本發(fā)明涉及一種并聯(lián)電池組故障檢測(cè)方法，屬于電池模組領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的電動(dòng)車電池管理系統(tǒng)(BMS)通過(guò)實(shí)時(shí)采集電池組充放電電流、各電池單體電壓、溫度等狀態(tài)量，能夠?qū)﹄姵亟M的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)對(duì)電池組剩余電量(SOC)和最大輸出功率(SOP)進(jìn)行在線估算，確保動(dòng)力電池組處于最佳工作狀態(tài)從而最大限度發(fā)揮動(dòng)力電池性能及延長(zhǎng)其使用壽命。然而由于單體電芯電壓和容量都無(wú)法滿足電動(dòng)車功率輸出要求，通常需要通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)方式形成電池模組來(lái)提供動(dòng)力，對(duì)于串聯(lián)電池組來(lái)說(shuō)，BMS能夠同時(shí)檢測(cè)所有電池單體的端電壓從而對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；而對(duì)于并聯(lián)電池組來(lái)說(shuō)，BMS只能采集到所有并聯(lián)單體的共同電壓和流經(jīng)電池組的總電流，因此當(dāng)并聯(lián)電池組中某一單體衰老或出現(xiàn)故障時(shí)BMS無(wú)法及時(shí)察覺(jué)，大大縮減其余并聯(lián)電池的壽命。

現(xiàn)有的針對(duì)并聯(lián)電池組故障的檢測(cè)方法，主要有分為兩種，一種是離線逐一測(cè)量所有單體的端電壓來(lái)判斷是否處于正常工作狀態(tài)，該方法檢測(cè)結(jié)果直觀準(zhǔn)確，但是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，實(shí)用性較差；另一種是通過(guò)檢測(cè)整個(gè)電池組的直流內(nèi)阻并與初始值對(duì)比來(lái)判斷電池衰老程度和是否出現(xiàn)故障，該方法優(yōu)點(diǎn)是較為簡(jiǎn)便快捷，但是當(dāng)并聯(lián)電池組規(guī)模較大時(shí)誤差較大，難以做出準(zhǔn)確判斷，誤判帶來(lái)的不利影響嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)提供一種并聯(lián)電池組故障檢測(cè)方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案一方面為一種并聯(lián)電池組故障檢測(cè)方法，包括以下步驟：獲取一個(gè)電池組平均溫度T；根據(jù)下列公式計(jì)算該電池組釋放的電能E_w和電池的產(chǎn)熱率E_q；

E_w＝∫I(t)*U(t)dt,

式中I(t)和U(t)分別為t時(shí)，電池組的電流和總電壓的值，I，E_oc和U分別為電池組的電流，開路電壓和端電壓,為熵變溫度系數(shù)；計(jì)算電池組釋放的電能E_w與電池的產(chǎn)熱率E_q的和值e(t)，標(biāo)記e(t)為電池實(shí)時(shí)能量值，累計(jì)e(t)得到電池已釋放能量值E；計(jì)算E與電池組的總能量值的比值，標(biāo)記該比值為SOE；計(jì)算待檢測(cè)的所有電池組的SOE的平均值，設(shè)置該平均值為判斷閾值，基于判斷閾值判斷電池組的狀態(tài)。

優(yōu)選地，根據(jù)下列數(shù)學(xué)模型計(jì)算開路電壓E_oc；

E_oc＝E-k0/SOC-k1*SOC+k2*ln(SOC)+k3*ln(1-SOC),式中E、K0、K1、K2和K3為預(yù)設(shè)的常數(shù)。

優(yōu)選地，基于安時(shí)積分法獲取SOC。

優(yōu)選地，所述數(shù)學(xué)模型由若干經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒M成，包括：

E_oc＝E-K/SOC；E_oc＝E-K*SOC；E_oc＝E+K*ln(SOC)+K`*ln(1-SOC)；其中E、K、K`為不確定的模型參數(shù)；

結(jié)合該三個(gè)模型并求平均值，輸出E_oc＝E-k0/SOC-k1*SOC+k2*ln(SOC)+k3*ln(1-SOC)，所述E、K0、K1、K2和K3為基于開路電壓測(cè)試的結(jié)果以最小二乘法擬合得到的常數(shù)。

優(yōu)選地，基于判斷閾值判斷電池組的狀態(tài)的步驟包括：計(jì)算單個(gè)電池組的SOE與判斷閾值的差值，計(jì)算該差值與判斷閾值的比值，基于該比值的大小輸出對(duì)應(yīng)的處理信號(hào)。

本發(fā)明的有益效果為通過(guò)計(jì)算電池組的SOE值，基于與整體的平局SOE值之間的比較，發(fā)現(xiàn)在若干電池組中，能量釋放異常的電池組，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常電池組的故障檢測(cè)，有利于及時(shí)處理故障電池組，延遲電池組群的壽命，保證能量的持續(xù)輸出。

附圖說(shuō)明

圖1所示為基于本發(fā)明實(shí)施例的一種并聯(lián)電池組故障檢測(cè)方法1的示意圖；

圖2所示為基于本發(fā)明實(shí)施例的一種并聯(lián)電池組故障檢測(cè)方法2的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。

基于發(fā)明的實(shí)施例，如圖1所示一種并聯(lián)電池組故障檢測(cè)方法1，包括以下步驟：獲取一個(gè)電池組平均溫度T；根據(jù)下列公式計(jì)算該電池組釋放的電能E_w和電池的產(chǎn)熱率E_q；

E_w＝∫I(t)*U(t)dt,

式中I(t)和U(t)分別為t時(shí)，電池組的電流和總電壓的值，I，E_oc和U分別為電池組的電流，開路電壓和端電壓,為熵變溫度系數(shù)；計(jì)算電池組釋放的電能E_w與電池的產(chǎn)熱率E_q的和值e(t)，標(biāo)記e(t)為電池實(shí)時(shí)能量值，累計(jì)e(t)得到電池已釋放能量值E；計(jì)算E與電池組的總能量值的比值，標(biāo)記該比值為SOE；計(jì)算待檢測(cè)的所有電池組的SOE的平均值，設(shè)置該平均值為判斷閾值，基于判斷閾值判斷電池組的狀態(tài)。

一個(gè)電池組包括若干單體電池，通過(guò)溫度傳感器等可以檢測(cè)所有的單體電池的溫度，求他們作為一個(gè)電池組的平均溫度T，通過(guò)電表測(cè)量電池組的電流和電壓，根據(jù)預(yù)先測(cè)試的開路電壓和熵變溫度系數(shù)，根據(jù)公式(1)(2)求出電池組的電能和熱能，累計(jì)一段時(shí)間內(nèi)電池組釋放的能量，例如累計(jì)從零到t1的能量，此時(shí)能夠簡(jiǎn)單得到已釋放的能量和總能量之間的比值，同時(shí)，考慮到不一定每次電池釋放能量都是線性的，有可能是從某一個(gè)能量段到另一個(gè)能量段之間的反復(fù)，仍可以計(jì)算時(shí)間t2～t3之間的能量值變化，同時(shí)記錄其他的電池組在同一條件下的變化，當(dāng)電池組存在故障是，其能量值會(huì)與其他的電池組的平均能量變化值不同，據(jù)此可以判斷是否屬于異常電池組，熵變溫度系數(shù)為通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的一個(gè)溫度與能量之間的系數(shù)。

根據(jù)下列數(shù)學(xué)模型計(jì)算開路電壓E_oc；

(3)E_oc＝E-k0/SOC-k1*SOC+k2*ln(SOC)+k3*ln(1-SOC),式中E、K0、K1、K2和K3為預(yù)設(shè)的常數(shù)。

基于安時(shí)積分法獲取SOC。

所述數(shù)學(xué)模型由若干經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒M成，包括：

E_oc＝E-K/SOC；E_oc＝E-K*SOC；E_oc＝E+K*ln(SOC)+K`*ln(1-SOC)；其中E、K、K`為不確定的模型參數(shù)；

結(jié)合該三個(gè)模型并求平均值，輸出：

E_oc＝E-k0/SOC-k1*SOC+k2*ln(SOC)+k3*ln(1-SOC)，所述E、K0、K1、K2和K3為基于開路電壓測(cè)試的結(jié)果以最小二乘法擬合得到的常數(shù)。

Shepherd模型：E_oc＝E-K/SOC；Unnewehr universal模型：E_oc＝E-K*SOC；Nernst模型：E_oc＝E+K*ln(SOC)+K`*ln(1-SOC)；為經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐模型，即通過(guò)實(shí)踐獲取模型中的不確定的系數(shù)的值，本方案中，將三個(gè)模型合并，然后求均值，得到公式(3)，然后通過(guò)在開路電壓測(cè)試的過(guò)程中，獲取其中的E、K0、K1、K2和K3的值。

基于判斷閾值判斷電池組的狀態(tài)的步驟包括：計(jì)算單個(gè)電池組的SOE與判斷閾值的差值，計(jì)算該差值與判斷閾值的比值，基于該比值的大小輸出對(duì)應(yīng)的處理信號(hào)。

基于本發(fā)明的實(shí)施例，如圖2所示一種并聯(lián)電池組故障檢測(cè)方法2，存在17組電池組的供電系統(tǒng)，第一次使用前用電池充放電測(cè)試設(shè)備對(duì)上述17個(gè)電池組(編號(hào)為1-17)按照國(guó)標(biāo)要求在常溫下分別進(jìn)行一次滿充滿放，利用BMS測(cè)量和記錄放電過(guò)程中各電池組單體電壓、電流及溫度數(shù)據(jù)，并通過(guò)所測(cè)得的第i組電池組工作狀態(tài)數(shù)據(jù)分別計(jì)算其所釋放出的電能Ew,i和熱能Eq,i，得到其所能夠輸出的總能量Etot,i。其中，第i組電池組釋放的電能Ew,i可以通過(guò)式(1)對(duì)電池組輸出功率進(jìn)行積分獲得，通過(guò)公式(2)得到電池組的熱能，其中熵變溫度系數(shù)取值為0.3mV/K，而SOC可以通過(guò)離線測(cè)量的方式獲取對(duì)應(yīng)型號(hào)電池單體在不同溫度下開路電壓與SOC的關(guān)系，從而得到電池在不同溫度下開路電壓與SOC的數(shù)學(xué)模型(3)，其中的參數(shù)為基于開路測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)最小二乘法擬合得到。

通過(guò)對(duì)全新的一組電池進(jìn)行能量完全充能完畢之后的放能驗(yàn)證(電能和熱能的累加)獲得電池組總能量，然后將全部電池組放電至保護(hù)狀態(tài)，定義此時(shí)所有電池組SOEi均為0；完成SOE初始值校準(zhǔn)后，在電池充放電過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)采集的電池電壓電流和溫度數(shù)據(jù)，基于公式(1)計(jì)算電能消耗，充電時(shí)為正，放電時(shí)為負(fù)；同時(shí)根據(jù)公式(2)計(jì)算電池發(fā)熱量，無(wú)論充放電均為負(fù)，但是同樣電流下放電比充電時(shí)值更大；將兩部分能量消耗相加，分別計(jì)算與電池組總能量Etot，i的比值，對(duì)SOEi進(jìn)行累加，即可實(shí)現(xiàn)電池組能量狀態(tài)在線估算。實(shí)時(shí)對(duì)比電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)中各個(gè)電池組的能量狀態(tài)，計(jì)算整個(gè)電池Pack中各電池組SOE的平均值，當(dāng)出現(xiàn)某某一組電池SOEi低于平均值超過(guò)5％時(shí)，判定該電池組中存在老化程度較高的單體，BMS向整車控制器(VCU)發(fā)出二級(jí)故障告警信號(hào)，并顯示老化電池所在的電池組編號(hào)i；當(dāng)出現(xiàn)某一組電池SOEi低于平均值超過(guò)15％時(shí)，可判定該并聯(lián)電池組中存在出現(xiàn)故障的單體，BMS向VCU發(fā)出一級(jí)故障告警信號(hào)，并顯示故障電池所在的電池組編號(hào)i，提示用戶對(duì)電池組進(jìn)行維護(hù)。