CN112038716B - 一种锂离子电池包热失控预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池包热失控预警方法，通过实时监控电池包的数据，并基于监控数据进行分析和判断获得预警分析结果，接着根据预警分析结果进行热失控预警处理，当不存在热失控危险时，不进行报警，当存在热失控危险时，进行报警处理。本发明可提高预警的准确性和响应速度，有利于通过预警提醒用户提前处理可能存在热失控的电池包，可提高电动汽车锂离子电池包使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池包热失控预警方法。
背景技术
锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命被广泛应用在电动汽车上，锂离子电池是一种稳定性较差的化学电源，在受到外部滥用或自身制造存在缺陷的情况下，可能会发生热失控事件。
锂离子电池作为电动汽车动力源，在整车发生碰撞、过充电条件下，可能会触发热失控。锂离子电池制造缺陷是发生热失控的主要原因，在整车充放电循环使用过程中，制造缺陷扩大发生热失控事件。虽然整车发生热失控的概率很低，但也会造成严重的人身和财产损失。在热失控不能完全避免的情况下，热失控提前预警显得尤为重要，可以为乘客逃生争取更多的时间。目前的电池管理***仅对电压差、电压过高、电压过低、温度过高进行报警，且这些报警项阈值通常设置较大，不能有效进行热失控预警。
发明内容
为了解决背景技术存在的技术问题，本发明提出的一种锂离子电池包热失控预警方法。
本发明提出的一种锂离子电池包热失控预警方法，包括以下步骤：
S1、获取目标电池包在规定时间窗口期内的监控数据；
S2、基于规定时间窗口期内的监控数据，确定在规定时间窗口期内的目标电池包的数据分析结果；
S3、基于预设预警模型对目标电池包在规定时间窗口期内的监控数据和数据分析结果进行预警分析，获取目标电池包在规定时间窗口期内的预警分析结果；
S4、基于预警分析结果，进行热失控预警处理。
优选地，在S1中，监控数据包括目标电池包在规定时间窗口期内的电压、电流和温度数据。
优选地，在S2中，数据分析结果包括目标电池包在规定时间窗口期的最大电压差和最小电压差、最大温度差、最小温度差、电流差、电池压差熵和电池温差熵；
获取数据分析结果的方法包括：
S21、基于目标电池包在规定时间窗口期内的电压数据、温度数据和电流数据，获取目标电池包在规定时间窗口期内同一时刻的电压差、温度差和电流；
S22、基于目标电池包在规定时间窗口期内同一时刻的电压差和温度差，确定规定时间窗口期的最大电压差、最小电压差、最大温度差、最小温度差和电流差；
S23、基于最大电压差和最小电压差，计算最大电压差和最小电压差的比值，即为电池压差熵；
S24、基于最大温度差和最小温度差，计算最大温度差和最小温度差的差值，即为电池温差熵。
优选地，在S3中，预设预警模型包括电池压差阈值、电流差阈值、电池压差熵阈值和电池温差熵阈值；
当最大电池电压差大于设定的电池压差阈值，电流小于设定的电流差阈值，且电池压差熵大于设定的电池压差熵阈值或/和电池温差熵大于设定的电池温差熵阈值，获取的预警分析结果为报警。
优选地，在S3中，预设预警模型基于样本电池包在热失控时间段的样本热失控状态信息进行构建得到。
优选地，在S3中，电压差阈值为50mV，电流差阈值为100A，电池压差熵阈值为3，电池温差熵阈值为3。
优选地，S1中，规定时间窗口期为5分钟，且是滚动时间。
本发明可对电池包进行实时监控，并基于监控数据进行分析和判断获得预警分析结果，接着根据预警分析结果进行热失控预警处理，当不存在热失控危险时，不进行报警，当存在热失控危险时，进行报警处理。本发明可提高预警的准确性和响应速度，有利于通过预警提醒用户提前处理可能存在热失控的电池包，可提高电动汽车锂离子电池包使用安全性。
附图说明
图1为本发明提出的一种锂离子电池包热失控预警方法的流程图。
图2为本发明中电池包在充电过程中的电池压差熵与电压差关系曲线图。
图3为本发明中电池包在充电过程中的电池压差熵与电流关系曲线图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种锂离子电池包热失控预警方法，包括以下步骤：
S1、获取目标电池包在规定时间窗口期内的监控数据；
S2、基于规定时间窗口期内的监控数据，确定在规定时间窗口期内的目标电池包的数据分析结果；
S3、基于预设预警模型对目标电池包在规定时间窗口期内的监控数据和数据分析结果进行预警分析，获取目标电池包在规定时间窗口期内的预警分析结果；
S4、基于预警分析结果，进行热失控预警处理。
本发明可对电池包进行实时监控，并基于监控数据进行分析和判断获得预警分析结果，接着根据预警分析结果进行热失控预警处理，当不存在热失控危险时，不进行报警，当存在热失控危险时，进行报警处理。本发明可提高预警的准确性和响应速度，有利于通过预警提醒用户提前处理可能存在热失控的电池包，可提高电动汽车锂离子电池包使用安全性。
为了能够有效进行热失控预警，在本实施方式中，在S1中，监控数据包括目标电池包在规定时间窗口期内的电压、电流和温度数据。
为了能够有效进行热失控预警，在本实施方式中，在S2中，数据分析结果包括目标电池包在规定时间窗口期的最大电压差和最小电压差、最大温度差、最小温度差、电流差、电池压差熵和电池温差熵；
获取数据分析结果的方法包括：
S21、基于目标电池包在规定时间窗口期内的电压数据、温度数据和电流数据，获取目标电池包在规定时间窗口期内同一时刻的电压差、温度差和电流；
S22、基于目标电池包在规定时间窗口期内同一时刻的电压差和温度差，确定规定时间窗口期的最大电压差、最小电压差、最大温度差、最小温度差和电流差；
S23、基于最大电压差和最小电压差，计算最大电压差和最小电压差的比值，即为电池压差熵；
S24、基于最大温度差和最小温度差，计算最大温度差和最小温度差的差值，即为电池温差熵。
其中，电压差为同一时刻最大电压值与最小电压值之差，温度差为同一时刻最大温度值与最小温度值之差。
图2为本发明中电池包在充电过程中的电池压差熵与电压差关系曲线图，图3为本发明中电池包在充电过程中的电池压差熵与电流关系曲线图。其中，电池压差熵的突然变大可以表征出部分电池相对其它电池电压陡降的情况，电池温差熵的突然变大可以表征出部分电池相对其它电池温度快速上升的情况，而电池电压陡降与电池温度快速上升是电池包热失控前电池物理参数的表现形式。因此，根据电压差、电流差、压差熵和温差熵监测结果可以预警电池包的热失控的状态。
为了提高获取的预警分析结果的准确性，从而提高热失控预警的有效性，在本实施方式中，在S3中，预设预警模型包括电池压差阈值、电流差阈值、电池压差熵阈值和电池温差熵阈值；
当最大电池电压差大于设定的电池压差阈值，电流差小于设定的电流差阈值，且电池压差熵大于设定的电池压差熵阈值或/和电池温差熵大于设定的电池温差熵阈值，获取的预警分析结果为报警。
当数据分析结果与预设预警模型不符时，获取的预警分析结果为不报警。
为了提高预警的准确性，在本实施方式中，在S3中，预设预警模型基于样本电池包在热失控时间段的样本热失控状态信息进行构建得到。
在具体的实施方式中，在S3中，电压差阈值为50mV，电流差阈值为100A，电池压差熵阈值为3，电池温差熵阈值为3。
在本实施方式中，S1中，规定时间窗口期为5分钟，且是滚动时间。
实施例1
在本实施例中锂离子电池包热失控预警方法具体步骤如下：
(1)对市场运行三元锂离子电池包，每秒读取前5分钟内电压、电流、温度监控数据，监控数据为每秒记录一次，共计300组数据；
(2)计算300组数据的温度差和电压差；
(3)根据计算的温度差和电压差，查找温度差和电压差的最大值和最小值；
(4)根据温度差和电压差的最大值和最小值，计算电池温差熵和电池压差熵；
(5)当电压差大于50mV，电流差小于100A，且温差熵或/和压差熵大于3时，触发整车报警。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种锂离子电池包热失控预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取目标电池包在规定时间窗口期内的监控数据；
S2、基于规定时间窗口期内的监控数据，确定在规定时间窗口期内的目标电池包的数据分析结果；
S3、基于预设预警模型对目标电池包在规定时间窗口期内的监控数据和数据分析结果进行预警分析，获取目标电池包在规定时间窗口期内的预警分析结果；
S4、基于预警分析结果，进行热失控预警处理；
在S1中，监控数据包括目标电池包在规定时间窗口期内的电压、电流和温度数据；
在S2中，数据分析结果包括目标电池包在规定时间窗口期的最大电压差和最小电压差、最大温度差、最小温度差、电流差、电池压差熵和电池温差熵；
获取数据分析结果的方法包括：
S21、基于目标电池包在规定时间窗口期内的电压数据、温度数据和电流数据，获取目标电池包在规定时间窗口期内同一时刻的电压差、温度差和电流；
S22、基于目标电池包在规定时间窗口期内同一时刻的电压差和温度差，确定规定时间窗口期的最大电压差、最小电压差、最大温度差、最小温度差和电流差；
S23、基于最大电压差和最小电压差，计算最大电压差和最小电压差的比值，即为电池压差熵；
S24、基于最大温度差和最小温度差，计算最大温度差和最小温度差的差值，即为电池温差熵；
在S3中，预设预警模型包括电池压差阈值、电流差阈值、电池压差熵阈值和电池温差熵阈值；
当最大电池电压差大于设定的电池压差阈值，电流小于设定的电流差阈值，且电池压差熵大于设定的电池压差熵阈值或/和电池温差熵大于设定的电池温差熵阈值，获取的预警分析结果为报警。
2.根据权利要求1所述锂离子电池包热失控预警方法，其特征在于，在S3中，预设预警模型基于样本电池包在热失控时间段的样本热失控状态信息进行构建得到。
3.根据权利要求1所述锂离子电池包热失控预警方法，其特征在于，在S3中，电压差阈值为50mV，电流差阈值为100A，电池压差熵阈值为3，电池温差熵阈值为3。
4.根据权利要求1所述锂离子电池包热失控预警方法，其特征在于，S1中，规定时间窗口期为5分钟，且是滚动时间。
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