[发明专利]低温工况导致电池储能系统内短路故障的在线监测方法

权利要求书

1.一种低温工况导致电池储能系统内短路故障的在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立锂电池内短路等效模型来模拟锂电池内短路时电压随电流负荷变化的瞬态响应；

S2：基于锂电池化学原理分析低温工况下锂电池内短路故障的典型过程与干扰因素，计算电池单体间的相关系数：

设任意两个电池单体电压监测数据为数组X，Y，采样点个数为n，则两电池单体间相关系数的计算公式如下：

其中，x_i和y_i分别为数组X，Y中的元素；

S3：确定低温工况导致的内短路曲线特征值

S3.1：设置模型参数，开展前期仿真实验，确定合适的移动窗口滤波器参数w；

为了提高运算速度，简化内短路在线监测的取样、更新过程，并计算得到低温工况所导致的内短路曲线特征值，作递推形式如下：

P_k＝P_k-1+x_iy_i

Q_k＝Q_k-1+x_i

R_k＝R_k-1+y_i

其中，P_k、Q_k、R_k、S_k和T_k为简化计算法的迭代系数；k为当前迭代次数；(r_X，Y)_k为经k次迭代后收敛的内短路曲线特征值；

使用移动窗口滤波器进行数据处理，时间窗口的大小w通过简化等效模型的小功率仿真获取，修改为：

P_k＝P_k-1+x_iy_i-x_i-wy_i-w

Q_k＝Q_k-1+x_i-x_i-w

R_k＝R_k-1+y_i-y_i-w

S3.2叠加主动降噪信号，防止内短路误识别；

S3.3基于检测装置原始数据计算各电池单体之间的相关系数特征值；

S4：对锂电池内短路进行安全状态评估：

S4.1基于电池相关系数特征值统计所有内短路频次；

S4.2根据内短路频次与类型判断储能系统安全状态，决定是否发出预警信号。

2.根据权利要求1所述的低温工况导致电池储能系统内短路故障的在线监测方法，其特征在于，所述S1具体为：

采用二阶RC电路联接而成的戴维南模型来等效模拟锂电池电压随电流负荷变化的瞬态响应：所述戴维南模型包括两个串联的RC支路，两个RC支路一端连接OCV的正极，另一端连接电阻R₀₁的一端，其中一条RC支路两端并联有稳压二极管V_zener，OCV两端并联有电阻R_P；

其中，两个RC支路分别对应锂电池的浓差极化效应以及电化学极化效应，电阻R01为电池欧姆内阻，两RC支路中的R_long与R₁₂为电池极化内阻，C_long与C₁₂为电池的极化电容；OCV对应电池的开路电压，RP与V_zener分别为电池的内短路等效电阻与稳压二极管，OCV的负极与R₀₁的另一端之间的电压V_Terminal为电池端口电压；

由戴维南定理得到锂电池模型的数学表达式为：

V_Terminal＝f(s，T)-U₁(t)-U₂(t)-R₀₁i(t)+v_(t)

其中，U₁(t)与U₂(t)分别为两个RC支路电压，f(s，T)为OCV与SOC在不同温度T下的函数关系，v(t)为计算过程产生的观测噪声；i(t)为电池单体电流。