[发明专利]一种圆柱形锂离子电池热异常检测与定位方法

权利要求书

1.一种圆柱形锂离子电池热异常检测与定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S100：建立圆柱电池温度空间分布模型；

步骤S200：通过坐标变换得到归一化后的空间位置和时间量，根据所述归一化后的空间位置和时间量建立扰动和热异常存在时归一化的温度空间分布模型；

步骤S300：根据预设的优化目标函数辨识所述归一化的温度空间分布模型的参数；

步骤S400：采集电池表面温度数据、电池电流和端电压数据，根据所述归一化的温度空间分布模型、所述电池表面温度数据、电池电流和端电压数据构建反步边界观测器；

步骤S500：根据所述反步边界观测器和所述归一化的温度空间分布模型得到误差系统，通过逐次逼近法对所述误差系统进行求解，得到所述反步边界观测器的增益值，根据所述反步边界观测器的增益值和所述误差系统得到输出温度估计误差；

步骤S700：对所述输出温度估计误差采用三次样条插值方法得到分布式残差量，将所述分布式残差量代入预设的残差评估函数得到评估值，将所述评估值和预设的阈值进行比较，当所述评估值大于所述阈值时，定位到所述归一化后的空间位置处存在热异常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤S600：对所述误差系统采用Volterra积分变换得到目标系统；

步骤S700还包括：根据预设的热异常定位阈值计算函数和所述目标系统离线计算得到阈值，作为预设的阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S100具体为：

其中，表示圆柱电池温度分布量，为空间中某点的温度沿圆柱电池半径方向的一次导数，为空间中某点的温度沿圆柱电池半径方向的二次导数，为单位体积产热量，为圆柱电池第一边界处沿径向的一次导数，为圆柱电池第二边界处沿径向的一次导数，为半径长度，为圆柱电池径向方向空间坐标，为时间量，为密度量，为比热容量，为热导率，为对流系数，为环境温度，表示电池表面温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S200包括：

（1）通过坐标变换得到归一化后径向方向的空间位置和时间量，具体为：

其中，为归一化后径向方向的空间坐标，为时间量；

（2）根据所述归一化后的空间位置和时间量建立扰动和热异常存在时归一化的温度空间分布模型，具体为：

所述归一化的温度空间分布模型包含如下边界条件：

其中，为归一化后圆柱电池温度分布量，分别为归一化的和，为归一化的单位体积产热量，和分别表示未知分布式扰动量和热异常量，为个内部热电偶和一个表面热电偶的测量值组成的向量，上标表示向量转置，为热电偶传感器输出向量，为狄拉克函数；其中，所述N个内部热电偶分别位于沿半径方向处，表示沿半径方向的位置，分别表示第1个内部热电偶至第N个热电偶沿半径方向的位置，表示实数向量集，表示归一化温度分布模型第一边界处沿半径方向的一次导数，表示归一化温度分布模型第二边界处沿半径方向的一次导数；

所述归一化单位体积产热量为如下形式：

其中，分别表示圆柱电池电流、开路电压和端电压，为剩余电荷容量，为圆柱电池温度分布量的缩略，表示圆柱电池体积。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S300中预设的优化目标函数具体为：

其中，为辨识时间步长，为模型和实验表明温度差值，l表示时间步数，为待辨识参数向量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S400具体为：

其中，分别为的估计值，和为待定的观测器增益。