[发明专利]一种基于序列相似度的电池内短路在线诊断方法

说明书

本发明涉及一种基于序列相似度的电池内短路在线诊断方法，该方法包括如下步骤：1)选取充电过程电压区间，并以此动态确定电池模组中的基准电池；2)获取并记录电池模组内所有电池在每个充电周期的时间‑电压序列，根据电压区间确定每个充电周期的时间区间；3)计算电池模组中待测电池与基准电池在时间区间内的时间‑电压序列的相似度；4)计算待测电池相邻充电周期的序列相似度差值；5)将待测电池的序列相似度差值与增量阈值相比较，实现内短路故障的在线诊断。与现有技术相比，本发明具有实施简便、适用范围广、诊断时间短、诊断准确度高等优点。

技术领域

本发明涉及储能电池技术领域，尤其是涉及一种基于序列相似度的电池内短路在线诊断方法。

背景技术

热失控是指电池内部出现放热连锁反应引起电池温升速率急剧变化的过热现象，导致电池热失控的原因包括机械滥用、热滥用和电滥用。由正负极部分在电池内部短路所形成的内短路，是三种滥用方式导致电池热失控的共性环节。电池内短路一方面带来了极大的安全隐患，另一方面导致电池性能衰减，影响车辆续航里程。除此之外，由内短路造成的电池单体不一致问题增加了电池的控制和管理的难度。电池内短路的诊断对于避免性能衰减及热失控问题具有十分重要的意义。

电池内短路具有自发性，贯穿电池的全生命使用周期，并且其早期现象并不明显，不易察觉，但任其不断发展则会造成热失控等严重事故，所以尽早发现电池内短路故障，可以为电池管理系统或整车阻止事故的发生赢得更多的响应时间，从而提高电动汽车安全性。为了能够在线对电池内短路进行诊断，国内外学者、研究人员进行了很多尝试。

一种常见的方法是基于直接特征的电池内短路诊断方法，电池内短路会导致电池自放电，其直接特征表现为电压下降、电流增大及温度升高等。因此，可以通过直接分析BMS传感信号的变化，进行内短路的检测。

另一类常用的方法是基于容量衰减的电池内短路诊断方法，通过比较相邻两次充电周期内电池单体的剩余可充容量差值来判断电池是否发生内短路，并根据剩余可充容量差值及充电时间，计算获取电池内短路等效电阻。

还有一种方法是基于交流阻抗的电池内短路诊断方法，在电池发生内短路后，其直流和交流阻抗均发生变化，尤其在低频区。该方法通过测量电池的交流阻抗与正常健康电池的交流阻抗谱进行比对，判断电池是否发生内短路。

但是，以上三种方法在应用中均存在一些问题。第一种电池内短路诊断方法简单可行，但是在电池内短路的早期和中期直接特征并不明显，难以识别，而在直接特征明显的后期，内短路发展迅速，不可阻断，此时进行检测已无意义；第二种电池内短路诊断方法准确度高，并且能对内短路等效电阻进行定量计算，但需要对电池进行两个完整的充电周期，无法在使用过程中进行在线诊断；第三种电池内短路诊断方法需要使用额外电化学设备，成本较高，限制了其广泛应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于序列相似度的电池内短路在线诊断方法，该方法实施简便、诊断时间短、诊断准确度高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于序列相似度的电池内短路在线诊断方法，该方法包括如下步骤：

1)选取充电过程电压区间，并以此动态确定电池模组中的基准电池；

2)获取并记录电池模组内所有电池在每个充电周期的时间-电压序列，根据电压区间确定每个充电周期的时间区间；

3)计算电池模组中待测电池与基准电池在时间区间内的时间-电压序列的相似度；

4)计算待测电池相邻充电周期的序列相似度差值；

5)将待测电池的序列相似度差值与增量阈值相比较，实现内短路故障的在线诊断。