一种电池过热失控的多参量预警方法及系统

本申请属于电池安全检测，具体地，提供一种电池过热失控的多参量预警方法及系统。

背景技术：

1、电动汽车作为新能源汽车技术的代表，近年来取得了飞速发展，对电动汽车安全性的关注程度也在日益提升，作为电动汽车动力源的各类可充电电池，如锂离子电池、磷酸铁锂电池、三元锂离子电池等，在发生各种突发事件时可能出现过热失控，甚至引发起火事故，由于事发突然，车辆和车辆使用者都难以在电池发生问题之前得到提示，因次根据电池发生热失控的机理对其进行预警是十分必要的。

2、目前已有多种对电池过热失控过程进行监控及预警的方法，例如，高飞等(高飞,杨凯,王康康,王松岑,庄明照.锂离子电池安全预警防护系统设计与验证[j].电子设计工程,2019,27(01):1-4.)利用灵敏度高的温度传感器，结合锂离子电池在燃烧时的特点，与烟雾和红外火焰传感器等多个传感器进行集成设计出了热失控预警系统，相关从参数超出阈值后可以进行分级预警。邓原冰(邓原冰.锂离子动力电池热失控及其预警机制的试验与仿真研究[d].华中科技大学,2017.)通过电池管理系统bms采集到的电压、温度与电流信号进行热失控预警，当温度变化率达到阈值时发出警报，未达到阈值时根据信号特征选择相应种类的热失控模型，计算出热失控剩余时间，反馈给驾驶员。

3、目前的电池过热失控预警方法多采用电压和温度数据，且主要通过电压和温度所处的分段区间进行过热失控等级的判定，由于电池的多种参数之间在过热失控过程中存在相互耦合作用，各个参数的变化同时受到其他多个参数的影响，不同型号、规格的电池在相同的分段区间也可能处于截然不同过热失控阶段，因此，仅简单按照分段区间进行预警等级的判断，其预测精度及鲁棒性均存在一定问题。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种电池过热失控的多参量预警方法及系统，在综合考虑电池过热失控过程中多个参量之间相互耦合及影响效应的基础上，能够对各种型号电池的过热失控进行准确的预警。

2、一方面，本申请通过实施例提供一种电池过热失控的多参量预警方法，包括以下步骤：

3、采集电池的多种参量的测量值，所述参量包括电池的电压、温度及表面压力；

4、对各种参量的测量值进行处理，得到各种参量的处理值；

5、基于所述测量值和处理值，通过多参量耦合的过热失控预警等级判据确定该电池的过热失控预警等级。

6、进一步地，所述处理值包括：电压的测量值对时间的一阶导数和二阶导数，温度的测量值对时间的一阶导数和二阶导数，压力状态突变向量。

7、进一步地，所述压力状态突变向量为[p_,p,n]，其中p-为前一测量时刻的电池表面的压力状态，p为当前测量时刻的电池表面的压力状态，n为电池表面的压力状态发生转换的累计次数；当电池表面压力小于预设的压力阈值时，所述压力状态为零状态，否则所述压力状态为非零状态。

8、进一步地，所述过热失控预警等级判据通过以下步骤确定：

9、s1，获取同一型号的多个电池的过热失控实验数据；

10、s2，提取任意一个电池的过热失控实验数据，依次执行以下步骤：

11、s21，提取该电池在各个测量时刻的各个参量的测量值与处理值；

12、s22，确定该电池在过热失控过程中的多个参量特征值的到达时刻；

13、s23，分别提取该电池在各个参量特征值的到达时刻所对应的荷电状态以及该荷电状态与到达过热失控时的荷电状态的差值；

14、s24，提取同一型号的另一个电池的过热失控实验数据并返回步骤s21，直到遍历全部实验数据；

15、s3，基于步骤s2所提取的数据进行关联性挖掘，获取各个参量特征值的重要度；

16、s4，基于所述各个参量特征值的重要度，选择特定的参量特征值，构造与该型号的电池对应的多参量耦合的过热失控预警等级判据。

17、优选地，所述参量特征值包括多个特征电压、多个特征温度以及多个特征压力。

18、优选地，所述多个特征电压包括：过充状态下电压第一次达到峰值时的电压，过充状态下电压对时间的一阶导数第二次由正值变为负值时的电压，过充状态下电压在下降阶段发生突增且在一定时间内再次下降时的电压。

19、优选地，所述多个特征温度包括：过充状态下第一次发生变化超过5℃且温度变化率超过0.1℃/s时的温度，温度对时间的二阶导数由正值变为负值时的温度。

20、优选地，所述多个特征压力包括：向量值分别为[零状态,非零状态,1]、[非零状态,零状态,2]、[零状态,非零状态,3]的压力状态突变向量。

21、优选地，所述电池过热失控的多参量预警方法，还包括以下步骤：估计该电池自到达所处的过热失控预警等级时刻至发生过热失控的时刻的时间差。

22、另一方面，本申请通过实施例还提供一种电池过热失控的多参量预警系统，包括：

23、采集单元，用于采集电池的多种参量的测量值，所述参量包括电池的电压、温度及表面压力；

24、处理单元，用于对每种参量的测量值进行处理，得到该参量的处理值；

25、判断单元，基于所述测量值和处理值，通过多参量耦合的过热失控预警等级判据确定该电池的过热失控预警等级。

26、本申请的实施例提供的电池过热失控的多参量预警方法及预警系统，基于多个特征电压、特征温度及特征压力电池在过热失控过程中相互影响的耦合关系确定关键特征参量并建立多参量耦合的过热失控预警等级判据，有效地解决了单一维度的参量特征值无法完整地且精确地反映电池在过热失控过程中所经历的状态变化情况的问题，有效地提升了电池过热失控预警的精度及有效性。

技术特征：

1.一种电池过热失控的多参量预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电池过热失控的多参量预警方法，其特征在于，所述处理值包括：

3.根据权利要求2所述的电池过热失控的多参量预警方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的电池过热失控的多参量预警方法，其特征在于，所述过热失控预警等级判据通过以下步骤确定：

5.根据权利要求4所述的电池过热失控的多参量预警方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的电池过热失控的多参量预警方法，其特征在于，所述多个特征电压包括：

7.根据权利要求5所述的电池过热失控的多参量预警方法，其特征在于，所述多个特征温度包括：

8.根据权利要求5所述的电池过热失控的多参量预警方法，其特征在于，所述多个特征压力包括：

9.根据权利要求1所述的电池过热失控的多参量预警方法，其特征在于，还包括以下步骤：

10.一种电池过热失控的多参量预警系统，其特征在于，包括：

技术总结
本申请提供一种电池过热失控的多参量预警方法及系统，所述预警方法包括以下步骤：采集电池的多种参量的测量值，所述参量包括电池的电压、温度及表面压力；对各种参量的测量值进行处理，得到各种参量的处理值；基于所述测量值和处理值，通过多参量耦合的过热失控预警等级判据确定该电池的过热失控预警等级。本申请提供的电池过热失控的多参量预警方法及系统，能够基于电池在过热失控过程中多种参量之间的耦合关系确定用于预测电池过热失控等级的关键特征参量，对电池过热失控过程提供精确的预警。

技术研发人员：王剑锋,张京明,任叙彤
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（威海）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14