[發明專利]一種適用于電動汽車的基于初始容量差異的電池內短路故障診斷方法

有效

• 申請號: 202010988403.7
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112098893B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 吳曉剛;溫濤;周美蘭
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R31/396;G01R31/388;G01R31/389
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種適用于電動汽車的基于初始容量差異的電池內短路故障診斷方法，其特征在于，所述電池內短路故障診斷方法包括以下步驟，

步驟1：記錄電池組內電池的充放電電壓；

步驟2：根據步驟1結合電池生產企業提供的額定容量和平均容量差異信息對電池組內單體電池的初始容量進行估計；

步驟2.1：當電池都處于滿電量且串聯成組；對電池組放電，當有電池達到電壓下限時，記錄電池組內其他電池的電壓；

步驟2.2：記初始容量最小的電池容量為額定容量減這一批次電池的平均容量差異；

步驟2.3：將電池電壓最高的電池視作初始容量最大的電池，記其電池容量為額定容量加這一批次電池的平均容量差異；

步驟2.4：將電池組內其他電池的初始容量按照電壓差等比例插入到最小容量和最大容量之間；

步驟3：根據步驟2進行內短路故障診斷；

如果是初始容量最小電池單體發生內短路，那么在放電結束時電池組內其他的電壓都會高于正常狀態下的放電電壓，如果是其他初始容量較大的電池單體發生內短路，那么在放電結束時，其電壓會略低于正常狀態下的電池電壓，將其視作具有出現內短路可能的電池，但是如果在之后的充電過程中具有出現內短路可能的電池無法達到電壓上限而其他電池單體都能達到電壓上限，則憑這兩點就可以確定具有出現內短路可能的電池出現了內短路。

2.根據權利要求1所述一種適用于電動汽車的基于初始容量差異的電池內短路故障診斷方法，其特征在于，在定位到出現內短路故障的單體電池后需要通過一組完整的充放電數據來計算內短路電阻。

3.根據權利要求1所述一種適用于電動汽車的基于初始容量差異的電池內短路故障診斷方法，其特征在于，對于初始容量較大的電池出現內短路故障，在一次放電-充電后記錄下內短路故障電池的電壓，用電壓上限減去故障電池的電壓得到電壓差值，這一電壓差值的產生在容量最少的單體的放電過程和充電過程中，以這個電壓差值通過電池管理系統內置的荷電狀態SOC估計算法計算出故障電池由于內短路導致的故障電池當前荷電狀態與其正常狀態應有的荷電狀態的差值的絕對值△SOC，再用△SOC乘以故障電池的初始容量就能得到內短路電量Q，然后用內短路電量Q除以容量最少單體的充電時間T_c,min與放電時間T_d,min的時間和就能得到內短路電流，最后根據歐姆定律計算內短路電阻；公式如下

其中，I_sc為內短路電流，R_sc為等效內短路電阻，U為電池電壓。

4.根據權利要求3所述一種適用于電動汽車的基于初始容量差異的電池內短路故障診斷方法，其特征在于，對于初始容量最小的電池出現內短路故障：放電時，因為故障電池的初始容量最小，再加上故障電池有內短路故障，其他電池在放電結束時的電壓應高于正常時的電壓，以其他單體高出正常電壓的平均差通過電池管理系統內置的荷電狀態SOC估計算法計算出故障電池由于內短路導致的故障電池當前荷電狀態與其正常狀態應有的荷電狀態的差值的絕對值△SOC₁，然后用△SOC₁乘以其他電池的平均初始容量得到放電內短路電量Q₁；充電時，由于內短路的耗盡效應其他電池會先到達電壓上限，記錄下此時故障電池的電壓，用電壓上限減去此時故障的電壓得到第二個電壓差，以這個電壓差通過電池管理系統內置的荷電狀態SOC估計算法計算出故障電池由于內短路導致的故障電池當前荷電狀態與其正常狀態應有的荷電狀態的差值的絕對值△SOC₂，然后用△SOC₂乘以故障電池的初始容量得到充電內短路電量Q₂,內短路電流等于放電內短路電量Q₁與充電內短路電量Q₂的和除以故障電池的放電時間T_d,min與容量最大單體的充電時間T_c,max的時間和，最后用歐姆定律計算內短路電阻；

其中，I_sc為內短路電流，R_sc為等效內短路電阻，U為電池電壓。