[发明专利]一种动力电池组中内短路单体检测方法

说明书

本发明提供了一种动力电池组中内短路单体检测方法，其充分利用了电池单体在内短路演变过程中表现出的电压偏离特性，基于数据驱动的方式开发内短路检测方法，可以对电池模组中的内短路电池单体进行及时检出，适用于车辆全工况和电池全生命周期，有助于对动力电池热失控事故的提前预警。

技术领域

本发明属于动力电池安全预警监测技术领域，具体涉及一种动力电池组中内短路单体检测方法。

背景技术

现阶段，动力电池热失控安全事故时有发生，不仅严重威胁驾驶员与乘客的生命财产安全，而且对新能源汽车普及推广造成了相当大的阻碍。“热失控”是指电池内部由于出现化学连锁放热反应，所导致的电池温升速率急剧变化的异常热效应。动力电池在机械滥用、电滥用以及热滥用等极端条件下运行均有可能诱发热失控事故。

由于热失控诱因众多，且诸多现象交织，给热失控的预警带来了巨大的困难。然而，无论热失控是由机械滥用、电滥用还是热滥用中的何种诱因导致，电池单体的内短路现象则均会发生于热失控的发展过程中，因而能够作为热失控预警的一个重要表征。现有技术中，对于动力电池组内短路检测还存在以下几个问题：

(1)内短路触发方式多种多样，但绝大部分为时间尺度较短的触发方式，目前尚缺乏能表现内短路长期演变特征的等效替代实验，且现有的内短路检测算法仅仅只能针对特定的触发方式。

(2)大部分的内短路检测局限于针对单体的级别，面向电池模组中的单体内短路检测方法较为缺乏。

发明内容

有鉴于此，针对上述本领域中存在的技术问题，本发明提供了一种动力电池组中内短路单体检测方法，具体包括以下步骤：

步骤一、对动力电池组中的电池单体进行单独的离线测试，包括恒流充电与恒流放电，获取电池单体的开路电压数据，并以不同开路电压OCV值作为界限划分出多个电压区间；

步骤二、在线上以固定的数据帧周期，实时获取动力电池组中每个电池单体的端电压数据；

步骤三、计算时间滑窗中各单体端电压数据的改进香农熵，用于反映各数据帧时间中，端电压数据在不同的所述多个电压区间内的分布情况以及无序程度；

步骤四、将每数据帧对应的各单体的端电压数据与计算的改进香农熵成对作为一个数据样本点，由各数据样本点共同构成一个二维数据样本组；

步骤五、利用聚类算法对所述二维数据样本组进行初筛，筛选出离群的数据样本点；

步骤六、计算各离群数据样本点的局部密度离群因子；当出现一个及以上的局部密度离群因子大于或等于预设故障阈值时，则进行内短路故障报警并返回内短路电池单体的序号索引。

进一步地，步骤一中所执行的恒流充电与恒流放电具体过程包括：

首先对电池单体施加一定倍率的恒流充电，直到厂家设定的上截止电压停止充电；再对单体施加同样倍率的恒流放电，直到厂家设定的下截止电压停止放电；

将充放电同一SOC下所获取的单体端电压数据取均值，获取OCV-SOC曲线图，将每一固定SOC间隔对应的OCV作为所述界限。

进一步地，步骤三中时间滑窗位于某个数据帧处各单体端电压的改进香农熵[SE₁,SE₂,…,SE_n]利用以下公式计算：

其中，P_i,j为电池单体j在此滑窗内的端电压数据在所划分的共m个电压区间中的第i个电压区间内分布的概率，n表示电池组内的单体总数。

进一步地，步骤五筛选离群的数据样本点的具体过程包括：