[发明专利]一种充电设施对动力电池安全事故预警能力量化评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预警能力量化评价方法，主要针对充电设施对动力电池安全事故预警。

背景技术

动力电池充电安全主要由充电设施安全和动力电池安全构成，其中已经有很多研究人员关注于动力电池安全领域，提高动力电池安全的方法之一就是提高电池对安全事故的预警能力，现有的方法是通过增加BMS(Battery Management System，电池管理系统)测量的电池状态参数数量或者改进电池状态参数测量方法，提高对电池状态的识别能力，进而提高对电池故障的预警能力。现有的文献中只是描述提高了预警能力，具体提高了多少程度，没有一个明确的指标去衡量。本发明提出一种动力电池安全事故预警能力量化评价方法，并给出最终的评价指标。

提出该评价方法和评价指标的目的是，对电池管理系统及其上层充电控制单元的预警能力进行量化，促使电池管理系统生产商及充电设施生产企业关注电池故障预警领域，并且从硬件和软件两方面提高对电池状态的监控能力，以最大努力去避免电池安全事故的发生。

发明内容

本发明提供一种充电设施对动力电池安全事故预警能力量化评价方法，用于量化动力电池安全事故预警能力。

动力电池安全事故预警能力评价步骤如下：

1)确定动力电池安全事故类型，本发明以内部短路，外部短路，高温，高电压，大电流，过充电，高湿，电压电流纹波过大，电压电流变化率过大，释放气体，通信异常，极性反接等15项安全事故为例，用于计算综合评价指标，但不限于这些。

2)测试充电设施对动力电池所有安全事故预警能力，得到每种安全事故的测试数据——充电设施对充电过程中动力电池每种安全事故的预警率。

3)从主观和客观两个方面考虑权重计算，采用层次分析法构建三层评价体系并进行矩阵计算得到主观性权重，利用测试数据经公式计算得到客观性权重，基于标准离差法计算主观性和客观性权重的组合权重，最终得到综合权重。

4)利用测试数据和综合权重得出综合评价指标——预警率。

所述步骤2)为：

在电池充电过程中，分别针对动力电池所有安全事故，在规定的m次试验中设置其中n次试验为安全事故试验，在安全事故试验中，充电设施能够识别安全事故对应参数值超过该参数对应阈值，并发出预警信号，称为一次预警试验成功，否则称为一次预警试验失败；在正常试验中，充电设施能够识别安全事故对应参数值不超过该参数对应阈值，并不发出预警信号，称为一次正常试验成功，否则称为一次正常试验失败；预警试验成功次数与安全事故试验次数的比值，称为该安全事故预警成功率，记为P_Si；正常实验失败次数与正常实验次数的比值，称为该正常试验误预警率，记为P_Fi；该安全事故预警率计算表达式见式(1)。

式(1)中，P_i为该安全事故预警率；P_Si为该安全事故预警成功率；P_Fi为该正常试验误预警率；n为安全事故试验次数；m为规定的试验总次数。

其中，所述阈值的确定方法分两个方面考虑，其一是采用额定值与最大值的平均值，其二是在平均值的基础上由电池厂商在一定范围内进行修改。在实际操作中，平均值不一定是最理想的预警值，随电池信息参数变化电池性能曲线是多样的，因此需要电池厂商介入，依据电池实测信息对阈值进行小范围修改。

所述步骤3)为：

(1)基于层次分析法计算主观性权重

建立三层评价体系：目标层为动力电池安全事故预警能力评价；准则层为动力电池安全事故类型，包含内部短路，外部短路，高温，高电压，大电流，过充电，高湿，电压电流纹波过大，电压电流变化率过大，释放气体，通信异常，极性反接等15项，因素层为动力电池的参数，包含电压、电流、SOC、温度、内阻、通信、湿度、气体等8项。采用1～9标度，参考其他可燃物的标度取值，经过专家系统打分，构造出判断矩阵。求解该判断矩阵的特征值，利用其最大特征值进行一致性校验，计算得到一致性比例CR，如果CR<0.1，就满足层次分析法对判断矩阵的要求。层次分析法权重向量计算法主要有几何平均法、算术平均法、特征向量法和最小二乘法4种，通过其中一种方法计算，再进行归一化处理，得到主观性权重向量。

(2)基于测试数据计算客观性权重

针对第i个动力电池安全事故的客观性权重计算公式为：