[发明专利]一种三元锂离子电池系统热失控预警方法及运用

说明书

本发明提出了一种三元锂离子电池系统热失控预警方法及运用，方法包括以下步骤：S1、逐秒读取记录总电流、各单体电压监控数，计算连续相邻的采集时间内每串单体电压的变化值；计算规定时间窗口期内总电流倍率的变化值，即总电流倍率最大值与最小值的差值；选取特征参数，包括电压波动幅度；S2、根据每串单体电压的变化值和规定时间窗口期内总电流倍率的变化值，计算单体电压变化值的最大值与总电流倍率变化值的n次方之比，获得电压波动幅度；S3、根据选取的特征参数值与设定报警阈值进行比较，当超过设定报警阈值内时，电池管理系统将预警信息上传至整车控制系统。本方法可对电动车的热失控行为进行准确的预测，提高三元锂电池系统的安全性。

技术领域

本发明涉及电池系统热失控的技术领域，尤其涉及一种三元锂离子电池系统热失控预警方法及运用。

背景技术

锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命被广泛应用在电动汽车上，三元锂和磷酸铁锂则是两大主流技术方向。安全问题是妨碍锂离子电池在电动汽车中大规模应用的主要障碍。随着锂离子电池能量密度的不断提高，提高其安全性对电动汽车的发展日益迫切。热失控是电池安全研究中的一个关键问题，特别是三元锂。

锂电池热失控主要是由自我诱导失效或者使用中出现滥用情况导致。锂电池是一种化学电源，不管是机械滥用还是电滥用，最终都会导致电芯出现内短路，内短路后隔膜被刺穿，从而导致电池正、负极间直接接触发生化学反应，从而产生大量可燃性气体，并且内部产生大量的热。而高温作用下的电极材料会发生多种放热反应，热量的持续堆积有可能引发电池火灾。

发明内容

为了解决背景技术中的不足，提高锂电池系统的安全等级，为此，本发明提出了一种三元锂离子电池系统热失控预警方法及运用，具体方案如下：

一种三元锂离子电池系统热失控预警方法，包括以下步骤：

S1、逐秒读取记录总电流、各单体电压监控数，计算连续相邻的采集时间内每串单体电压的变化值；

计算规定时间窗口期内总电流倍率的变化值，即总电流倍率最大值与最小值的差值；

选取特征参数，包括电压波动幅度；

S2、根据每串单体电压的变化值和规定时间窗口期内总电流倍率的变化值，计算单体电压变化值的最大值与总电流倍率变化值的n次方之比，获得电压波动幅度；

S3、根据选取的特征参数值与设定报警阈值进行比较，当超过设定报警阈值内时，电池管理系统将预警信息上传至整车控制系统。

优化的，步骤S1中的选取特征参数还包括电压波动一致性；

步骤S2还包括步骤：根据单体电压变化值的最大值与变化值的平均值的差值，获得单体电压变化值的差值，计算单体电压变化值的差值与总电流倍率变化值的m次方之比，获得电压波动一致性。

优化的，步骤S1中的选取特征参数还包括电压波动熵；

步骤S2还包括步骤：计算电压波动幅度与电压波动一致性的乘积，获得电压波动熵；

步骤S3中，当电压波动熵大于设定阈值，电池管理系统将预警信息上传至整车控制系统。

具体地说，步骤S2中计算电压波动幅度的估计模型为：

其中，为第i串在T时刻相对于前一相邻时刻的电压变化值；Curr(T-t,T)为规定时间窗口期t秒内总电流倍率的变化值，n为电压波动幅度修正系数。

具体地说，步骤S2中计算电压波动一致性的估计模型为：

其中，△V_diff(T)为单体电压在T时刻相对于前一相邻时刻的电压变化值的差值，m为电压波动一致性修正系数。