[发明专利]基于三状态的大容量储能系统可靠度预测方法

说明书

本发明涉及一种基于三状态的大容量储能系统可靠度预测方法，包括以下步骤：(1)根据短路、断路、成功三种状态，对串联和并联两种方式下储能系统可靠度进行分析；(2)以两单体X_i、X'_i并联为例，进行可靠度分析；(3)假设故障不同时发生，最多仅有一处故障点，且故障率相等；(4)得到n支单体串联系统可靠度计算公式；(5)得到可靠度最大值整定公式；(6)得到m×n支单体两种典型连接方式下三态系统可靠度计算公式；(7)引入可靠度平均值来进一步对比；本发明利用可靠性数学分析、公式推导、以及配套的硬件电路，详述了储能系统的可靠度预测方法，能为储能系统的设计与研发提供有力依据，进而大大提高研发效率和系统可靠度。

技术领域

本发明涉及一种基于三状态的大容量储能系统可靠度预测方法。

背景技术

随着原油价格的不断上涨，人们环境保护意识不断增强，以及新能源电动汽车良好的驾驶体验，使得越来越多的人去购买并使用电动汽车。

电池是电动汽车上核心元件，为整车提供源源不断的电能。市场上常见的电池主要有：磷酸铁锂电池、三元锂电池、铅酸电池、超级电容等；但上述电池单体电压值都比较低，无法直接为电动汽车提供能量。

通常利用大量电池单体串、并联来提高整个电池组的电压和容量，以特斯拉Model-sp85D为例，该电动汽车电池包共计7104节18650锂电池组成。由于生产工艺、封装、环境温度等参数的影响，每个电池单体参数并不一致。若其中任意一节电池出现故障都会引起整个系统的不稳定；常见故障主要有短路和断路两种情况，上述两种情况发生率也不一致。

在工程应用中最关心串、并联单体数量与系统可靠度之间的函数关系及最大值整定，因此，如何快速、便捷的计算出可靠度数值，这对于电动汽车设计、研发或者其他大容量储能应用领域具有重要意义。

如专利号为：CN201510662050.0，名称为：大容量储能设备的可靠性判断方法的中国发明专利，公开了一种大容量储能设备可靠性判断方法；该方法仅用于已经运行的设备，通过对已运行的设备电压、电流、功率等参数的实时监控，并通过计算来判断系统是否处于稳定运行状态，但是该方法无法对尚未运行的储能系统的可靠度进行预测。

发明内容

针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能对尚未运行的储能系统的可靠度进行准确、有效的预测以为储能系统的设计与研发提供有力依据，进而大大提高研发效率和系统可靠度的基于三状态的大容量储能系统可靠度预测方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于三状态的大容量储能系统可靠度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据短路、断路、成功三种状态，对串联和并联两种方式下储能系统可靠度进行分析，再将三种状态分别记为：

X_i为单元i连接成功；

为单元i连接断路；

为单元i连接短路；

其概率分别如下所示：

P(X_i)＝p_i(1)；

且满足公式(4)

p_i+q_io+q_is＝1 (4)；

(2)以两单体X_i、X_i'并联为例进行可靠度分析，得到两单体并联可靠度的公式：

(3)假设故障不同时发生，并最多仅有一处故障点，且故障率相等，则有：