一种识别电池热失控方法及系统与流程

1.本发明涉及锂电池制备技术领域，尤其涉及一种识别电池热失控方法及系统。


背景技术：

2.在新能源汽车运行过程中，需要由单体电池以串并联方式进行连接而形成的一个电池组，电池组为车辆运行提供所需的动力。车辆在运行过程中所遇工况非常复杂，电池包的正常与否受到诸如电压、电流、绝缘、温度、压差、温差等因素影响，在众多因素影响中，难以准确定位到热失控触发点。


技术实现要素：

3.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种识别电池热失控方法及系统，优先考察电池的单体电压变化，以电压的变化作为衡量是否会发生热失控的重要特征变量。
4.本发明提出的一种识别电池热失控方法，采集电池组中所有单体电芯的电压值，并将所有单体电芯分成m条样本电芯组，所述电池组为多个已热失控的单体电芯集合；
5.根据电压值计算每条样本电芯组的电压方差值，获得临界点的方差阈值，当任一当前电池的电压方差值大于等于方差阈值，则当前电池具有发生热失控的风险。
6.进一步地，在根据电压值计算每条样本电芯组的电压方差值，获得临界点的方差阈值中，具体包括：
7.抽取所有热失控样本电芯组的所有电压值，对每个样本电芯组的电压值进行方差计算，得到电压方差值s
2i
；
8.计算相邻样本电芯组电压方差值的变化量，变化量最大的两个相邻单体电芯是正常数据与异常数据的临界点，该两个样本电芯组中的较大数据作为临界点的方差阈值。
9.进一步地，在计算相邻样本电芯组电压方差值的变化量，变化量最大的两个相邻样本电芯组是正常数据与异常数据的临界点，该两个样本电芯组中的较大数据作为临界点的方差阈值中，具体包括：
10.设定所采集电池组中单体电芯的个数为m，计算m个样本电芯组的电压方差值的变化量，得到m-1个变化量δ1,δ2,
…
,δk,
…
,δ
m-1
，得到最大值δk；
11.则前k条数据为发生热失控之前的数据，第k 1条至第m条数据为正在发生热失控的数据；
12.第k条数据和第k 1条数据为触发热失控的临界点，取第k 1条样本电芯组的方差值作为方差阈值
13.进一步地，在当任一当前电池的电压方差值大于方差阈值，则车辆发生热失控中，具体包括：
14.将方差阈值加载到任一车辆电池的所有样本电压方差值中，进行比较；
15.当所有样本电压方差值中某一个方差值大于等于方差阈值时，则判定当前电池具有发生热失控的风险；
16.当所有样本电压方差值中某一个方差值小于方差阈值时，则判定当前电池没有发生热失控的风险。
17.进一步地，计算m个样本电芯组的电压方差值的变化量，具体公式如下：
[0018][0019]
其中，为第k 1个样本电芯组的电压方差值，为第k个样本电芯组的电压方差值，δk为第k 1个样本电芯组与第k个样本电芯组之间的电压方差值的变化量。
[0020]
一种识别电池热失控系统，包括采集模块和计算判断模块；
[0021]
采集模块用于采集电池组中所有单体电芯的电压值，并将所有单体电芯分成m条样本电芯组，所述电池组为多个已热失控的单体电芯集合；
[0022]
计算判断模块用于根据电压值计算每条样本电芯组的电压方差值，获得临界点的方差阈值，当任一当前电池的电压方差值大于等于方差阈值，则当前电池具有发生热失控的风险。
[0023]
进一步地，计算判断模块包括方差计算模块和变化量计算模块；
[0024]
方差计算模块用于抽取所有热失控样本电芯组的所有电压值，对每个样本电芯组的电压值进行方差计算，得到电压方差值s
2i
；
[0025]
变化量计算模块用于计算相邻样本电芯组电压方差值的变化量，变化量最大的两个相邻单体电芯是正常数据与异常数据的临界点，该两个样本电芯组中的较大数据作为临界点的方差阈值。
[0026]
进一步地，变化量计算模块包括最大值计算模块、失控数据划分模块和失控临界点划分模块；
[0027]
最大值计算模块用于计算m个样本电芯组的电压方差值的变化量，得到m-1个变化量δ1,δ2,
…
,δk,
…
,δ
m-1
，得到最大值δk；
[0028]
失控数据划分模块用于将前k条数据为发生热失控之前的数据，第k 1条至第m条数据为正在发生热失控的数据；
[0029]
失控临界点划分模块用于将第k条数据和第k 1条数据为触发热失控的临界点，取第k 1条样本电芯组的方差值作为方差阈值
[0030]
一种计算机可读储存介质，所述计算机可读储存介质上存储有若干分类程序，所述若干分类程序用于被处理器调用并执行如上所述的识别电池热失控方法。
[0031]
本发明提供的一种识别电池热失控方法及系统的优点在于：本发明结构中提供的一种识别电池热失控方法及系统，优先考察的电池单体电压变化，以电压的变化作为衡量是否会发生热失控的重要特征变量，可以提前预判电池故障，减少市场故障率上报，提前进行故障预报，大大降低故障减少损失。
附图说明
[0032]
图1为本发明的结构示意图；
[0033]
图2为3辆运行车辆的电池电压方差值的结果显示图。
具体实施方式
[0034]
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0035]
如图1至2所示，本发明提出的一种识别电池热失控方法，包括如下步骤s1至s2：
[0036]
s1：采集电池组中所有单体电芯的电压值，并将所有单体电芯分成m条样本电芯组，所述电池组为多个已热失控的单体电芯集合；
[0037]
将采集到的发生热失控故障的电池数据进行特征变量抽取，抽取所有单体电芯的电压数据，组成m条样本电芯组。
[0038]
s2：根据电压值计算每条样本电芯组的电压方差值，获得临界点的方差阈值，当任一当前电池的电压方差值大于等于方差阈值，则当前电池具有发生热失控的风险。
[0039]
单体电芯自身的变化会导致温度、绝缘、温差等变量的变化，所以在热失控故障检测中，优先考察的电池单体电压变化，以电压的变化作为衡量是否会发生热失控的重要特征变量，通过步骤s1至s2，可以提前预判电池故障，减少市场故障率上报，提前进行故障预报，大大降低故障减少损失。
[0040]
步骤s2具体包括如下步骤s21至s22：
[0041]
s21：抽取所有热失控样本电芯组的所有电压值，对每个样本电芯组的电压值进行方差计算，得到电压方差值s
2i
；
[0042]
根据单体电芯的电压值分别对m条样本电芯组进行方差计算时，首先计算出每个样本电芯组的平均电压vave,再根据平均电压来计算每一个单体电芯的电压方差值，即：
[0043]
假定热失控电池组具有n个单体电芯，其中
[0044]
vave＝(v1 v2
…
vn)/n；
[0045]
根据平均电压vave，计算当前样本电芯组的方差s2，其计算公式：
[0046]
s2＝((v1-vave)2 (v2-vave)2
…
(vn-vave)2)/n
[0047]
s22：计算相邻样本电芯组电压方差值的变化量，变化量最大的两个相邻单体电芯是正常数据与异常数据的临界点，该两个样本电芯组中的较大数据作为临界点的方差阈值，具体如下s221至s223：
[0048]
s221：计算m个样本电芯组的电压方差值的变化量，得到m-1个变化量δ1,δ2,
…
,δk,
…
,δ
m-1
，得到最大值δk；
[0049][0050]
其中，为第k 1个样本电芯组的电压方差值，为第k个样本电芯组的电压方差值，δk为第k 1个样本电芯组与第k个样本电芯组之间的电压方差值的变化量。
[0051]
其中，由于真实方差数值太小，可以将真实电压方差值乘以系数106，得到放大后的电压方差值va
(阈值)
，以此放大后的电压方差值代替上述真实电压方差s2值进行计算，提高了计算效率。即
[0052]
va
(阈值)
＝s2×
106[0053]
s222：则前k条数据为发生热失控之前的数据，第k 1条至第m条数据为正在发生热失控的数据；
[0054]
s223：第k条数据和第k 1条数据为触发热失控的临界点，取第k 1条样本电芯组的方差值作为方差阈值
[0055]
经过步骤s21至s22得到用于作为比较基准的方差阈值，将该方差阈值加载到待测电池组中，可以提交预判电池发生热失控的风险，降低了故障率。
[0056]
当对当前电池热失控进行风险评估时，采用如下步骤s10至s30：
[0057]
s10：将方差阈值加载到任一车辆电池的所有样本电压方差值中，进行比较，当所有样本电压方差值中某一个方差值大于等于方差阈值时，进入步骤s20，当所有样本电压方差值中某一个方差值小于方差阈值时，进入步骤s30；
[0058]
s20：则判定当前电池具有发生热失控的风险；
[0059]
s30：则判定当前电池没有发生热失控的风险。
[0060]
通过步骤s10至s30，以电压的变化作为衡量是否会发生热失控的重要特征变量，避免了诸多维度因素混杂难以检测热失控的情况，可以提前预判电池故障，减少市场故障率上报，提前进行故障预报，大大降低故障减少损失。
[0061]
作为一实施例，其中电压方差值与方差阈值均为系数106，得到的放大后的值，具体为：3辆运行车辆，截取相对应的电池数据，对每辆车数据单体电压进行方差求解，将电压方差值与计算得到的方差阈值40进行比较，大于阈值的车辆即可判定为可能触发热失控的车辆，需要对电池进行检查维护。计算结果如图2所示，根据图2显示的结果，车辆1第705个样本电压方差值为88.0937，大于阈值40，且与上一个样本方差值之间变化量最大。故判定车辆1具有热失控风险，需要对车辆电芯进行检查维护；同理车辆2所有样本方差值均小于阈值40，故属于正常状态；车辆3第1327个样本电压方差为156.0923，大于阈值40，故判定为具有热失控风险，需要对车辆电芯进行检查维护。
[0062]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。