基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法及系统与流程

本发明涉及电池安全检测，具体为基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法及系统。

背景技术：

1、锂离子电芯是动力系统与储能系统的核心储能部件，广泛应用于新能源汽车、储能电站及各类电子设备中。电芯热失控是电芯内部产热反应失控引发的温度急剧升高现象，易进一步引发起火、爆炸等安全事故，是电芯应用过程中的主要安全风险。现有针对电芯热失控的预警技术，多通过采集电芯温度、电压、电流等运行参数，设定安全阈值进行风险判定，部分方案融合接触式测温、红外面测温等多类传感数据，以丰富监测维度、提升预警可靠性。

2、现有多模态融合的热失控预警方案中，多源数据融合环节普遍采用加权求和的计算方式，权重系数依赖人工经验标定，无明确的物理意义支撑，在电芯个体存在差异、外部散热环境波动时，容易出现误判或漏判。同时多数方案仅针对充放电过程中的瞬时温升进行监测，对电芯静置阶段的早期内部异常产热特征捕捉不足，预警触发时机整体偏晚。此外预警阈值多为出厂标定的固定数值，无法适配电芯循环老化过程中出现的温度基线漂移，随着电芯使用周期增加，预警的准确率会逐步降低，因此，现在提出基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法及系统解决此类问题。

技术实现思路

1、解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法及系统，解决了上述背景技术中提出的问题。

3、技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法，包括以下步骤：

5、步骤一、采集电芯表面中心温度、极耳温度以及红外阵列表面温度，对多路温度数据取算术平均值，得到电芯平均温度值；

6、步骤二、选取充电结束后的固定静置时长作为观测窗口，计算观测窗口内平均温度的变化量与窗口时长的比值，得到当前降温速率；

7、步骤三、调取电芯出厂同工况下的基准降温速率，将基准降温速率与当前降温速率做差得到降温速率偏移量，将降温速率偏移量与观测窗口时长相乘，得到异常产热等效温升值；

8、步骤四、采集每个充放电循环静置末期的电芯稳态温度，计算当前稳态温度与初始基准稳态温度的差值得到基线温度偏移量，将基线温度偏移量叠加至预设安全阈值中，得到调整后的安全阈值；

9、步骤五、将异常产热等效温升值与调整后的安全阈值比对，超出安全阈值时触发预警信号。

10、步骤一中，区别于常规测温系统仅用于单点温度降噪的算术平均，本方案算术平均融合输出的电芯整体平均温度，作为静置降温速率、异常产热等效温升、稳态基线偏移全部计算链路的唯一输入量，实现全预警流程统一热状态表征。

11、优选地，所述得到电芯平均温度值的具体步骤如下：

12、对采集到的多路温度数据逐一进行有效性校验，剔除超出合理量程的异常数据后，对剩余有效温度数值直接取算术平均值，得到电芯平均温度值。

13、优选地，所述选取充电结束后的固定静置时长作为观测窗口的具体步骤如下：

14、以充电截止信号触发的时刻为起点，向后截取固定时长的温度数据作为观测窗口，窗口时长覆盖电芯从充电结束到温度进入稳定下降阶段的完整过程。

15、优选地，所述计算观测窗口内平均温度的变化量与窗口时长的比值的具体步骤如下：

16、取观测窗口起始时刻的平均温度与终止时刻的平均温度，计算二者的差值作为窗口内的温度变化量，将温度变化量除以观测窗口的总时长，得到当前降温速率。

17、优选地，所述调取电芯出厂同工况下的基准降温速率的具体步骤如下：

18、基准降温速率为电芯出厂前在相同充电倍率、相同环境温度下完成充电后，相同时长观测窗口内测得的降温速率数值，该数值预先存入电芯对应的存储单元中。出厂基准降温速率按充电倍率、环境温度、充电截止soc三维存储；运行时同步读取本次充电截止soc，调取三维匹配的基准降温速率参与计算。

19、优选地，所述采集每个充放电循环静置末期的电芯稳态温度的具体步骤如下：

20、在每个充放电循环的静置阶段末尾，选取连续时长内温度波动小于预设幅度的时段，取该时段内的平均温度值作为当前循环的电芯稳态温度。

21、优选地，所述得到调整后的安全阈值的具体步骤如下：

22、以初始标定的固定安全阈值为基础，直接叠加基线温度偏移量的数值，叠加后的数值作为当前循环生效的安全阈值，基线温度偏移量为正值时同步提高安全阈值，为负值时同步降低安全阈值。

23、优选地，所述超出安全阈值时触发预警信号的具体步骤如下：

24、当异常产热等效温升值连续多个采集周期均超出调整后的安全阈值时，触发热失控预警信号，单次超出不触发预警。

25、基于多模态数据融合的电芯热失控预警系统，包括：

26、温度融合模块，用于采集电芯表面中心温度、极耳温度以及红外阵列表面温度，对多路温度数据取算术平均值，得到电芯平均温度值；

27、速率计算模块，用于选取充电结束后的固定静置时长作为观测窗口，计算观测窗口内平均温度的变化量与窗口时长的比值，得到当前降温速率；

28、温升换算模块，用于调取电芯出厂同工况下的基准降温速率，将基准降温速率与当前降温速率做差得到降温速率偏移量，将降温速率偏移量与观测窗口时长相乘，得到异常产热等效温升值；

29、阈值调整模块，用于采集每个充放电循环静置末期的电芯稳态温度，计算当前稳态温度与初始基准稳态温度的差值得到基线温度偏移量，将基线温度偏移量叠加至预设安全阈值中，得到调整后的安全阈值；

30、预警触发模块，用于将异常产热等效温升值与调整后的安全阈值比对，超出安全阈值时触发预警信号。

31、有益效果

32、本发明具有以下有益效果：

33、（1）该基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法及系统，通过温度作为唯一核心物理量，对多模态采集得到的多路温度数据采用算术平均方式完成融合，解决了现有多源数据融合依赖经验权重、物理基准不统一的问题，能够准确表征电芯整体热状态，为后续预警计算提供稳定可靠的基础数据。

34、（2）该基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法及系统，通过静置阶段的降温速率偏移量换算得到异常产热等效温升值，结合电芯稳态温度偏移量自适应调整安全阈值，解决了固定阈值难以适配电芯老化温度基线漂移的问题，可早期识别电芯内部异常产热，提升热失控预警的准确性与全生命周期适用性。

35、（3）多模态测温、降温速率监测、阈值微调三者形成了强耦合协同逻辑：多模态算术平均消除单点测温噪声，保证降温速率计算精准；降温速率偏移量化微弱内部产热提供原始风险特征；稳态基线自适应阈值消除老化漂移对特征判据的干扰，三者缺一不可，共同实现热失控早期低误判预警。

36、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

1.基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法，其特征在于，所述得到电芯平均温度值的具体步骤如下：

3.根据权利要求1所述的基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法，其特征在于，所述选取充电结束后的固定静置时长作为观测窗口的具体步骤如下：

4.根据权利要求1所述的基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法，其特征在于，所述计算观测窗口内平均温度的变化量与窗口时长的比值的具体步骤如下：

5.根据权利要求1所述的基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法，其特征在于，所述调取电芯出厂同工况下的基准降温速率的具体步骤如下：

6.根据权利要求1所述的基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法，其特征在于，所述采集每个充放电循环静置末期的电芯稳态温度的具体步骤如下：

7.根据权利要求1所述的基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法，其特征在于，所述得到调整后的安全阈值的具体步骤如下：

8.根据权利要求1所述的基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法，其特征在于，所述超出安全阈值时触发预警信号的具体步骤如下：

9.基于多模态数据融合的电芯热失控预警系统，用于实现上述权利要求1至8所述的基于多模态数据融合的电芯热失控预警方法，其特征在于，包括：