[發明專利]基于電壓中心簇偏離量累計感知動力電池安全狀態的方法

在審

• 申請號: 202210585021.9
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN114859257A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 劉鵬;王震坡;龍超華;祁春玉;曲昌輝;蘇朝磊
• 申請（專利權）人: 北京理工新源信息科技有限公司
• 主分類號: G01R31/396
• 分類號: G01R31/396;G01R31/388;G01R31/389
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 岳東升;楊帥峰

本發明提供了一種基于電壓中心簇偏離量累計感知動力電池安全狀態的方法，其充分發揮了電動汽車實車運行大數據的高實時性與數據樣本全面豐富的優勢，通過對電池組中各單體電壓相關數據執行濾波、歸一化等處理，能夠對每次充電過程及每個單體實現更為精細的監管，該方法中融合了單體電壓偏離中心簇電壓風險歸一化累計值、單體電壓偏離中心位電壓風險歸一化累計離散熵以及單位單體電壓偏離中心位電壓累計四分位距倍數等參數，從多個維度進行風險判定，相比現有技術可提供更好的魯棒性與通用性。

技術領域

本發明屬于動力電池安全狀態監管技術領域，具體涉及利用動力電池大數據計算單體電壓中心偏離情況并感知動力電池安全狀態的方法。

背景技術

電動汽車所使用的鋰離子動力電池組在長期充放電過程中，由于電池組內各單體電芯間充電接受能力的差異，組內各單體之間普遍會出現荷電量差異逐漸增大、發散的趨勢，容易造成電池組內部電池離散性加大，個別電池性能衰減加劇，嚴重時會導致整組電池失效。對于多個單體串并聯組成動力電池的電池包來說，整個電池包的輸出能力、輸出功率以及使用壽命，往往取決于電池包中性能最差的一塊單體電芯，這意味著單體電芯的不一致性是影響整個動力電池性能發揮最關鍵的因素。一般情況下動力電池在工作的初期，單體之間的不一致性表現并不明顯，但是經過一定時期的反復充放電使用后，單體間不一致性將會急劇增大，進而導致動力電池的壽命提前終止。

現有技術中，針對電池安全狀態大多借助電壓、溫度、壓差等表征參數的閾值來感知。這些參數所體現的安全或風險狀態雖然比較直觀，但存在無法有效識別電池潛在風險的缺陷，對于眾多故障不能做到提前預警。在一些直接通過電壓與中心位的累計得到累計風險值的現有技術中，主要解決手段是對所有電壓值進行累計，但普遍存在單體安全風險識別誤判率較高的問題。

發明內容

有鑒于此，針對上述本領域中存在的技術問題，本發明提供了一種基于電壓中心簇偏離量累計感知動力電池安全狀態的方法，具體包括以下步驟：

步驟一、針對待感知的電動汽車的歷史充電片段中10％-90％的SOC區間，提取每個單體在不同時刻的電壓值、電壓中位數、電壓上四分位數以及電壓下四分位數，并利用這些參數計算每個單體在不同時刻的單體電壓偏離中心簇值；

計算不同時刻某個單體的所述單體電壓偏離中心簇值與電池組中所有單體電壓偏離中心簇值總和的比值，并針對某一次充電過程基于充電持續時間與數據幀數，計算所述比值的單位歸一化累計值作為各單體的單位單體電壓偏離中心簇電壓風險歸一化累計值，以反映每個單體的離群狀態；

步驟二、提取電池組中全部單體在不同時刻的電壓值中位數，結合單體電壓值計算每個單體在不同時刻的單體電壓偏離中心位值；計算不同時刻某個單體的所述單體電壓偏離中心位值與電池組中所有單體電壓偏離中心位值總和的比值，并針對某一次充電過程基于充電持續時間與數據幀數，計算所述比值的歸一化累計值作為各單體的單體電壓偏離中心位電壓風險歸一化累計值；利用每一個單體各次充電所對應的單體電壓偏離中心位電壓風險歸一化累計值，對各單體構建單體電壓偏離中心位電壓風險歸一化累計矩陣；

對所述單體電壓偏離中心位電壓風險歸一化累計矩陣中的矩陣元素數值大小劃分若干區間，計算每次充電過程中每個單體電壓值落入不同區間的概率，并基于所述概率計算每次充電過程各單體的單體電壓偏離中心位電壓風險歸一化累計離散熵；

步驟三、針對步驟二中得到的所述單體電壓偏離中心位電壓風險歸一化累計值，計算單位單體電壓偏離中心位電壓風險歸一化累計值中位數和上下四分位數，并在此基礎上計算每個單體的單位單體電壓偏離中心位電壓累計四分位距倍數；

步驟四、結合實際運行工況分別對前述步驟得到的所述單體電壓偏離中心簇電壓風險歸一化累計值、單體電壓偏離中心位電壓風險歸一化累計離散熵以及單體電壓偏離中心位電壓累計四分位距倍數設定相應的閾值，當至少兩個結果大于或等于閾值時，表明相應電池單體存在異常離散，則對充電過程中的動力電池安全風險進行預警。