[发明专利]一种圆柱形锂离子电池热异常检测与定位方法

说明书

本发明公开了一种圆柱形锂离子电池热异常检测与定位方法，包括：建立圆柱电池温度空间分布模型；通过坐标变换得到归一化后的空间位置和时间量并建立扰动和热异常存在时归一化的温度空间分布模型；根据预设的优化目标函数辨识归一化的温度空间分布模型的参数；采集电池表面温度数据、电池电流和端电压数据，结合归一化的温度空间分布模型构建反步边界观测器；根据反步边界观测器和归一化的温度空间分布模型得到误差系统，通过逐次逼近法对误差系统进行求解得到输出温度估计误差；对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，代入预设的残差评估函数得到评估值，当评估值大于预设的阈值时，定位到空间位置处存在热异常。

技术领域

本发明属于新能源汽车领域，特别是涉及一种圆柱形锂离子电池热异常检测与定位方法。

背景技术

作为新能源汽车的核心部件，锂离子电池的安全运行受到了学术界和工业界的广泛关注。一方面，热效应是限制锂离子电池能力的主要原因；另一方面，电池对滥用条件的最常见反应是产生热和气体。因此，锂离子电池热异常诊断对于安全运行至关重要。目前主流的电池热异常检测主要通过对电池表面温度或者端电压进行超限检查来完成，而不是基于电池内部热力学模型。基于此类方法的一个缺陷是由于系统输入的快速变化或者热异常的幅值过小导致测量值位于正常区间内，从而造成异常检测出现遗漏。究其物理本质而言，锂离子电池热过程可以用分布参数系统来刻画，属于无穷维系统，由偏微分方程描述。基于常微分方程模型的异常诊断方法由于采用了集总式近似模型，存在观测溢出，对于分布式异常的诊断精度不够。此外，从工程应用的角度出发并且考虑电池热过程模型特性，基于PDE（Partial differential equation，偏微分方程）模型的分布式异常空间定位问题没有一个较好的解决方案。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种热异常空间定位的圆柱形锂离子电池热异常检测与定位方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种圆柱形锂离子电池热异常检测与定位方法，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，根据归一化的温度空间分布模型、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：根据反步边界观测器和归一化的温度空间分布模型得到误差系统，通过逐次逼近法对误差系统进行求解，得到反步边界观测器的增益值，根据反步边界观测器的增益值和误差系统得到输出温度估计误差；

步骤S700：对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，将分布式残差量代入预设的残差评估函数得到评估值，将评估值和预设的阈值进行比较，当评估值大于阈值时，定位到归一化后的空间位置处存在热异常。

优选地，上述方法还包括：

步骤S600：对误差系统采用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目标系统离线计算得到阈值，作为预设的阈值。

优选地，步骤S100具体为：