狀態(tài)進行估計，并進行單體連接斷開故障的在線初步檢測；

S4、根據(jù)步驟S3中在線初步檢測的結(jié)果，判斷單體連接斷開是否可能存在；若是，則繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)步驟S5至S6；否則不再執(zhí)行步驟S5至S6；

S5、基于電流累計值與步驟S3中實時獲取的SOC估計值，對并聯(lián)電池組當前容量進行估算，確定并聯(lián)電池組的容量驟減程度，形成單體連接斷開與否及斷開個數(shù)的最終判斷；

S6、根據(jù)單體連接斷開后的電壓、電流和SOC估計值計算并聯(lián)電池組整體生熱率，由于斷開單體位置的不同對應電池組的產(chǎn)熱行為的不同，因此分別基于不同的電池組熱模型進行溫度估計，并最終根據(jù)溫度估計值與測量值的誤差平方和對斷開單體位置進行判斷。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟S1中所述的電池特性實驗包括：不同溫度下的定容實驗、開路電壓實驗、混合脈沖實驗、特征工況實驗以及用于測量或辨識得到熱物性參數(shù)的熱特性實驗。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S2中所述的等效電路模型與等效熱模型的建立及參數(shù)辨識過程具體包括以下步驟：

2.1)、將并聯(lián)電池組視為一個整體，選擇適合的模型建立并聯(lián)電池組等效電路模型；

2.2)、基于并聯(lián)電池組中各單體內(nèi)部溫度分布均勻的假設，將各電池單體視為集中質(zhì)量質(zhì)點，僅考慮單體與單體間及單體與外界環(huán)境的熱交換，建立并聯(lián)電池組等效熱模型；

2.3)、根據(jù)步驟S1中獲得的數(shù)據(jù)選用以下方式之一進行參數(shù)辨識：

①.利用不同斷開個數(shù)條件下的并聯(lián)電池組混合脈沖實驗數(shù)據(jù)對模型進行辨識，形成一系列等效電路模型以描述不同斷開單體個數(shù)條件下并聯(lián)電池組的電特性；

②.根據(jù)單體特性實驗數(shù)據(jù)先構(gòu)建單體等效電路模型，并利用電路仿真手段進行不同的并聯(lián)仿真，基于仿真數(shù)據(jù)進行不同單體斷開個數(shù)條件下并聯(lián)電池組模型的參數(shù)辨識，以減少繁瑣實驗過程；

③.直接根據(jù)電阻并聯(lián)效應，直接計算不同斷開個數(shù)條件下的歐姆電阻，從而得到一系列等效模型，并最終構(gòu)建不同斷開個數(shù)條件下模型參數(shù)表；

2.4)、根據(jù)步驟S1中獲取的數(shù)據(jù)及電池生熱率對等效熱模型相關(guān)參數(shù)進行辨識，或通過理論計算及實驗測量直接獲得相關(guān)熱物性參數(shù)。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S3對單體連接斷開故障的在線初步檢測具體包括：

3.1)、根據(jù)上一時刻采樣測量得到的并聯(lián)電池組平均溫度或基于并聯(lián)電池組的等效熱模型估計得到的多個單體溫度的平均值，匹配得到相應溫度下不同連接斷開個數(shù)條件下的等效電路模型參數(shù)；

3.2)、根據(jù)實時采樣的電流、電壓數(shù)據(jù)，基于不同斷開單體個數(shù)條件的一系列等效電路模型，分別使用濾波估計方法得到各模型的端電壓估計值與測量值的殘差；

3.3)、通過殘差概率評價方法計算各斷開單體個數(shù)條件的模型的歸一化匹配概率，并將概率最高的模型所對應的SOC估計值視為當前時刻多模型估計方法的SOC估計值；

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：步驟S4中判斷單體連接斷開是否可能存在具體過程為：

根據(jù)步驟S3中所獲得的各模型概率，初步判斷單體連接斷開情況；若正常模型概率保持最高，則認為沒有連接斷開情況發(fā)生，后續(xù)的步驟S5及S6將再不執(zhí)行；若單體連接斷開對應的模型概率超過正常模型且在一段時間內(nèi)維持在1附近，則初步認為單體連接斷開發(fā)生，同時也粗略得到斷開的單體個數(shù)，并觸發(fā)執(zhí)行步驟S5至S6。