CN103682489A - 动力电池系统可靠性的确定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动力电池系统可靠性的确定方法和装置，其中，该方法包括：确定动力电池系统中电池单元之间的连接方式；根据所述连接方式确定所述动力电池系统的可靠性；根据确定的所述可靠性对所述动力电池系统的可靠性进行分析。本发明实现了对动力电池系统进行可靠性分析，通过对动力电池系统的可靠性分析的分析可以指导动力电池系统的设计，从而使得电池资源可以更为合理有效的利用，也可以有效提高动力电池系统的稳定性。

Description

动力电池系统可靠性的确定方法和装置

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，特别涉及一种动力电池系统可靠性的确定方法和装置。

背景技术

随着全球能源危机的不断加深，石油资源日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向。电动汽车作为新一代的交通工具，在节能减排、减少人类对传统化石能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势。

动力电池是电动汽车产业化的重大瓶颈之一，作为电动汽车的一个关键部件，需要不断提高动力电池的性能和寿命，同时降低成本。由于动力电池容量和端电压的限制，实际应用中通常需要采用多个电池进行串联、并联组合的方式来达到较高的电压和较大的能量，然而由于电池特性的高度非线性化，电池组中众多电池之间存在制造工艺、材质、使用环境、连接方式等方面的差异，单个电池之间存在容量、端电压和内阻不一致的问题。在长期的充放电过程中，单个电池之间不一致性的加剧，会导致整组电池容量的快速衰减，甚至会导致个别电池因过充电和过放电而损坏，因此将影响整个电池系统的可靠性。

可靠性研究技术是随着航空工业和军事技术的应用而发展起来的，然而目前还没有有效地对动力电池进行分析的方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种动力电池系统可靠性的确定方法，以实现对动力电池系统进行可靠性分析的目的，该方法包括：

确定动力电池系统中电池单元之间的连接方式；

根据所述连接方式确定所述动力电池系统的可靠性；

根据确定的所述可靠性对所述动力电池系统的可靠性进行分析。

在一个实施例中，所述电池单元之间的连接方式包括：

电池单元串联；

和/或，多个并联电池单元组之间采用串联方式连接。

在一个实施例中，在所述电池单元之间的连接方式为电池单元串联的情况下，按照以下公式确定所述可靠性：

$R_s=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{R}_i$

其中，R_s表示电池系统的可靠性，R_i表示第i个电池单元的可靠性，n表示所述电池系统中电池单元的个数。

在一个实施例中，在所述电池单元之间的连接方式为多个并联电池单元组之间采用串联方式连接的情况下，根据所述连接方式确定所述动力电池系统的可靠性，包括：

确定每个并联电池单元组中允许故障的电池单元的个数；

根据确定的所述允许故障的电池单元的个数确定所述动力电池系统的可靠性。

在一个实施例中，按照以下公式确定所述电池系统的可靠性：

$R_s={\left[\underset{i=k}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_n^k{R}^i{(1-R)}^{n-i}\right]}^m$

其中，R_s表示电池系统可靠性，R表示单个单元的的可靠性，n表示每个并联电池单元组中包含的电池单元的个数，k表示允许故障的电池单元的个数，m表示串联的并联电池单元组的个数。

在一个实施例中，确定每个并联电池组中允许故障的电池单元的个数，包括：

确定由于电池单元损坏所允许的所述动力电池系统的电池容量衰减的最大值；

根据所述衰减的最大值确定每个并联电池单元组中允许故障的电池单元的个数。

在一个实施例中，根据确定的所述可靠性对所述动力电池系统的可靠性进行分析，包括：

绘制所述可靠性对应的可靠性图谱；

根据所述图谱对所述电力系统进行可靠性分析。

在一个实施例中，电池单元包括以下至少之一：磷酸铁锂动力电池、锰酸锂动力电池、三元动力电池、钛酸锂动力电池。

本发明实施例还提供了一种动力电池系统可靠性的确定装置，以实现对动力电池系统进行可靠性分析的目的，该装置包括：

连接方式确定模块，用于确定动力电池系统中电池单元之间的连接方式；

可靠性确定模块，用于根据所述连接方式确定所述动力电池系统的可靠性；

分析模块，用于根据确定的所述可靠性对所述动力电池系统的可靠性进行分析。

在一个实施例中，所述可靠性确定模块具体用于在所述电池单元之间的连接方式为电池单元串联的情况下，按照以下公式确定所述可靠性：

$R_s=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{R}_i$

其中，R_s表示电池系统的可靠性，R_i表示第i个电池单元的可靠性，n表示所述电池系统中电池单元的个数。

在一个实施例中，所述可靠性确定模块包括：

故障个数确定单元，用于在所述电池单元之间的连接方式为多个并联电池单元组之间采用串联方式连接的情况下，确定每个并联电池单元组中允许故障的电池单元的个数；

可靠性确定单元，用于根据确定的所述允许故障的电池单元的个数确定所述动力电池系统的可靠性。

在一个实施例中，所述可靠性确定单元具体用于按照以下公式确定所述电池系统的可靠性：

$R_s={\left[\underset{i=k}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_n^k{R}^i{(1-R)}^{n-i}\right]}^m$

其中，R_s表示电池系统可靠性，R表示单个单元的的可靠性，n表示每个并联电池单元组中包含的电池单元的个数，k表示允许故障的电池单元的个数，m表示串联的并联电池单元组的个数。

在一个实施例中，所述故障个数确定单元包括：

衰减值确定子单元，用于确定由于电池单元损坏所允许的所述动力电池系统的电池容量衰减的最大值；

故障个数确定子单元，用于根据所述衰减的最大值确定每个并联电池单元组中允许故障的电池单元的个数。

在一个实施例中，所述分析模块包括：

绘制单元，用于绘制所述可靠性对应的可靠性图谱；

分析单元，用于根据所述图谱对所述电力系统进行可靠性分析。

在本发明实施例中，通过确定动力电池系统中电池单元之间的连接方式，根据连接方式的不同，确定动力电池系统的可靠性，然后基于确定的可靠性对动力电池系统的可靠性进行分析，通过这种方式实现了对动力电池系统进行可靠性分析，通过对动力电池系统的可靠性分析的分析可以指导动力电池系统的设计，从而使得电池资源可以更为合理有效的利用，也可以有效提高动力电池系统的稳定性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例的动力电池系统可靠性的确定方法的流程图；

图2是本发明实例1的锂离子动力电池系统可靠性图谱；

图3是本发明实例2的锂离子动力电池系统可靠性图谱；

图4是本发明实施3的锂离子动力电池系统中并联电池组的可靠性图谱；

图5是本发明实施3的锂离子动力电池系统中电池板的可靠性图谱；

图6是本发明实施3的锂离子动力电池系统的可靠性图谱；

图7是本发明实例4的锂离子动力电池系统的可靠性图谱；

图8是本发明实施例的动力电池系统可靠性的确定装置的结构框图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种动力电池系统可靠性的确定方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤101：确定动力电池系统中电池单元之间的连接方式；

步骤102：根据所述连接方式确定所述动力电池系统的可靠性；

步骤103：根据确定的所述可靠性对所述动力电池系统的可靠性进行分析。

在上述实施例中，通过确定动力电池系统中电池单元之间的连接方式，根据连接方式的不同，确定动力电池系统的可靠性，然后基于确定的可靠性对动力电池系统的可靠性进行分析，通过这种方式实现了对动力电池系统进行可靠性分析，通过对动力电池系统的可靠性分析的分析可以指导动力电池系统的设计，从而使得电池资源可以更为合理有效的利用，也可以有效提高动力电池系统的稳定性。

电池单元是电池系统的组成部分，电池单元之间的连接关系决定着电池系统的不同及可靠性的判断，具体的，在动力电池系统中，电池单元之间主要的连接关系有：串联和先并联再串联，所谓的先并联再串联就是在电池系统由多个并联电池单元组组成，多个并联电池单元组之间采用串联方式连接，每个并联电池单元组时由多个电池单元并联而成的。

针对连接方式的不同，对应的可靠性函数也是不同的，下面对串联和先并联再串联这两种方式进行具体描述：

1）在电池单元之间的连接方式为串联的情况下，符合电池分析模型，按照以下公式确定所述可靠性：

$R_s=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{R}_i$

其中，R_s表示电池系统的可靠性，R_i表示第i个电池单元的可靠性，n表示所述电池系统中电池单元的个数。

2）在电池单元之间的连接方式为先并联再串联的情况下，考虑到并联电池组中需要保持一定量的电池单元是好的，整个电池系统才能有效工作，根据连接方式确定所述可靠性可以包括：确定每个并联电池单元组中允许故障的电池单元的个数；根据确定的所述允许故障的电池单元的个数确定所述动力电池系统的可靠性，最终确定的电池系统可靠性为：

$R_s={\left[\underset{i=k}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_n^k{R}^i{(1-R)}^{n-i}\right]}^m$

其中，R_s表示电池系统可靠性，R表示单个单元的的可靠性，n表示每个并联电池组中包含的电池单元的个数，k表示允许故障的电池单元的个数，m表示串联的并联电池组的个数。

具体的，在线并联在串联的系统中，确定每个并联电池组中允许故障的电池单元的最大单元数，可以包括：

1）确定所述动力电池系统的约束条件，其中，所述约束条件包括：由于电池单元损坏所允许的所述动力电池系统的电池容量衰减的最大值；

2）根据所述衰减的最大值确定每个并联电池组中允许故障的电池单元的最大单元数。

即，确定的最大单元数是根据电池容量允许衰减的最大值确定的。

在上述各个实施例中，步骤103根据确定的所述可靠性函数对所述动力电池系统的可靠性进行分析可以是通过绘制可靠性图谱来进行的，包括：绘制所述可靠性对应的可靠性图谱；根据所述图谱对所述电力系统进行可靠性分析。即，通过绘制图，由图进行可靠性分析。

对于上述的电池单元可以包括：磷酸铁锂动力电池、锰酸锂动力电池、三元动力电池、以及钛酸锂动力电池等。

在本例中为了解决目前还没有对锂离子动力电池系统进行可靠性研究的问题，提出了一种锂离子动力电池系统可靠性模型研究的方法，包括以下步骤：

S1：引用可靠性基础理论中的串联、并联结构的可靠性模型，主要的可靠性模型有：

1）串联系统的可靠性：是指系统中的所有电池单元中的任何一个电池单元的故障都会导致整个系统的故障，串联系统的可靠性R_s是各个电池单元的可靠性R_i之积：

$R_s=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{R}_i$

2）并联系统的可靠性：是指系统中所有电池单元都发生故障才会导致整个系统故障，并联系统的可靠性R_s为：

$R_s=1-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}(1-R_i)$

3）先并联后串联系统的可靠性：先由m个电池单元并联组成并联电池组，再由n个并联电池组串联组成总系统，则该系统的可靠性可以表示为：

$R_s=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}\left[{1-(1-R_i)}^m\right]$

4）先串联后并联系统的可靠性：先由m个电池单元串联组成串联电池组，再由n个串联电池组并联组成总系统，则该系统的可靠性可以表示为：

$R_s=1-{[1-\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Π}}}{R}_i]}^n$

S2：根据设计车型的技术要求，确定各个动力电池系统的电池组成策略，其中，主要包括：电池单元的个数和各个电池单元之间的连接方式。

S3：根据动力电池系统的工作原理，判断研究对象是否符合可靠性模型理论，如果符合，例如是串联那么可以直接按照上述公式确定电池系统的可靠性函数，如果不符合，则执行步骤S4；

S4：结合动力电池系统的工作原理，以及动力电池系统的电压容量等等，虽然电池系统可以由多个电池单元并联而成，但是并非所有电池单元都是故障系统才会发生故障，因此，对于并联的电池系统并不满足上述可靠性模型的要求。为了准确评估包含并联电路的电力系统模型的可靠性，引入了表决冗余设计理念。表决冗余设计的目的主要是通过在产品中针对规定任务增加更多的功能通道，以保证在有限数量的通道失效的情况下，产品仍然能够完成规定任务。表决冗余即通常所说的表决系统或n中取k(k≤n)系统，记作k/n(G)系统。在表决冗余系统中，只要系统中有k个或k个以上电池单元可以正常工作，那么就可以保证该表决冗余系统可以正常工作。根据可靠性理论，这种系统的可靠性函数可以表示为：

$R_s=\underset{i=k}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_n^k{R}^i{(1-R)}^{n-i}$

其中，n表示系统的单元数，R_s表示冗余系统的可靠性，R表示单个单元的可靠性。

S5：根据动力电池系统的工作原理，对系统设定以下约束条件：

1）电池单元的可持续充电电流需要满足预定的要求；

2）电池单元的可持续放电电流需要满足预定的要求；

3）动力电池系统的可持续充电倍率为0.5C；

4）动力电池系统的放电电流为300A；

5）因单个电池单元的损坏造成的动力电池系统的电池容量衰减不大于10%。

S6：通过仿真软件对电池单元、并联电池组以及动力电池系统的可靠性函数进行数值模拟，从而绘制出电池单元、并联电池组以及动力电池系统的可靠性图谱，并对其进行合理的分析。上述的仿真软件可以采用Matlab，Matlab作为一种功能强大的数据处理软件、语言比较简洁，使用方便，运算符丰富，程序设计简单且自由度大。另外，Matlab具有强大的绘图功能，可以得到直观的参数关系曲线。

结合几个具体的实例对本发明进行具体描述：

实例1

动力电池系统采用磷酸铁锂动力电池，型号为FC-F80–FFH3D3-05AE，电池的标称电压为3.20V，标称容量为80Ah。动力电池系统的基本参数如表1所示：

表1

单体电压/V	3.20	单体容量/Ah	80
				电池总电压/V	320	电池总容量/Ah	80
电池总电量/kWh	25.6	成组方式	1P100S

根据动力电池系统的工作原理，动力电池系统中任意一个电池单元（单体）的故障都会导致整个动力电池系统的故障，这种系统满足可靠性理论中的串联系统可靠性模型。在不考虑其它动力电池系统部件可靠性的前提下，假设所有电池单元的可靠性都为x，那么根据表1可得电池系统可靠性R_s：

R_s=x¹⁰⁰

对动力电池系统可靠性数据进行处理，绘制出电池系统可靠性图如图2所示，在本例中，电池单元的可靠性的取值为0到1，值越大表明可靠性越高，当取值为1时就表明这个电池单元是不会发生故障的。由图2可以看出，在x≤0.905时，电池系统可靠性为0，当x>0.905时，随x值增大电池系统的可靠性也逐渐增大，并且递增斜率也逐渐增大，当x=0.99时，电池系统可靠性为0.3660，当x=0.995时，电池系统可靠性为0.6058。为了确保高的电池系统可靠性，应确保x值几乎为1。

实例2

动力电池系统采用磷酸铁锂动力电池，其型号为FP58146390_C10，该电池的标称电压为3.3V，标称容量为200Ah。动力电池系统的基本参数如表2所示：

表2

单体电压/V	3.30	单体容量/Ah	200
				电池总电压/V	316.8	电池总容量/Ah	200
电池总电量/kWh	63.36	成组方式	1P96S

根据动力电池系统的工作原理，动力电池系统中任意一个电池单元的故障都会导致整个系统的故障，满足可靠性理论中的串联系统可靠性模型。在不考虑其它系统部件可靠性的前提下，假设所有电池单元的可靠性均为x，那么根据表2可得该动力电池系统可靠性R_s：

R_s=x⁹⁶

对动力电池系统可靠性数据进行处理，绘制出电池系统可靠性图如图3所示，由图3可以看出，在x≤0.9时，电池系统可靠性为0，当x>0.9时，电池系统的可靠性随x值增大而逐渐增大，递增斜率也逐渐增大，当x=0.995时，电池系统可靠性为0.618。为了确保高的电池系统可靠性，应确保x值几乎为1。

实例3

动力电池系统采用镍钴酸锂电池，其型号为NCR18650，这种型号的锂电池是一种高能量电池，该电池的标称电压为3.6V，标称容量为2.80Ah。动力电池系统的基本参数如表3所示：

表3

电芯厂家	PANASONIC	电芯类型	三元
				单体电压/V	3.60	单体容量/Ah	3.10
电池总电压/V	356	电池总容量/Ah	213.90
				电池总电量/kWh	76.15	成组方式	69P99S

根据可靠性基础理论可知，并联系统可靠性模型是指组成系统的所有电池单元都发生故障系统才发生故障，然而根据上述电池成组方式69P99S可知，虽然并联电池组由69个电池单元并联组成，但是并非所有的电池单元都发生故障系统才会发生故障。例如：如果在一个并联电池组中有7个及以上电池单元出现故障，该动力电池系统将无法满足车辆的需求，系统也就无法正常工作。

因此引入了表决冗余设计的理念，结合动力电池系统的工作原理，设定一下约束条件：

1）电池单元的可持续充电电流需要满足预定的要求；

2）电池单元的可持续放电电流需要满足预定的要求；

3）动力电池系统的可持续充电电流为107A；

4）动力电池系统的放电电流为300A；

5）因单个电池单元的损坏造成的动力电池系统的电池容量衰减不大于10%。

结合上述约束条件，可以判断，在每个并联电池组的69个并联电池单元中最多只能损坏7个电池单元，否则整车将无法正常运行，故形成62/69（G）系统。在不考虑其它系统部件可靠性的前提下，假设所有电池单元的可靠性都为x，并联电池组R_s1（电池模块）、电池板R_s2（9个并联电池组串联在一块电池板上），电池系统R_s的可靠性函数分别为：

$\begin{array}{c}{R}_{s1}=C_{69}^{62}{x}^{62}{(1-x)}^7+C_{69}^{63}{x}^{63}{(1-x)}^6+C_{69}^{64}{x}^{64}{(1-x)}^5+C_{69}^{65}{x}^{65}{(1-x)}^4+C_{69}^{66}{x}^{66}{(1-x)}^3+C_{69}^{67}{x}^{67}{(1-x)}^2\\ +C_{69}^{68}{x}^{68}(1-x)+C_{69}^{69}{x}^{69}{(1-x)}^0\end{array}$

$\begin{array}{c}{R}_{s2}=[C_{69}^{62}{x}^{62}{(1-x)}^7+C_{69}^{63}{x}^{63}{(1-x)}^6+C_{69}^{64}{x}^{64}{(1-x)}^5+C_{69}^{65}{x}^{65}{(1-x)}^4+C_{69}^{66}{x}^{66}{(1-x)}^3+C_{69}^{67}{x}^{67}{(1-x)}^2\\ {+C_{69}^{68}{x}^{68}(1-x)+C_{69}^{69}{x}^{69}{(1-x)}^0]}^9\end{array}$

$\begin{array}{c}{R}_s=[C_{69}^{62}{x}^{62}{(1-x)}^7+C_{69}^{63}{x}^{63}{(1-x)}^6+C_{69}^{64}{x}^{64}{(1-x)}^5+C_{69}^{65}{x}^{65}{(1-x)}^4+C_{69}^{66}{x}^{66}{(1-x)}^3+C_{69}^{67}{x}^{67}{(1-x)}^2\\ {+C_{69}^{68}{x}^{68}(1-x)+C_{69}^{69}{x}^{69}{(1-x)}^0]}^{99}\end{array}$

通过仿真软件对并联电池组、电池板和电池系统的可靠性数据进行处理，绘制出如图4至图6所示的并联电池组可靠性、电池板可靠性和电池系统可靠性图。通过图4至6可以看出，并联电池组、电池板和电池系统的可靠性的可靠性随着x值的增加先保持不变然后逐渐增加。如果并联电池组、电池板和电池系统的可靠性为0，此时对应的电池单元的可靠性依次为0.69、0.87和0.93。当x=0.9时，电池模块和电池板的可靠性约为0.8，而电池系统的可靠性为0，当x=0.97时，电池系统的可靠性为0.899，为了确保整个电池系统的高可靠性，x值至少大于0.99。

实例4

动力电池系统采用镍钴锰酸锂电池，其型号为B18650CC，该电池的标称电压为3.60V，标称容量为2.00Ah。动力电池系统的基本参数如表4所示：

表4

单体电压/V	3.20	单体容量/Ah	80
				电池总电压/V	320	电池总容量/Ah	80
电池总电量/kWh	25.6	成组方式	53P96S

该动力电池系统与表3中的电池系统成组方式类似，都是采用先并联然后再串联的成组方式，为了研究可靠性模型，也需要引入表决冗余设计理念。根据B18650CC的锂离子电芯规格，该款电芯最大可持续充电电流为2A，最大可持续放电电流为10A。为了估算动力电池模块和动力电池系统的可靠性设定以下约束条件：

1）电池单元的可持续充电电流为2A；

2）电池单元的可持续放电电流为10A；

3）动力电池系统的可持续充电电流为53A；

4）动力电池系统的放电电流为300A；

5）因单个电池单元的损坏造成的动力电池系统的电池容量衰减不大于10%。

综合以上的约束条件，可以判断，在每个并联电池组的53个并联电池单元中最多只能损坏5个电池单元，否则整车将无法正常运行，故形成48/53（G）系统，其中，确定最大允许损坏个数是利用53*10%=5.3，小于5.3的最大值为5，因此最大允许损坏个数为5，其中10%是允许的电池容量衰减的最大值。在不考虑其它系统部件可靠性的前提下，假设所有电池单元的可靠性为x，并联电池组R_s1和电池系统R_s的可靠性函数分别为：

$R_{s1}=C_{53}^{48}{x}^{48}{(1-x)}^5+C_{53}^{49}{x}^{49}{(1-x)}^4+C_{53}^{50}{x}^{50}{(1-x)}^3+C_{53}^{51}{x}^{51}{(1-x)}^2+C_{53}^{52}{x}^{52}(1-x)+C_{53}^{53}{x}^{53}{(1-x)}^0$

$R_s={[C_{53}^{48}{x}^{48}{(1-x)}^5+C_{53}^{49}{x}^{49}{(1-x)}^4+C_{53}^{50}{x}^{50}{(1-x)}^3+C_{53}^{51}{x}^{51}{(1+x)}^2+C_{53}^{52}{x}^{52}(1-x)+C_{53}^{53}{x}^{53}{(1-x)}^0]}^{96}$

通过仿真软件对并联电池组和电池系统的可靠性数据进行处理，绘制出如图7所示的并联电池组可靠性、电池系统可靠性图。通过图7可以看出，并联电池组和电池系统可靠性随着x值的增加先保持不变然后逐渐增加。如果并联电池组和电池系统的可靠性为0，此时对应的电池单元可靠性依次为0.665和0.935。当x=0.9时，并联电池组的可靠性大约为0.5608，而电池系统的可靠性为0，当x=0.935时，电池系统的可靠性为0.9389，如果并联电池组和电池系统的可靠性为1，此时对应的电池单元的可靠性依次为0.99和0.995。为了确保整个电池系统的高可靠性，x值至少大于0.94。

在本例中，提出了发明公布了一种锂离子动力电池系统可靠性模型研究方法，包括：引用可靠性基础理论中的可靠性模型，根据设计车型的技术要求，计算出动力电池系统的成组策略，根据动力电池系统的工作原理，判断研究对象是否符合可靠性模型理论，引入了表决冗余设计理念，根据动力电池系统的工作原理，设定约束条件，研究包含并联系统的可靠性，通过仿真软件对动力电池系统可靠性函数进行数值模拟，并进一步进行数据分析。通过将可靠性基础理论和动力电池系统的工作原理进行了有机结合，实现了对动力电池系统的可靠性研究，为后期提供动力电池系统的安全性和可靠性提供理论依据和数据支持。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种动力电池系统可靠性的确定装置，如下面的实施例所述。由于动力电池系统可靠性的确定装置解决问题的原理与动力电池系统可靠性的确定方法相似，因此动力电池系统可靠性的确定装置的实施可以参见动力电池系统可靠性的确定方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图8是本发明实施例的动力电池系统可靠性的确定装置的一种结构框图，如图8所示，包括：连接方式确定模块801、可靠性确定模块802、分析模块803，下面对该结构进行说明。

连接方式确定模块801，用于确定动力电池系统中电池单元之间的连接方式；

可靠性确定模块802，用于根据所述连接方式确定所述动力电池系统的可靠性；

分析模块803，用于根据确定的所述可靠性对所述动力电池系统的可靠性进行分析。

在一个实施例中，可靠性确定模块802具体用于在所述电池单元之间的连接方式为电池单元串联的情况下，按照以下公式确定所述可靠性：

$R_s=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{R}_i$

其中，R_s表示电池系统的可靠性，R_i表示第i个电池单元的可靠性，n表示所述电池系统中电池单元的个数。

在一个实施例中，可靠性确定模块802包括：故障个数确定单元，用于在所述电池单元之间的连接方式为多个并联电池单元组之间采用串联方式连接的情况下，确定每个并联电池单元组中允许故障的电池单元的个数；可靠性确定单元，用于根据确定的所述允许故障的电池单元的个数确定所述动力电池系统的可靠性。

在一个实施例中，可靠性确定单元具体用于按照以下公式确定所述电池系统的可靠性：

$R_s={\left[\underset{i=k}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_n^k{R}^i{(1-R)}^{n-i}\right]}^m$

其中，R_s表示电池系统可靠性，R表示单个单元的的可靠性，n表示每个并联电池单元组中包含的电池单元的个数，k表示允许故障的电池单元的个数，m表示串联的并联电池单元组的个数。

在一个实施例中，故障个数确定单元包括：衰减值确定子单元，用于确定由于电池单元损坏所允许的所述动力电池系统的电池容量衰减的最大值；故障个数确定子单元，用于根据所述衰减的最大值确定每个并联电池单元组中允许故障的电池单元的个数。

在一个实施例中，分析模块803包括：绘制单元，用于绘制所述可靠性对应的可靠性图谱；分析单元，用于根据所述图谱对所述电力系统进行可靠性分析。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：通过确定动力电池系统中电池单元之间的连接方式，根据连接方式的不同，确定动力电池系统的可靠性，然后基于确定的可靠性对动力电池系统的可靠性进行分析，通过这种方式实现了对动力电池系统进行可靠性分析，通过对动力电池系统的可靠性分析的分析可以指导动力电池系统的设计，从而使得电池资源可以更为合理有效的利用，也可以有效提高动力电池系统的稳定性。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种动力电池系统可靠性的确定方法，其特征在于，包括：

确定动力电池系统中电池单元之间的连接方式；

根据所述连接方式确定所述动力电池系统的可靠性；

根据确定的所述可靠性对所述动力电池系统的可靠性进行分析。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池单元之间的连接方式包括：

电池单元串联；

和/或，多个并联电池单元组之间采用串联方式连接。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述电池单元之间的连接方式为电池单元串联的情况下，按照以下公式确定所述可靠性：

$R_s=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{R}_i$

其中，R_s表示电池系统的可靠性，R_i表示第i个电池单元的可靠性，n表示所述电池系统中电池单元的个数。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述电池单元之间的连接方式为多个并联电池单元组之间采用串联方式连接的情况下，根据所述连接方式确定所述动力电池系统的可靠性，包括：

确定每个并联电池单元组中允许故障的电池单元的个数；

根据确定的所述允许故障的电池单元的个数确定所述动力电池系统的可靠性。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按照以下公式确定所述电池系统的可靠性：

$R_s={\left[\underset{i=k}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_n^k{R}^i{(1-R)}^{n-i}\right]}^m$

其中，R_s表示电池系统可靠性，R表示单个单元的的可靠性，n表示每个并联电池单元组中包含的电池单元的个数，k表示允许故障的电池单元的个数，m表示串联的并联电池单元组的个数。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，确定每个并联电池组中允许故障的电池单元的个数，包括：

确定由于电池单元损坏所允许的所述动力电池系统的电池容量衰减的最大值；

根据所述衰减的最大值确定每个并联电池单元组中允许故障的电池单元的个数。

7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，根据确定的所述可靠性对所述动力电池系统的可靠性进行分析，包括：

绘制所述可靠性对应的可靠性图谱；

根据所述图谱对所述电力系统进行可靠性分析。

8.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，电池单元包括以下至少之一：磷酸铁锂动力电池、锰酸锂动力电池、三元动力电池、钛酸锂动力电池。

9.一种动力电池系统可靠性的确定装置，其特征在于，包括：

连接方式确定模块，用于确定动力电池系统中电池单元之间的连接方式；

可靠性确定模块，用于根据所述连接方式确定所述动力电池系统的可靠性；

分析模块，用于根据确定的所述可靠性对所述动力电池系统的可靠性进行分析。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述可靠性确定模块具体用于在所述电池单元之间的连接方式为电池单元串联的情况下，按照以下公式确定所述可靠性：

$R_s=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{R}_i$

其中，R_s表示电池系统的可靠性，R_i表示第i个电池单元的可靠性，n表示所述电池系统中电池单元的个数。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述可靠性确定模块包括：

故障个数确定单元，用于在所述电池单元之间的连接方式为多个并联电池单元组之间采用串联方式连接的情况下，确定每个并联电池单元组中允许故障的电池单元的个数；

可靠性确定单元，用于根据确定的所述允许故障的电池单元的个数确定所述动力电池系统的可靠性。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述可靠性确定单元具体用于按照以下公式确定所述电池系统的可靠性：

$R_s={\left[\underset{i=k}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{C}_n^k{R}^i{(1-R)}^{n-i}\right]}^m$

其中，R_s表示电池系统可靠性，R表示单个单元的的可靠性，n表示每个并联电池单元组中包含的电池单元的个数，k表示允许故障的电池单元的个数，m表示串联的并联电池单元组的个数。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述故障个数确定单元包括：

衰减值确定子单元，用于确定由于电池单元损坏所允许的所述动力电池系统的电池容量衰减的最大值；

故障个数确定子单元，用于根据所述衰减的最大值确定每个并联电池单元组中允许故障的电池单元的个数。

14.如权利要求9至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述分析模块包括：

绘制单元，用于绘制所述可靠性对应的可靠性图谱；

分析单元，用于根据所述图谱对所述电力系统进行可靠性分析。

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