[发明专利]一种并联电池组中单体连接断开的检测及定位方法

权利要求书

1.一种并联电池组中单体连接断开的检测及定位方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、对电池单体及并联电池组进行电池特性实验，获取电流、电压及温度数据；

S2、分别构建并联电池组在正常条件下及单体连接断开条件下的等效电路模型，并构建电池组等效热模型；基于步骤S1获取的数据对所述各个模型进行参数辨识；

S3、基于所构建的并联电池组模型，利用在线采集得到的电流、电压及温度数据，结合多模型估计方法，对电池组荷电状态进行估计，并进行单体连接断开故障的在线初步检测；

S4、根据步骤S3中在线初步检测的结果，判断单体连接断开是否可能存在；若是，则继续执行后续步骤S5至S6；否则不再执行步骤S5至S6；

S5、基于电流累计值与步骤S3中实时获取的SOC估计值，对并联电池组当前容量进行估算，确定并联电池组的容量骤减程度，形成单体连接断开与否及断开个数的最终判断；

S6、根据单体连接断开后的电压、电流和SOC估计值计算并联电池组整体生热率，由于断开单体位置的不同对应电池组的产热行为的不同，因此分别基于不同的电池组热模型进行温度估计，并最终根据温度估计值与测量值的误差平方和对断开单体位置进行判断。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S1中所述的电池特性实验包括：不同温度下的定容实验、开路电压实验、混合脉冲实验、特征工况实验以及用于测量或辨识得到热物性参数的热特性实验。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中所述的等效电路模型与等效热模型的建立及参数辨识过程具体包括以下步骤：

2.1)、将并联电池组视为一个整体，选择适合的模型建立并联电池组等效电路模型；

2.2)、基于并联电池组中各单体内部温度分布均匀的假设，将各电池单体视为集中质量质点，仅考虑单体与单体间及单体与外界环境的热交换，建立并联电池组等效热模型；

2.3)、根据步骤S1中获得的数据选用以下方式之一进行参数辨识：

①.利用不同断开个数条件下的并联电池组混合脉冲实验数据对模型进行辨识，形成一系列等效电路模型以描述不同断开单体个数条件下并联电池组的电特性；

②.根据单体特性实验数据先构建单体等效电路模型，并利用电路仿真手段进行不同的并联仿真，基于仿真数据进行不同单体断开个数条件下并联电池组模型的参数辨识，以减少繁琐实验过程；

③.直接根据电阻并联效应，直接计算不同断开个数条件下的欧姆电阻，从而得到一系列等效模型，并最终构建不同断开个数条件下模型参数表；

2.4)、根据步骤S1中获取的数据及电池生热率对等效热模型相关参数进行辨识，或通过理论计算及实验测量直接获得相关热物性参数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3对单体连接断开故障的在线初步检测具体包括：

3.1)、根据上一时刻采样测量得到的并联电池组平均温度或基于并联电池组的等效热模型估计得到的多个单体温度的平均值，匹配得到相应温度下不同连接断开个数条件下的等效电路模型参数；

3.2)、根据实时采样的电流、电压数据，基于不同断开单体个数条件的一系列等效电路模型，分别使用滤波估计方法得到各模型的端电压估计值与测量值的残差；

3.3)、通过残差概率评价方法计算各断开单体个数条件的模型的归一化匹配概率，并将概率最高的模型所对应的SOC估计值视为当前时刻多模型估计方法的SOC估计值；

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤S4中判断单体连接断开是否可能存在具体过程为：

根据步骤S3中所获得的各模型概率，初步判断单体连接断开情况；若正常模型概率保持最高，则认为没有连接断开情况发生，后续的步骤S5及S6将再不执行；若单体连接断开对应的模型概率超过正常模型且在一段时间内维持在1附近，则初步认为单体连接断开发生，同时也粗略得到断开的单体个数，并触发执行步骤S5至S6。