CN113805080A - 一种判断电池组电芯异常的方法 - Google Patents

一种判断电池组电芯异常的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种判断电池组电芯异常的方法，包括以下步骤：S1、给电池包充电直至充满，记录充电过程中每节电芯的电压数据V、电池包充入的电量Q；S2、计算每节电芯的
Figure DDA0003263016810000017
值，并建立
Figure DDA0003263016810000016
与V的对应关系，根据每节电芯
Figure DDA0003263016810000018
的最大值
Figure DDA0003263016810000011
对应得到电压
Figure DDA0003263016810000012
S3、计算所有电芯
Figure DDA0003263016810000013
的中位数Vmed，再基于Vmed计算得到换算中位数绝对偏差CMAD；S4、将每节电芯的
Figure DDA0003263016810000014
与K倍CMAD和电压阈值V0中的较大值进行比较，
Figure DDA0003263016810000015
较大的电芯为异常电芯，反之为正常电芯。本发明通过微分方法，将难以比较的充电电压曲线转换成直观的曲线，并且通过计算换算中位数绝对偏差的方法，将不同电芯充电曲线之间的差别量化，便于计算机自动化判断。

Description

一种判断电池组电芯异常的方法
技术领域
本发明属于电动汽车动力电池领域，具体涉及一种判断电池组电芯异常的方法。
背景技术
动力电池作为新能源汽车的核心部件，直接关系到车辆的安全稳定行驶。由于电池制造工艺达不到理想要求、电池包温度分布不均匀等原因，同一辆车上不同的电芯状态不能完全保持一致。如果不能在电芯出现异常后及时识别出来，随着车辆的使用，电池组的电芯问题会越来越严重，甚至引发趴车、电池漏液等问题，危害行车安全。
对于出现异常的电芯，其在充电阶段的一些特征曲线明显区别于正常电芯，本发明利用这一特性来找出电池组中的异常电芯。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决电池包的一致性问题，保证新能源车辆安全稳定行驶，提供了一种判断电池组电芯异常的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种判断电池组电芯异常的方法，包括以下步骤：
S1、给电池包充电直至充满，记录充电过程中电池包每节电芯i的电压数据V，以及电池包充入的电量Q；
S2、基于V和Q计算每节电芯i的
Figure BDA0003263016790000021
值，并建立
Figure BDA0003263016790000022
与V的对应关系，再根据每节电芯
Figure BDA0003263016790000023
的最大值
Figure BDA0003263016790000024
对应得到电压
Figure BDA0003263016790000025
S3、计算所有电芯
Figure BDA0003263016790000026
的中位数Vmed，再基于Vmed计算得到换算中位数绝对偏差CMAD；
S4、将每节电芯i的
Figure BDA0003263016790000027
与K倍CMAD和电压阈值V0中的较大值进行比较，
Figure BDA0003263016790000028
较大的电芯为异常电芯，反之为正常电芯。
作为本发明的进一步优化方案，步骤S1中，电池包采用恒定电流进行充电。
作为本发明的进一步优化方案，步骤S2中，基于V和Q计算每节电芯i的
Figure BDA0003263016790000029
值，并建立
Figure BDA00032630167900000210
与V的对应关系的方法为：
S21、计算电压间隔
Figure BDA00032630167900000211
其中Vmax是整个充电过程出现的电压最大值，Vmin是整个充电过程出现的电压最小值，M是间隔份数，将步骤S1中获取的每节电芯i在充电过程中的所有电压数据V分割成M个间隔的电压数据集，间隔节点分别为Vmin、Vmin+ΔV、Vmin+2ΔV、……、Vmax-ΔV、Vmax；
S22、计算每节电芯i在每个间隔充入的电量
Figure BDA00032630167900000212
继而计算出
Figure BDA00032630167900000213
即
Figure BDA00032630167900000214
对应的电压V为Vmin+(n-0.5)×ΔV，其中m为间隔序号；
S23、以电压V作为横坐标，以
Figure BDA00032630167900000215
为纵坐标，建立
Figure BDA00032630167900000216
与电压V的关系曲线。
作为本发明的进一步优化方案，步骤S22中，每节电芯i在每个间隔充入的电量
Figure BDA00032630167900000217
的计算方法为：获取每个间隔两端节点对应的电量Q，两端节点的电量Q之差即为
Figure BDA00032630167900000218
作为本发明的进一步优化方案，步骤S3中，以所有电芯
Figure BDA0003263016790000031
的中位数Vmed作为组成随机变量向量A的N个标量观测值，进行换算中位数绝对偏差CMAD的计算：
S31、计算A的中位数绝对偏差MAD：
MAD＝median(Ai-median(A))，其中i＝1，2，...，N；
S32、计算换算中位数绝对偏差CMAD：
CMAD＝c*MAD
其中
Figure BDA0003263016790000032
erfcinv是逆补余误差函数。
本发明的有益效果在于：
1)本发明通过微分方法，将难以比较的充电电压曲线转换成直观的曲线，并且通过计算换算中位数绝对偏差的方法，将不同电芯充电曲线之间的差别量化，便于计算机自动化判断；
2)本发明判断方法实现简单，结果的准确性高，易于推广。
附图说明
图1是本发明的执行流程图。
图2是本发明电池组电芯的充电电压曲线图。
图3是本发明电池组电芯的
Figure BDA0003263016790000033
与V的对应关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
实施例1
如图1-3所示，一种判断电池组电芯异常的方法，包括以下步骤：
S1、利用恒定电流对电池包充电至满充，获取充电过程每节电芯i的电压数据V，同时记录电池包充入的电量Q；
S2、对于每一节电芯i，基于V和Q计算
Figure BDA0003263016790000041
值，并建立
Figure BDA0003263016790000042
与V的对应关系；具体方法为：
S21、计算电压间隔
Figure BDA0003263016790000043
其中Vmax是整个充电过程出现的电压最大值，Vmin是整个充电过程出现的电压最小值，M是间隔份数，将步骤S1中获取的每节电芯i在充电过程中的所有电压数据V分割成M个间隔的电压数据集，间隔节点分别为Vmin、Vmin+ΔV、Vmin+2ΔV、……、Vmax-ΔV、Vmax；
S22、计算每节电芯i在每个间隔充入的电量
Figure BDA0003263016790000044
继而计算出
Figure BDA0003263016790000045
即
Figure BDA0003263016790000046
对应的电压V为Vmin+(n-0.5)×ΔV，其中m为间隔序号；
每节电芯i在每个间隔充入的电量
Figure BDA0003263016790000047
的计算方法为：获取每个间隔两端节点对应的电量Q，两端节点的电量Q之差即为
Figure BDA0003263016790000051
S23、以电压V作为横坐标，以
Figure BDA0003263016790000052
为纵坐标，建立
Figure BDA0003263016790000053
与电压V的关系曲线；
S3、找出每节电芯
Figure BDA0003263016790000054
的最大值
Figure BDA0003263016790000055
并记录出现最大值时的电压
Figure BDA0003263016790000056
S4、计算所有电芯
Figure BDA0003263016790000057
的中位数Vmed，再基于Vmed计算得到换算中位数绝对偏差CMAD；具体方法为：
S41、计算A的中位数绝对偏差MAD：
MAD＝median(Ai-median(A))，其中i＝1，2，...，N；
S42、计算换算中位数绝对偏差CMAD：
CMAD＝c*MAD
其中
Figure BDA0003263016790000058
erfcinv是逆补余误差函数；
S5、将每节电芯i的deltaVi与K倍CMAD和电压阈值V0中的较大值进行比较，
Figure BDA0003263016790000059
如果deltaVi大于K倍CMAD和电压阈值V0中的较大值，则认为相应电芯异常；否则，则认为该电芯没有异常。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种判断电池组电芯异常的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、给电池包充电直至充满，记录充电过程中电池包每节电芯i的电压数据V，以及电池包充入的电量Q；
S2、基于V和Q计算每节电芯i的
Figure FDA0003263016780000011
值，并建立
Figure FDA0003263016780000012
与V的对应关系，再根据每节电芯
Figure FDA0003263016780000013
的最大值
Figure FDA0003263016780000014
对应得到电压
Figure FDA0003263016780000015
S3、计算所有电芯
Figure FDA0003263016780000016
的中位数Vmed，再基于Vmed计算得到换算中位数绝对偏差CMAD；
S4、将每节电芯i的
Figure FDA0003263016780000017
与K倍CMAD和电压阈值V0中的较大值进行比较，
Figure FDA0003263016780000018
较大的电芯为异常电芯，反之为正常电芯。
2.根据权利要求1所述的一种判断电池组电芯异常的方法，其特征在于：步骤S1中，电池包采用恒定电流进行充电。
3.根据权利要求1所述的一种判断电池组电芯异常的方法，其特征在于：步骤S2中，基于V和Q计算每节电芯i的
Figure FDA0003263016780000019
值，并建立
Figure FDA00032630167800000110
与V的对应关系的方法为：
S21、计算电压间隔
Figure FDA00032630167800000111
其中Vmax是整个充电过程出现的电压最大值，Vmin是整个充电过程出现的电压最小值，M是间隔份数，将步骤S1中获取的每节电芯i在充电过程中的所有电压数据V分割成M个间隔的电压数据集，间隔节点分别为Vmin、Vmin+ΔV、Vmin+2ΔV、……、Vmax-ΔV、Vmax；
S22、计算每节电芯i在每个间隔充入的电量
Figure FDA00032630167800000112
继而计算出
Figure FDA00032630167800000113
即
Figure FDA00032630167800000114
对应的电压V为Vmin+(n-0.5)×ΔV，其中m为间隔序号；
S23、以电压V作为横坐标，以
Figure FDA0003263016780000021
为纵坐标，建立
Figure FDA0003263016780000022
与电压V的关系曲线。
4.根据权利要求3所述的一种判断电池组电芯异常的方法，其特征在于：步骤S22中，每节电芯i在每个间隔充入的电量
Figure FDA0003263016780000025
的计算方法为：获取每个间隔两端节点对应的电量Q，两端节点的电量Q之差即为
Figure FDA0003263016780000026
5.根据权利要求1所述的一种判断电池组电芯异常的方法，其特征在于：步骤S3中，以所有电芯
Figure FDA0003263016780000023
的中位数Vmed作为组成随机变量向量A的N个标量观测值，进行换算中位数绝对偏差CMAD的计算：
S31、计算A的中位数绝对偏差MAD：
MAD＝median(|Ai-median(A)|)，其中i＝1，2，...，N；
S32、计算换算中位数绝对偏差CMAD：
CMAD＝c*MAD
其中
Figure FDA0003263016780000024
erfcinv是逆补余误差函数。
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