一种电池包热失控预警方法及系统与流程

本发明涉及池包热失控预警，具体涉及一种电池包热失控预警方法及系统。

背景技术：

1、在高能量密度电池包于低气压、高频振动及快速充放电叠加工况（如高空长航时无人机或极地科考设备）下，个别电芯内部易产生“亚稳态界面反应”，表现为纳秒级局部副反应与极微量气体析出耦合，该过程既不会立即引起可测温升，也难以在电压或内阻上形成稳定异常，却会在封闭腔体中诱发非连续、弱相关的微尺度多物理扰动；现有技术多依赖单一阈值或低频特征融合，无法识别该类跨尺度、非平稳的前驱异常，导致热失控前兆被掩蔽，预警窗口极短甚至缺失。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电池包热失控预警方法及系统，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电池包热失控预警方法，包括：

3、s100，获取电池包内部多源高频信号，包括微压波p、声发射ae、壳体微应变s及电压v，并构建统一时间序列q；

4、s200，对q进行自适应分解，得到若干本征模态分量集imf，并提取各imf的瞬时能量密度与相位信息，形成特征矩阵f；

5、s300，基于f，计算不同物理量之间的相位锁定度与能量转移系数，得到耦合特征集k；

6、s400，根据k建立微扰传播反演模型r，对异常源进行反演定位，得到候选异常源集合u及其时序演化轨迹；

7、s500，基于u的轨迹构建非平稳演化判据函数d，计算其局部突变强度与持续性指标，得到异常演化参数集e；

8、s600，将e输入预设的亚稳态失控判别模型进行匹配，输出预警等级l及对应置信度；

9、s700，当l超过设定阈值时，依据u定位结果触发针对性预警与隔离控制。

10、优选的，所述s200具体包括：

11、s210，对统一时间序列q进行端点延拓处理，并采用自适应噪声辅助经验模态分解方法对q进行分解，得到多组本征模态分量集；

12、s220，对所述本征模态分量集进行模态筛选，基于频带能量占比与信号相关系数剔除噪声模态，保留有效本征模态分量；

13、s230，对筛选后的各本征模态分量执行希尔伯特变换，获取对应的瞬时幅值与瞬时相位，并据此计算瞬时能量密度；

14、s240，将各本征模态分量的瞬时能量密度与瞬时相位按时间序列重构并进行归一化处理，形成特征矩阵f。

15、优选的，所述计算不同物理量之间的相位锁定度的步骤包括：

16、s310，对特征矩阵f中的瞬时相位进行复指数映射处理，将各物理量相位转换为单位圆上的复向量表示；

17、s320，基于所述复向量在循环统计流形空间中的分布特性，构建测地距离度量函数，并计算不同物理量之间的相位分布离散程度；

18、s330，根据所述相位分布离散程度计算相位集中参数，并通过引入曲率约束函数对所述相位集中参数进行非线性调制，得到相位一致性度量值；

19、s340，将所述相位一致性度量值归一化处理后，作为不同物理量之间的相位锁定度。

20、优选的，所述计算不同物理量之间的能量转移系数的步骤包括：

21、s350，对特征矩阵f中不同物理量的瞬时能量密度进行联合变分模态分解处理，在统一约束条件下构建共享频带的本征模态分量集合，并通过变分优化求解各模态的中心频率与带宽参数；

22、s360，基于所述共享频带的本征模态分量集合，计算各物理量在对应频带内的能量分布比例，形成跨模态能量分布矩阵；

23、s360，根据所述跨模态能量分布矩阵构建能量重分配函数，计算不同物理量在相同频带内的能量占比变化率及其时间演化关系；

24、s370，将所述能量占比变化率经归一化处理后定义为能量转移系数。

25、优选的，所述根据k建立微扰传播反演模型r，对异常源进行反演定位，得到候选异常源集合u及其时序演化轨迹的步骤包括：

26、s410，基于耦合特征集k中相位锁定度与能量转移系数构建多物理耦合传播矩阵，通过引入空间位置权重与传播时延约束，建立微扰传播正向描述函数；

27、s420，在所述微扰传播正向描述函数基础上构建反演目标函数，所述反演目标函数以实际观测耦合特征与模型预测结果之间的误差最小为优化目标，并引入稀疏约束项以限定异常源数量；

28、s430，采用迭代优化方法对所述反演目标函数进行求解，得到候选异常源的空间位置及其强度分布；

29、s440，根据所述候选异常源在连续时间窗口内的定位结果进行轨迹关联与时序拟合，得到候选异常源集合及其时序演化轨迹。

30、优选的，基于候选异常源集合构建非平稳演化判据函数并计算异常演化参数的步骤包括：

31、s510，基于候选异常源集合中各异常源的时序演化轨迹，计算其在连续时间窗口内的空间位移变化率与强度变化率，构建多维演化特征序列；

32、s520，基于所述多维演化特征序列构建非平稳演化判据函数，所述判据函数通过引入时间加权因子与变化梯度项，对异常源演化过程进行非线性建模；

33、s530，根据所述非平稳演化判据函数计算局部突变强度，所述局部突变强度定义为判据函数在相邻时间点的一阶差分绝对值；

34、s540，对所述判据函数在滑动时间窗口内进行积分运算，得到持续性指标，并将所述局部突变强度与持续性指标组合作为异常演化参数。

35、优选的，将异常演化参数集输入预设的亚稳态失控判别模型进行匹配的步骤包括：

36、s610，对异常演化参数集进行多维归一化处理，并构建特征向量序列；

37、s620，基于历史标注数据构建亚稳态失控判别模型，模型采用核函数映射的支持向量分类方法，通过最大间隔优化确定分类边界；

38、s630，将所述特征向量序列输入亚稳态失控判别模型，计算其在不同预警等级类别上的分类得分，并通过概率映射函数转换为对应置信度；

39、s640，根据所述分类得分及置信度大小确定预警等级，并输出对应置信度结果。

40、本发明还提供了一种电池包热失控预警系统，包括：

41、时间对齐模块：获取电池包内部多源高频信号，包括微压波p、声发射ae、壳体微应变s及电压v，并构建统一时间序列q；

42、特征构建模块：对q进行自适应分解，得到若干本征模态分量集imf，并提取各imf的瞬时能量密度与相位信息，形成特征矩阵f；

43、特征计算模块：基于f，计算不同物理量之间的相位锁定度与能量转移系数，得到耦合特征集k；

44、微扰传播反演定位模块：根据k建立微扰传播反演模型r，对异常源进行反演定位，得到候选异常源集合u及其时序演化轨迹；

45、非平稳演化判据分析模块：基于u的轨迹构建非平稳演化判据函数d，计算其局部突变强度与持续性指标，得到异常演化参数集e；

46、亚稳态失控判别模块：将e输入预设的亚稳态失控判别模型进行匹配，输出预警等级l及对应置信度；

47、预警触发模块：当l超过设定阈值时，依据u定位结果触发针对性预警与隔离控制。

48、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

49、1、本发明通过构建基于多源高频信号的跨模态耦合分析方法，将微压波、声发射、壳体微应变及电压信号进行统一时间对齐与分解，并引入循环统计流形相位一致性度量及跨模态能量重分配方法，实现了对弱幅值、非连续、非平稳异常信号的深层特征挖掘与耦合建模。相比现有依赖单一物理量或简单特征融合的方法，本发明能够在热失控前驱阶段捕捉亚稳态微扰信号，提高对早期异常的识别灵敏度和稳定性，有效拓展预警时间窗口。

50、2、本发明通过构建微扰传播反演模型与非平稳演化判据函数，实现异常源的空间定位及演化趋势量化，并结合亚稳态失控判别模型输出具有置信度的分级预警结果，同时依据定位结果实施针对性隔离控制。该技术方案不仅能够精确识别异常发生位置，还可动态评估异常发展程度并进行主动干预，从而显著降低热失控蔓延风险，提升电池包在复杂工况下的本质安全性与可靠性。