[发明专利]基于二阶等效电路模型的漏液电池诊断方法

说明书

一种基于二阶等效电路模型的漏液电池诊断方法，通过基于锂电池二阶等效电路模型，对漏液电池和正常电池进行HPPC测试，以最小二乘法辨识电池的模型参数，再对比不同SOC下正常电池和漏液电池的模型参数差异，获取与电池漏液故障相关的特征参数集，之后对特征参数集中的各参数以时间变化率形式进行统一表征，给出区分漏液电池和正常电池的特征参数阈值，分别以测试、获取参数集和区分诊断的步骤实现电池漏液故障诊断，有效辨识电池是否发生漏液。

技术领域

本发明属于锂离子电池故障诊断技术领域，涉及一种基于二阶等效电路模型的漏液电池诊断方法。

背景技术

随着电池技术的快速发展，锂离子电池已经称为电动汽车和储能电站中必不可少的组成部分。电池存在外部封装不合格使用环境恶劣等因素，出现内部压力过大的问题可能导致电池发生漏液故障，进而有可能造成电池发生外短路，严重时会引起热失控。严重限制了电动汽车的安全运行和储能电站的可靠出力。因此，对锂离子电池进行故障诊断十分必要。

锂离子电池发生漏液故障时电池参数的变化情况不明，现有技术无法直接检测电池漏液，因此，如何获取与电池漏液故障相关的特征参数集，并利用特征参数对漏液电池进行诊断是目前需要解决的关键问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于二阶等效电路模型的漏液电池诊断方法，采用基于锂电池二阶等效电路模型，对漏液电池和正常电池进行HPPC测试，以最小二乘法辨识电池的模型参数，再对比不同SOC下正常电池和漏液电池的模型参数差异，获取与电池漏液故障相关的特征参数集，之后对特征参数集中的各参数以时间变化率形式进行统一表征，给出区分漏液电池和正常电池的特征参数阈值，分别以测试、获取参数集和区分诊断的步骤实现电池漏液故障诊断，有效辨识电池是否发生漏液。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于二阶等效电路模型的漏液电池诊断方法，它包括如下步骤：

步骤1，测试，基于锂电池二阶等效电路模型，对漏液电池和正常电池进行HPPC测试，以最小二乘法辨识电池的模型参数；

步骤2，获取参数集，对比不同SOC下正常电池和漏液电池的模型参数差异，获取与电池漏液故障相关的特征参数集；

步骤3，区分诊断，对特征参数集中的各参数以时间变化率形式进行统一表征，给出区分漏液电池和正常电池的特征参数阈值，实现电池漏液故障诊断。

在步骤1中，锂离子电池二阶等效电路模型由两个RC网络结构和一个电阻串联而成；该模型的数学表达式为

其中U_oc表示电池的开路电压，R_o表示电池欧姆内阻，R_p1和R_p2表示电池的极化内阻，C_p1和C_p2表示电池的极化电容；I表示负载电流；U_o表示可以直接测量的电池的端电压。

由式(1)得模型端电压V_o(t)的计算公式：

其中，R_o为1s欧姆内阻，计算公式为：

基于电池的非线性特性，将R_p1,R_p2,C_p1,C_p2的辨识问题转化为非线性最优化问题；由式(2)可知，对于任意θ_Id＝[R_p1,R_p2,C_p1,C_p2]参数，任意t时刻都有唯一确定的U_o(t)与之对应，

构造非线性最小二乘优化模型，