[发明专利]基于特征提取的电池容量损失与内短路故障识别方法

说明书

本发明公开了一种基于特征提取的电池容量损失与内短路故障识别方法，利用电动汽车小电流预充后的静置阶段和恒流充电阶段采集到的电压信息，根据提出的三个特征参数：电池预充后静置阶段的电压回弹曲线切线斜率、电池微分容量曲线最低点的纵坐标、相邻充电过程中的上端充电电量差值进行老化与内短路故障并存时的故障识别，实现了内短路早期故障、内短路中期故障与老化故障的诊断；针对辨识出来的内短路早期故障电池，进而进行内短路电池等效电阻的推导，实现定量诊断电池内短路故障。本发明适用于电动汽车、储能系统以及电动工具等电池单体和成组应用场合。

技术领域

本发明涉及一种电池内短路故障诊断方法，具体涉及基于特征提取的电池容量损失与内短路故障识别方法。

背景技术

内短路故障是诱发锂离子电池热失控的重要原因。根据相关研究，内短路故障发展成热失控往往需要经历数百个小时的时间，其发展过程并非一蹴而就。内短路故障往往会影响电池正常使用，甚至会导致电池起火爆炸等安全事故。从电池管理的角度，若能在这个时间窗口中早期诊断出内短路故障，可以防止内短路故障升级为热失控，避免引起重大安全事故。

通常根据电池端电压进行内短路判断，但电池老化和内阻增大等都会造成电池端电压下降。为了诊断电池可能出现的内短路故障，现有研究通常采用各种复杂算法进行诊断，如最小二乘法、神经网络法、支持向量机法等，但过程往往复杂且计算量大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于特征提取的电池容量损失与内短路故障识别方法，解决内短路故障电池在放电过程中被误判为容量偏小的老化电池、在充电过程中被误判为容量偏大的电池等问题。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于特征提取的电池容量损失与内短路故障识别方法，包括以下步骤：

步骤1、在电池组正式充电前，先将单体电池的电量放空，然后串联成组；施加小电流预充，然后将电池组静置，判别是否存在处于内短路中期故障的电池单体；采集电池静置时的单体电压数据，计算出各单体特征参数f′(u)和特征参数平均值根据此特征参数进行内短路中期故障电池的判定；当单体特征参数f′(u)超过阈值时，则判断该单体为内短路中期故障电池；所述f′(u)表示电池预充后静置阶段的电压回弹曲线切线斜率；

步骤2、对电池组进行单次恒流充电，通过采集恒流充电数据，计算得到各单体特征参数DV_Valley，并根据此参数的值进行老化电池和正常电池的初步判定；当特征参数DV_Valley小于阈值k2时，判断该单体为待定正常电池，否则为待定老化电池；所述DV_Valley表示电池微分容量曲线最低点的纵坐标；

步骤3、对电池组进行多次恒流充电，根据充电数据计算得到特征参数ΔUCC；根据ΔUCC的值分别对步骤2分类的待定正常电池和待定老化电池进行进一步判定；对于待定正常电池，当ΔUCC值判定为异常时，对应单体为内短路早期故障电池，否则为正常电池；对于待定老化电池，当ΔUCC值判定为异常时，对应单体为内短路早期故障电池，否则为老化电池；所述ΔUCC表示相邻充电过程中的上端充电电量差值；

步骤4、针对步骤3辨识出来的内短路早期故障电池，利用特征参数ΔUCC作为故障特征，进行内短路电池等效电阻的计算，实现定量诊断电池内短路故障。

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的基于特征提取的电池容量损失与内短路故障识别方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的基于特征提取的电池容量损失与内短路故障识别方法。