[发明专利]一种并联锂离子电池组虚拟连接与内阻增加故障辨识方法

说明书

本发明提出一种并联锂离子电池组虚拟连接与内阻增加故障辨识方法，电池组由n节单体电池并联，将并联电池组视为一个电池，记录电池总电流、极耳电压、总电压、表面温度。基于等效电路模型和递归最小二乘在线辨识电池阻抗，若其大于阈值，则存在阻抗增加故障。进一步计算阻抗标准差，若其大于阈值且持续时间大于预设时间，则故障为虚拟连接，相反，则是内阻增加。若存在电池i极耳电压在充电时低于其他电池，放电时高于其他电池，则电池i发生虚拟连接；若电池i不存在，存在电池j温度高于其他电池，则电池j发生内阻增加。当电池间温差大于5℃时，认定为一级故障。本发明可以实现并联电池组虚拟连接与内阻增加故障的辨识、定位与分级。

技术领域

本发明涉及锂离子电池组技术领域，具体涉及一种并联锂离子电池组虚拟连接与内阻增加故障辨识方法。

背景技术

为满足电动汽车功率输出需求，电动汽车电池组往往需要由数节大容量电池单体串联和并联而成。然而，装备缺陷、行驶工况等一系列因素都可能引起电池间虚拟连接和内阻增加。虚拟连接是指电池间接触不良或连接松动，它使得两个电池单体间的接触电阻增大，连接件上产生的焦耳热增加；内阻增加是指电池本身的内阻变大，它使得电池的电化学产热增加，这两种故障都直接影响电池系统的性能和安全性。

并联电池组相对于串联电池组来说，更具危险性和复杂性，并且支路电流的不可测以及共同的总电压，使得并联电池组的故障检测更加困难。虚拟连接与内阻增加故障极为相似，但也存在一定的差异。现有的针对并联电池组故障的检测方法，通过检测整个电池组直流内阻并将其与初始值比较，来判断电池组是否出现故障，该方法简便快捷，但是误差较大，难以做出准确判断，且无法区分虚拟连接与内阻增加故障，以及故障的定位和分级。

发明内容

本发明的目的是为了解决并联电池组中无法区分虚拟连接和内阻增加故障的问题，提出了一种采集电池极耳电压与总电压，基于等效电路模型(ECM)和递归最小二乘法(RLS)实现并联电池组虚拟连接与内阻增加故障辨识、定位和分级的方法。

为此，本发明提供一种并联锂离子电池组虚拟连接与内阻增加故障辨识方法，所述电池组由n节电池单体并联，包括以下步骤：

步骤(1)电池组的总电压一致，实时记录所述电池组总电流、极耳电压、总电压、n节电池单体表面温度；

步骤(2)将所述电池组等效为一个大的电池单体，基于等效电路模型ECM和递归最小二乘法RLS在线辨识电池阻抗；

步骤(3)判断估计的阻抗是否大于预设阈值，若是，则所述电池组存在阻抗增加故障，进一步计算其标准差STD；相反，则所述电池组无故障；

步骤(4)确定故障类型，若所述阻抗标准差大于预设阈值并且持续时间超出预设时间，则故障类型为虚拟连接；相反，则为内阻增加；

步骤(5)确定故障位置，若存在电池单体i的极耳电压在充电时低于其他电池，放电时高于其他电池，则所述电池单体i发生虚拟连接故障；若不存在电池单体i的极耳电压在充电时低于其他电池，放电时高于其他电池，继续判断是否存在电池单体j的温度高于其他电池，若判断结果为是，则所述电池单体j发生内阻增加故障；若判断结果为否，则估计是由于温度的滞后性引起，暂不做处理，进入下一取样时间计算；

步骤(6)划分故障等级，若所述电池单体i或j与其他电池的温度差异大于5℃，则认定当前故障为一级故障；否则为二级故障。

进一步的，所述步骤(1)中，记录所述电池组总电流、极耳电压、总电压、n节电池单体表面温度的采样周期为1s。

进一步的，所述步骤(2)中，所述大的电池单体阻抗包含了电池间的连接电阻。

进一步的，所述步骤(2)中，所述等效电路模型为一阶阻容RC模型。

进一步的，所述步骤(2)中，所述等效电路模型的方程为：