[發明專利]一種基于狀態估計法的電池系統傳感器故障診斷方法

有效

• 申請號: 202011036233.9
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN111965548B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 于全慶;萬長江;金毅;王大方;楊博文;郝志偉;張畢;董浩崧;李憲營;俄立新
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）;威海天達汽車科技有限公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/378;G01R31/382
• 代理公司: 威海聚睿知識產權代理事務所(普通合伙) 37352
• 代理人: 宋立國

本發明提供了一種基于狀態估計法的電池系統傳感器故障診斷方法。該方法為：首先構建電池模型，然后采用基于模型的方法進行電池荷電狀態實時估計，然后采用一定時間段內的電量變化與荷電狀態變化的比值確定電池容量，通過改變所用時間段的起點和終點所對應的初始時刻分別得到容量參考值和五組容量估計值，再將容量參考值和估計值分別做差得到五組容量殘差，最后將五組容量殘差分別和閾值進行對比，當一組或組個殘差絕對值達到或超過閾值即可判定傳感器出現故障。

技術領域

本發明涉及動力電池系統領域，尤其涉及一種基于狀態估計法的電池系統傳感器故障診斷方法。

背景技術

傳感器故障診斷是電池管理系統(Battery management system,BMS)的核心功能之一，對于電池系統安全具有重要意義。BMS基于傳感器的采集數據進行建模和電池狀態估計，故利用電池的狀態變化進行傳感器故障診斷是典型途徑之一。電池的狀態包括荷電狀態(State of charge,SOC)、能量狀態(State of energy,SOE)和健康狀態(State ofHealth,SOH)，而SOH主要通過容量的衰退來衡量。因此，可利用電池的SOC、SOE和容量C_n生成相應的殘差進行傳感器故障診斷。實際上，三者在充放電循環過程中的變化速率不同，SOC和SOE在一個完整放電過程(即SOC從100％下降至0過程)隨著電流值不斷減小的，而容量C_n在完整放電過程則基本保持不變，故以容量C_n生成殘差的方法更適合由于傳感器故障診斷中。

目前已有大量關于電池容量估計方法的文獻和專利，基于一定時間段內的電量變化和SOC變化之比作為容量值的方法是典型方法之一。該方法雖然簡單，但嚴重依賴于所選時間段的起點和終點。目前研究中采用的將起點數據固定而隨著采樣時間的增加不斷更新終點數據會導致放電后期電量和SOC變化量都逐漸增大大，進而導致故障診斷漏警率的增加問題。因此，如何基于狀態估計法獲得一種精度較高的電池系統傳感器故障診斷方法仍是當前的技術難點。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于狀態估計法的電池系統傳感器故障診斷方法。所述方法仍基于一定時間段內的電量變化和SOC變化之比得到容量估計值，通過改變所選時間段的起點和終點時刻而得到多組容量估計結果，進而得到多組容量殘差，分別將多組容量殘差與故障診斷閾值進行對比來判斷是否發生傳感器故障，當一個或多個殘差絕對值達到或超過閾值即可判定傳感器出現故障。

一種基于狀態估計法的電池系統傳感器故障診斷方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：構建鋰離子動力電池等效電路模型，實時估計電池SOC；

步驟二：基于一定時間段(第t₁個采樣時刻到第t₂個采樣時刻)內的電量變化和SOC變化之比得到容量的方法，以放電開始時刻為時間段的起點t₁，以某一SOC對應的采樣時刻為時間段終點t₂，隨著電池的放電過程，t₁不變而t₂隨采樣時刻的更新而更新，據此計算出的容量估計結果為容量參考值；當t₁和t₂均隨采樣時刻更新而更新，再通過改變時間段的起點t₁和終點t₂間的采樣個數得到的五組容量結果為容量估計值；

進一步地，容量C_n估計表達式如下：

式中，下標k表示第k個采樣時刻，t₁和t₂是采樣時刻區間[1k]中的兩個不同的采樣時刻，且t₂t₁；I表示電池電流；

進一步地，容量參考值確定過程如下：