CN105730270B - 依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法和系统 - Google Patents

依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法及系统，该方法包括步骤：以预设频率记忆电池状态参数；计算预设时间长度内预设频率对应的时间周期内每个电池状态参数的变化量，并同步记录外部环境值；计算每相邻两个变化量的差值；依各电池状态参数的相邻变化量差值，结合外部环境值计算当前安全性实时值；将当前安全性实时值与等级报警阈值比较，若超出阈值则采取响应措施。该系统包括电池状态参数记忆模块、电池状态参数变化量计算模块、电池组外部环境检测模块、电池状态参数变化量差值计算模块、安全性实时值确定模块以及响应模块。本发明可结合电池组内部参数变化和外部环境情况，预测电池组在当前环境和运行工况下的安全性能。

Description

依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法和系统
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，更具体地说，是涉及一种依电池状态量变化过程和外部环境进行电池组安全预测的方法和系统。
背景技术
对于电动汽车来讲，动力电池是一种十分普遍的储能元件，其性能对整车性能起着决定作用，而动力电池中，以锂离子电池作为重要储能介质，已在新能源领域得到广泛的应用。电动汽车电池的安全性是一项最重要的指标，关系人身财产安全。电池组安全性能估算(SOL)是电池状态的重要参数之一，对预测电池组的安全性能，预防安全事故具有重要作用。
但现阶段对电动汽车电池组的安全性能估算还没有成熟的方法，无法准确预测电池组的安全性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供了一种依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法，该方法包括下述步骤：
(1)在电池组工作过程中以预设频率记忆电池状态参数；
(2)计算预设时间长度内，预设频率对应的时间周期内每个电池状态参数的变化量，并同步记录电池组外部环境值；
(3)计算每相邻两个变化量的差值；
(4)依各电池状态参数的相邻变化量差值，结合电池组外部环境值，计算电池组当前安全性实时值；
(5)将当前安全性实时值与预定的等级报警阈值比较，若超出阈值，则采取响应措施。
作为优选的技术方案，步骤(1)中，所述电池状态参数包括安时数、总电压、单体电压、电流和温度。
作为优选的技术方案，步骤(1)中，所述预设频率采用所有电池状态参数中采样频率最快的频率。
作为优选的技术方案，步骤(2)中，所述预设时间段的时间长度不小于所有电池状态参数中采样频率最慢的频率对应的采样周期。
具体的，步骤(2)中，所述电池组外部环境值包括电池组外部的温度、湿度和气压。
作为优选的技术方案，步骤(4)中，所述计算电池组当前安全性实时值的方法为：用电池状态量变化超过预设的变化率且捕捉精确度高于预设的阈值的时刻的变化值结合电池组外部环境值进行计算当前安全性实时值。
作为优选的技术方案，步骤(5)中，所述响应措施为报警提醒、远程通知、限功率行驶或强制停止运行。
本发明还提供一种依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的系统，该系统包括顺序连接的电池状态参数记忆模块、电池状态参数变化量计算模块、电池状态参数变化量差值计算模块、安全性实时值确定模块以及响应模块；同时，安全性实时值确定模块还与电池组外部环境检测模块连接；
所述电池状态参数记忆模块，用于在电池工作过程中以预设频率记忆电池状态参数；
所述电池状态参数变化量计算模块，用于计算预设时间长度内，预设频率对应的时间周期内每个电池状态参数的变化量；
所述电池组外部环境检测模块，用于检测记录电池组外部环境值；
所述电池状态参数变化量差值计算模块，用于计算每相邻两个变化量的差值；
所述安全性实时值确定模块，用于依各电池状态参数的相邻变化量差值和外部环境值计算确定电池组当前安全性实时值；
所述响应模块，将当前安全性实时值与预定的等级报警阈值比较，若超出阈值，则采取响应措施。
作为优选的技术方案，所述电池状态变化量记忆模块中，电池状态参数包括安时数、总电压、单体电压、电流和温度。
作为优选的技术方案，所述电池状态参数记忆模块包括频率预设模块，所述频率预设模块的预设频率采用所有电池状态参数中采样频率最快的频率。
作为优选的技术方案，所述电池状态参数变化量计算模块包括时间段预设模块，所述时间段预设模块的预设时间段的时间长度不小于所有电池状态参数中采样频率最慢的频率对应的采样周期。
作为优选的技术方案，所述电池组外部环境检测模块中，检测的外部环境包括电池组外部的温度、湿度和气压。
作为优选的技术方案，所述安全性实时值确定模块包括电池状态量变化捕捉模块，所述电池状态量变化捕捉模块用于用电池状态量变化超过预设的变化率且捕捉精确度高于预设的阈值的时刻的变化值结合电池组外部环境值进行计算当前安全性实时值。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、通过本发明的技术方案，可结合电池组内部参数变化和外部环境情况，准确预测电池组在当前环境和运行工况下的安全性能，在安全性突然降低时可及时响应，降功率行驶或离开危险环境。
2、本发明在计算到电池组安全性能较差时，可通过报警提醒及时进行电池组维护，保护电池车辆安全，延长使用寿命。
3、本发明在计算到电池组安全性能严重降低时，可通过报警提醒或采取其他响应措施，使驾驶员及时停止行驶、撤离，保障人身安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法的流程图；
图3是本发明实施例三提供的依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的系统结构图；
图4是本发明实施例四提供的依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的系统结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明的实施例一提供了一种依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法，图1是本发明实施例一的方法流程图，请参考图1，本发明实施例的方法包括以下步骤：
步骤S101、在电池工作过程中以预设频率记忆电池状态参数，如10MS记忆一次安时数、总电压、单体电压、电流和温度，即：△AH10MS，△SUMV10MS，△VOLT10MS，△CUR10MS，△T10MS；
步骤S102、计算预设时间长度内，预设频率对应的时间周期内每个电池状态参数的变化量，如记忆安时数据变化量：△AH10MS(0)、△AH10MS(1)、△AH10MS(2)…△AH10MS(n)；并同步记录电池组外部环境值：R0、R1…Rn；
步骤S103、计算每相邻两个变化量的差值，如安时数变化量差值：△AH差0＝△AH10MS(1)－△AH10MS(0)，△AH差1＝△AH10MS(2)－△AH10MS(1)，…△AH差(n-1)＝△AH10MS(n)－△AH10MS0(n-1)；
步骤S104、依各电池状态参数的相邻变化量差值，结合电池组外部环境值，计算电池组当前安全性实时值，记为SOL0；
SOL0＝【{△AH差0，△AH差1……△AH差(n-1)}，{△SUMV差0，△SUMV差1…△SUMV差n-1}，{R0、R1…Rn}…】；
步骤S105、将当前安全性实时值与预定的等级报警阈值比较，若超出阈值，则采取响应措施。
本发明在电池工作过程中以预设频率记忆电池状态参数，并计算预设时间长度内，预设频率对应的时间周期内每个电池状态参数的变化量；再计算出变化量的差值，结合电池组外部环境值，计算电池组当前安全性实时值；将当前安全性实时值与预定的等级报警阈值比较，若超出阈值，则采取响应措施。
实施例二
本发明的实施例二提供了一种依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法，是在实施例一的基础之上进行的改进。图2是本发明实施例二的方法流程图，请参考图2，本发明实施例的方法包括以下步骤：
步骤S201、在电池工作过程中以预设频率记忆电池状态参数，所述电池状态参数包括安时数、总电压、单体电压、电流和温度；
所述预设频率采用所有电池状态参数中采样频率最快的频率；
步骤S202、计算预设时间长度内，预设频率对应的时间周期内每个电池状态参数的变化量，并同步记录电池组外部环境值，所述电池组外部环境值包括电池组外部的温度、湿度和气压；
所述预设时间段的时间长度不小于所有电池状态参数中采样频率最慢的频率对应的采样周期；
步骤S203、计算每相邻两个变化量的差值；
步骤S204、用电池状态量变化超过预设的变化率且捕捉精确度高于预设的阈值的时刻的变化值结合电池组外部环境值进行计算当前安全性实时值；
步骤S205、将步骤S204确定的当前安全性实时值与预定的等级报警阈值比较，是否超出阈值；
步骤S206、如果超出阈值，则采取响应措施，如报警提醒、远程通知、限功率行驶或强制停止运行；
步骤S207、如果不超出阈值则不采取响应措施。
本发明可结合电池组内部参数变化和外部环境情况，准确预测电池组在当前环境和运行工况下的安全性能，在安全性突然降低时可及时响应，降功率行驶或离开危险环境。
实施例三
本发明的实施例三提供了一种依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的系统，图3是本发明实施例三的结构框图，请参考图3，本发明实施例的依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的系统包括顺序连接的电池状态参数记忆模块1、电池状态参数变化量计算模块2、电池状态参数变化量差值计算模块4、安全性实时值确定模块5以及响应模块6；安全性实时值确定模块5还与电池组外部环境检测模块3连接。下面将对各功能模块的原理进行详细的说明。
所述电池状态参数记忆模块1，用于在电池工作过程中以预设频率记忆电池状态参数；
所述电池状态参数变化量计算模块2，用于计算预设时间长度内，预设频率对应的时间周期内每个电池状态参数的变化量；
所述电池组外部环境检测模块3，用于检测记录电池组外部环境值；
所述电池状态参数变化量差值计算模块4，用于计算每相邻两个变化量的差值；
所述安全性实时值确定模块5，用于依各电池状态参数的相邻变化量差值和外部环境值计算确定电池组当前安全性实时值；
所述响应模块6，将当前安全性实时值与预定的等级报警阈值比较，若超出阈值，则采取响应措施。
本发明可结合电池组内部参数变化和外部环境情况，准确预测电池组在当前环境和运行工况下的安全性能，在安全性突然降低时可及时响应，降功率行驶或离开危险环境。
实施例四
本发明的实施例四提供了一种依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的系统，请参考图4，本发明实施例的系统与上述实施例三的系统的区别在于，所述电池状态参数记忆模块1包括频率预设模块11，所述频率预设模块11的预设频率采用所有电池状态参数中采样频率最快的频率。
所述电池状态参数记忆模块1中，电池状态参数包括安时数、总电压、单体电压、电流和温度。
所述电池状态参数变化量计算模块2包括时间段预设模块21，所述时间段预设模块21的预设时间段的时间长度不小于所有电池状态参数中采样频率最慢的频率对应的采样周期。
所述安全性实时值确定模块5包括电池状态量变化捕捉模块51，所述电池状态量变化捕捉模块用于用电池状态量变化超过预设的变化率且捕捉精确度高于预设的阈值的时刻的变化值结合电池组外部环境值进行计算当前安全性实时值。
在此需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
(1)在电池组工作过程中以预设频率记忆电池状态参数；
(2)计算预设时间长度内，预设频率对应的时间周期内每个电池状态参数的变化量，并同步记录电池组外部环境值；
(3)计算每相邻两个变化量的差值；
(4)依各电池状态参数的相邻变化量差值，结合电池组外部环境值，计算电池组当前安全性实时值；其中，所述计算电池组当前安全性实时值的方法为：用电池状态量变化超过预设的变化率且捕捉精确度高于预设的阈值的时刻的变化值结合电池组外部环境值进行计算当前安全性实时值；
(5)将当前安全性实时值与预定的等级报警阈值比较，若超出阈值，则采取响应措施。
2.根据权利要求1所述的依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述电池状态参数包括安时数、总电压、单体电压、电流和温度。
3.根据权利要求1所述的依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预设频率采用所有电池状态参数中采样频率最快的频率。
4.根据权利要求1所述的依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预设时间段的时间长度不小于所有电池状态参数中采样频率最慢的频率对应的采样周期；所述电池组外部环境值包括电池组外部的温度、湿度和气压。
5.根据权利要求1所述的依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述响应措施为报警提醒、远程通知、限功率行驶或强制停止运行。
6.一种依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的系统，其特征在于，该系统包括电池状态参数记忆模块、电池状态参数变化量计算模块、电池组外部环境检测模块、电池状态参数变化量差值计算模块、安全性实时值确定模块以及响应模块；
所述电池状态参数记忆模块，用于在电池工作过程中以预设频率记忆电池状态参数；
所述电池状态参数变化量计算模块，用于计算预设时间长度内，预设频率对应的时间周期内每个电池状态参数的变化量；
所述电池组外部环境检测模块，用于检测记录电池组外部环境值；
所述电池状态参数变化量差值计算模块，用于计算每相邻两个变化量的差值；
所述安全性实时值确定模块，用于依各电池状态参数的相邻变化量差值和外部环境值计算确定电池组当前安全性实时值；其中，所述安全性实时值确定模块包括电池状态量变化捕捉模块，所述电池状态量变化捕捉模块用于用电池状态量变化超过预设的变化率且捕捉精确度高于预设的阈值的时刻的变化值结合电池组外部环境值进行计算当前安全性实时值；
所述响应模块，将当前安全性实时值与预定的等级报警阈值比较，若超出阈值，则采取响应措施。
7.根据权利要求6所述的依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的系统，其特征在于，所述电池状态变化量记忆模块中，电池状态参数包括安时数、总电压、单体电压、电流和温度；所述电池组外部环境检测模块中，检测的外部环境包括电池组外部的温度、湿度和气压。
8.根据权利要求6所述的依电池状态量变化和外部环境进行安全预测的系统，其特征在于，所述电池状态参数记忆模块包括频率预设模块，所述频率预设模块的预设频率采用所有电池状态参数中采样频率最快的频率；所述电池状态参数变化量计算模块包括时间段预设模块，所述时间段预设模块的预设时间段的时间长度不小于所有电池状态参数中采样频率最慢的频率对应的采样周期。
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