基于快充技术的锂电池组充电风险多维度监测预警系统的制作方法

本发明涉及充电风险监测预警领域，具体是基于快充技术的锂电池组充电风险多维度监测预警系统。

背景技术：

1、当前的新能源产业高速发展，锂电池凭借高能量密度、高循环寿命的优势，全面应用于电动汽车、电网储能、便携式动力设备等核心领域，快充技术已成为锂电池设备的核心刚需性能，随着快充功率不断提升、充电倍率持续增大，锂电池组在快充过程中的电化学反应速率、热生成效率、电流承载负荷大幅提升，随之衍生出各类充电安全风险，成为制约快充技术普及的核心瓶颈。

2、在快充工况下，锂电池组故障具有隐蔽性、渐进性、突发性并存的特点，电芯内部微观异常、模组连接点位接触隐患、多组件参数耦合异常等早期隐患，无法通过传统外置监测方式捕捉，且传统技术也无法区分电芯单体异常与模组整体异常，各类参数变化相互干扰，极易出现误预警、漏预警情况；

3、同时，常规的风险评估机制缺乏多参数联动分析能力，仅依靠单一参数阈值判定风险，无法识别温升、电阻、电压参数之间的耦合故障规律，对于线性缓慢恶化的隐性故障和非线性突发故障均无有效识别手段。

4、此外，行业传统的预警体系无精细化分级标准，多数设备仅设置单一故障报警与断电保护模式，无法区分轻微参数偏移、容量异常、重度热失控风险等不同等级隐患，要么过度防护导致快充效率大幅降低，要么防护不足引发热失控、起火、爆炸等安全事故。

5、针对上述技术缺陷，现提出基于快充技术的锂电池组充电风险多维度监测预警系统，适配高倍率快充场景下的锂电池安全管控需求，具备多维度感知、动态化评估、分级化防控的精细化充电风险监测预警功能。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出基于快充技术的锂电池组充电风险多维度监测预警系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于快充技术的锂电池组充电风险多维度监测预警系统，包括监测预警平台，且监测预警平台通讯连接有多维度感知模块、风险评估模块以及分级预警模块；

3、多维度感知模块对锂电池组进行多维度感知识别，通过多维度数据采集分析进行锂电池充电风险预警；

4、完成多维度感知后，风险评估模块对锂电池组进行风险评估，依据多维度感知采集数据进行风险评估；

5、分级预警模块，对锂电池组进行分级预警，并根据预警级别进行针对性防控。

6、进一步地，多维度感知模块中多维度感知识别过程如下：

7、在每个电芯内部或表面集成微型化传感器，通过传感器采集获取充电阶段内单体电压数值波动跨度，以及充电阶段中电芯内部温度上升跨度，并将充电阶段内单体电压数值波动跨度、充电阶段中电芯内部温度上升跨度分别与电压数值波动跨度阈值和温升跨度阈值进行比较：

8、若充电阶段内单体电压数值波动跨度超过电压数值波动跨度阈值，或者充电阶段中电芯内部温度上升跨度超过温升跨度阈值，则推断当前电芯内部维度感知异常，生成电芯维度风险信号并发送至监测预警平台，监测预警平台接收后进行对应电芯维护；

9、若充电阶段内单体电压数值波动跨度未超过电压数值波动跨度阈值，且充电阶段中电芯内部温度上升跨度未超过温升跨度阈值，则推断当前电芯内部维度感知正常，生成电芯维度安全信号并发送至监测预警平台。

10、进一步地，在模组汇流排及关键连接点布置传感器，并通过传感器采集对应接触电阻设置点位的实时电阻浮动跨度，同时获取模组之间温度数值差跨度；

11、若对应接触电阻设置点位的实时电阻浮动跨度超过电阻浮动跨度阈值，或者模组之间温度数值差跨度超过温差跨度阈值，则推断当前模组温度感知异常，生成模组维度风险信号并发送至监测预警平台，监测预警平台接收后，进行模组控制并依据控制情况进行充电决策；

12、若对应接触电阻设置点位的实时电阻浮动跨度未超过电阻浮动跨度阈值，且模组之间温度数值差跨度未超过温差跨度阈值，则推断当前模组温度感知正常，生成模组维度安全信号并发送至监测预警平台。

13、进一步地，风险评估模块中风险评估过程如下：

14、获取同一时刻对应电芯内部温升跨度增加值与模组之间温度数值差跨度的增加值，并建立跨度增加值曲线，且将电芯内部对应曲线和模组对应曲线进行比对，若两种类型曲线对应数值处于线性关系，当电芯内部温升跨度增加值与模组温差跨度增加值之间的线性比值持续增加，即产生充电线性预警信号并发送至监测预警平台，监测预警平台接收后，进行闪充控制，并对锂电池组各组件进行维护。

15、进一步地，当电芯内部温升跨度增加值与模组温差跨度增加值之间的线性比值保持恒定，即产生充电线性稳定信号并发送至监测预警平台；

16、若两种类型曲线对应数值处于非线性关系，采集电芯内部温升速度和模组温差上升速度超出对应两类型速度阈值的速度数值和，若电芯内部温升速度和模组温差上升速度超出对应两类型速度阈值的速度数值和超出速度数值和阈值，则推断锂电池组充电阶段风险评估异常，生成非线性预警信号并发送至监测预警平台，监测预警平台接收后，进行电芯内部和模组硬件检查并溯源温升原因，进行针对性控制；

17、进一步地，电芯内部温升速度和模组温差上升速度超出对应两类型速度阈值的速度数值和未超出速度数值和阈值，则推断锂电池组充电阶段风险评估正常，生成非线性稳定信号并发送至监测预警平台。

18、进一步地，分级预警模块中对锂电池组进行分级预警具体过程如下：

19、将电芯或者模组统一标记为锂电池组的内部元件，获取快充执行阶段内锂电池组内部元件的局部温升范围增加速度，同时在局部温升范围增加时，获取快充参数设定未改变时锂电池组电容量实际增加量与预设增加量的偏差值。

20、进一步地，若快充执行阶段内锂电池组内部元件的局部温升范围增加速度超过范围增加速度阈值，且快充参数设定未改变时锂电池组电容量实际增加量与预设增加量的偏差值未超过增加量偏差阈值，则设定为一级温升预警信号，且发送至监测预警平台；

21、若快充执行阶段内锂电池组内部元件的局部温升范围增加速度未超过范围增加速度阈值，且快充参数设定未改变时锂电池组电容量实际增加量与预设增加量的偏差值超过增加量偏差阈值，则设定为一级电容量预警信号，且发送至监测预警平台；

22、若快充执行阶段内锂电池组内部元件的局部温升范围增加速度未超过范围增加速度阈值，且快充参数设定未改变时锂电池组电容量实际增加量与预设增加量的偏差值未超过增加量偏差阈值，则设定为零级监测预警信号，且发送至监测预警平台；

23、若快充执行阶段内锂电池组内部元件的局部温升范围增加速度超过范围增加速度阈值，且快充参数设定未改变时锂电池组电容量实际增加量与预设增加量的偏差值超过增加量偏差阈值，则设定为二级防控预警信号，且发送至监测预警平台。

24、进一步地，监测预警平台接收到对应等级信号后，进行锂电池组充电控制。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1、多维度感知模块突破传统的锂电池充电监测的维度局限，构建电芯内部微观感知与模组外部宏观感知相结合的双层监测体系。通过在电芯内部集成微型传感器，精准捕捉快充过程中电芯内部电压波动跨度与隐性温升跨度，以解决传统的外部监测无法识别电芯早期电化学异常、内部热积聚的盲区问题，通过在模组汇流排及关键连接点布置传感器，实现接触电阻浮动与模组温差跨度的实时监测，精准识别模组连接松动、氧化、散热失效等隐性故障。

27、本发明是摒弃传统的瞬时数值判定模式，采用参数变化跨度判定逻辑，有效的识别快充过程中缓慢渐变的隐性故障与瞬时突发故障，大幅提升故障感知的全面性与精准度，从源头规避电芯单体失效、模组接触故障引发的快充安全隐患，为后续风险评估提供全面、精准、多维的基础数据支撑。

28、2、风险评估模块创新性的构建多参数耦合动态评估模型，打破传统的单一参数评估的片面性缺陷。通过建立电芯温升与模组温差的跨度增加值曲线比对机制，精准捕捉快充过程中线性比值持续递增的渐进式恶化故障，提前预判电池老化、内部副反应持续加剧的隐性风险，及时触发闪充控制与组件维护，避免故障累积恶化，还通过非线性关系增速叠加判定逻辑，精准区分硬件故障引发的突发式非线性异常，实现故障类型的精准分类，可针对性完成硬件检查与温升溯源整改。

29、本发明是实现锂电池快充风险从“事后故障判定”向“事前趋势预判、事中精准识别”的升级，覆盖渐进式、突发式、单一式、耦合式各类充电风险，极大提升风险评估的科学性与精准性。

30、3、分级预警模块建立零级常态监测、一级温升预警、一级电容量预警、二级重度防控的四级精细化预警体系，以解决传统的预警粗放化、同质化的技术弊端。结合温升扩散速度与容量偏差双重特征，精准区分纯温升异常、纯容量异常、温容复合型高危故障，针对不同等级、不同类型风险匹配差异化防控策略：零级信号保障正常快充工况稳定运行，一级温升预警针对性调控充电散热与功率，一级电容量预警排查电池容量衰减故障，二级预警执行全面硬件防控与功率限制。

31、本发明是既避免轻微隐患下过度防护导致的快充效率下降，又杜绝重度隐患下防护不足引发的安全事故，实现“分级风险、精准防控、按需管控”的技术效果，兼顾快充安全性与充电效率，同时为电池针对性维护提供精准指引。