[发明专利]一种锂离子电池模组运行安全的评测方法、系统及电子设备

说明书

本发明涉及一种锂离子电池模组运行安全的评测方法、系统及电子设备，包括：S1设置滑动窗口的长度，计算窗口卡方检测阈值；S2建立锂离子电池的等效电路模型，采用卡尔曼滤波进行状态估计，得到状态预测值；S3计算残差；S4基于残差和残差的协方差计算窗口和；S5窗口和小于或等于窗口卡方检测阈值时认为电池运行正常，进行下一个数据检测；窗口和大于窗口卡方检测阈值时认为电池运行异常，记录异常时窗口卡方检测的运行时长；S6根据运行时长序列计算安全系数。本发明采用加窗的卡方检测，通过调节窗口长度，实现动态检测，可更准确地捕捉异常信号，有利于提取电池长期运行过程中内部微短路、自放电等隐性异常引起的电池状态变化。

技术领域

本发明涉及电池安全领域，更具体地涉及一种锂离子电池模组运行安全的评测方法、系统及电子设备。

背景技术

随着消费电子、电动汽车、可再生能源等领域的飞速发展，对储能电池的需求快速增长，而锂离子电池凭借其能量密度高、体积小、充放快等优点受到广泛青睐且产业迅速扩大。近年来，锂离子电池的比能量不断上升，产能快速增长，随着其产品种类日渐丰富，应用场景越来越丰富，对于安全性提出了更高的要求，对安全问题亟待更多的关注。虽然电池在出厂前需进行标准的电性能验证、倍率充放电试验、振动试验、高温下模制壳体应力试验、温度循环试验以及安全性验证等抽检试验，规定测试过程电池不起火、不爆炸、不漏液、不排气、不燃烧、包装不破裂。这些标准很大程度上保障了电池出厂的批次安全性，但是对于每个电池使用过程中的安全保障，尤其是明显故障前的电池安全检测技术目前业内仍有所欠缺。

理论上最安全的使用方式是按照电池的额定充放电功率在规定温度和电压窗口之间进行充放电循环，但是实际使用过程中，除了电池本身潜在质量缺陷外，往往存在着电池的滥用，包括电池的不正确安装、外部短路、内部短路、意外跌落、机械冲击、挤压、低压、过度充电、过度放电、高倍率充放等。这些行为除了会导致电池潜在质量缺陷以故障形式出现外，还加剧电池内部的结构变化和损伤，造成了新的质量缺陷最终可能导致电池发生鼓包、冒烟甚至起火爆炸等严重故障。因此，发展一种能够在电池发生明显故障前对电池的运行安全进行预测评估的技术十分必要。

在实际锂离子电池系统中，经传感器获取的信号中夹杂着电池或传感器漂移产生的随机扰动。在明显故障发生前的隐性异常发展阶段，虽然电池信号尚未发生明显偏移，但是信号的残差分布可能已经改变，可通过分析残差分布的变化判断电池的安全状态。此前，专利申请201910758845.X中所述的一种锂离子电池及其系统运行安全性评估预测方法基于卡方检测方法，就是针对采集信号的残差分布分析，但是该方法属于静态检测，对于随机扰动的抗干扰能力弱，会发生将随机扰动识别为异常的情景，造成检测结果与实际情况偏离。

发明内容

本发明提供一种锂离子电池模组运行安全的评测方法、系统及电子设备，通过评测锂离子电池使用过程中的安全性，保障电池使用过程中的安全。

本发明一方面提供一种锂离子电池模组运行安全的评测方法，至少包括以下步骤：

步骤S1：在一个测试周期内，设置滑动窗口的长度，并根据预设安全系数、锂离子电池模组的输出维数及所述滑动窗口的长度计算窗口卡方检测阈值；

步骤S2：建立锂离子电池的等效电路模型，采用卡尔曼滤波对锂离子电池进行状态估计，得到状态预测值；

步骤S3：基于锂离子电池状态的实际观测值与所述状态预测值计算残差；

步骤S4：计算所述残差的协方差，并基于所述残差和所述残差的协方差计算窗口和；

步骤S5：将所述窗口和与所述窗口卡方检测阈值进行比较，当所述窗口和小于或等于所述窗口卡方检测阈值时认为锂离子电池模组运行正常，返回步骤S2进行下一个数据检测；当所述窗口和大于所述窗口卡方检测阈值时认为锂离子电池模组运行异常，记录运行异常时窗口卡方检测的运行时长；