[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

说明书

本发明提供了一种并联电池组中单体连接断开的检测及定位方法，其充分考虑并联电池组发生单体连接断开时的电、热特性，能够快速且准确地实现故障检测。该方法考虑到不同连接断开位置下并联电池组的各单体的产热行为差异，利用温度信息能够实现断开单体的精确定位。

技术领域

本发明涉及动力电池管理技术领域，具体涉及一种并联电池组中单体连接断开的检测及定位方法。

背景技术

动力电池作为电动汽车及各类储能设备的核心构成部分，其稳定可靠的运行是保障车辆/设备性能及安全的关键。为满足用电设备能量及功率的需求，电池组通常需要由多个电池单体串/并联形成。目前，“先并后串”的典型连接方式被广泛应用。对于这种连接形式而言，当某并联电池组中个别单体由于生产缺陷或外部冲击断开连接时，并联电池组内剩余电池将仍能维持电流回路，继续为用电设备提供电能。对于多单体并联形成的并联电池组而言，个别单体断开对其电池组整体性能及安全影响相对较小。然而，在大容量单体发展的趋势下，并联单体个数逐渐减少，单体断开连接的影响将不能被忽略。

对于并联单体个数较少的电池组(如2并或3并)而言，个别单体连接断开意味着：并联电池组整体内阻的激增与容量的骤减。如果此类故障不能被及时且准确检测，内阻增加所致的产热量增加将严重影响电池组安全性。同时，流过组内剩余各单体的电流显著增加，电池老化进程加快，逐渐恶化电池组一致性。为有效避免此类危害的衍生，针对并联电池组中单体连接断开的情况，快速检测方法的开发十分必要。

现有的方法通常利用内阻增加与容量骤减的特性实现单体断开的检测。仅利用内阻特性的方法将可能受到其他类型故障的干扰(如连接电阻的增大)。而在同时利用两个特性的方法中，温度的影响没有被充分考虑，且未实现对断开单体的定位。因此，现阶段仍缺乏能够充分考虑并联电池组电、热特性的单体连接断开检测及定位方法。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于充分利用并联电池组在个别单体连接断开情况下的电、热特性，基于模型的快速检测及定位方法，实现快速且准确的断开检测、断开个数判断及断开单体定位。

由此本发明提供了一种并联电池组中单体连接断开的检测及定位方法，主要分为S1至S2的离线准备与S3至S6的在线检测与定位应用两个阶段，该方法具体包括以下步骤：

S1、对电池单体及并联电池组进行电池特性实验，获取电流、电压及温度等数据；

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(state of charge，SOC)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、基于步骤S3中实时获取的SOC估计值与电流累计值，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。

进一步地，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(open circuit voltage，OCV)实验、混合脉冲实验、特征工况实验等电特性实验以及用于测量或辨识得到热物性参数的热特性实验。其中，并联电池组的电特性实验可扩展为对不同单体连接断开个数条件下(如断开1个、断开2个)并联电池组的一系列电特性实验，以准确获得不同条件下的并联电池组电特性。