CN109017355A - 基于动态的电池系统安全管理方法 - Google Patents

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陕亮亮
周麟奉
廖茜
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

本发明涉及一种基于动态的电池系统安全管理方法，包括以下步骤：(A)采集动力电池数据信息，该信息包括总电压、总电流、电池温度以及电池单体电压；(B)根据系统内存储的量程阈值和异常阈值对电池数据信息进行量程诊断和异常诊断并根据诊断结果进行初步分级；(C)统计各项诊断的触发次数，并将触发次数和系统内设定的故障次数阈值进行比较后进行分级调整；(D)合并诊断结果并进行诊断处理。这里基于诊断专业角度处理，进行动态故障阈值调整及分级，进而满足全生命周期动力电池的安全使用，通过对量程阈值和异常阈值的判定，能准确快速的判定出故障等级，在结合故障等级进行相应的故障处理，能够很好的保护动力电池的使用。

Description

基于动态的电池系统安全管理方法
技术领域
本发明涉及车用动力电池软件功能算法技术领域，特别涉及一种基于动态的电池系统安全管理方法。
背景技术
目前的动力电池系统安全管理主要是针对动力电池特定数据进行诊断，且诊断判断的阈值固定/等级固定，导致前期使用正常，后期使用异常频繁且存在安全隐患。为了避免上述问题，现常用的方案是通过估算动力电池各部件衰减指标，进行进行诊断阈值修正，然而部件衰减指标很难以估算，同时存在估算偏差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于动态的电池系统安全管理方法，解决动力电池全生命周期内的安全管理问题。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于动态的电池系统安全管理方法，包括以下步骤：(A)采集动力电池数据信息，该信息包括总电压、总电流、电池温度以及电池单体电压；(B)根据系统内存储的量程阈值和异常阈值对电池数据信息进行量程诊断和异常诊断并根据诊断结果进行初步分级；(C)统计各项诊断的触发次数，并将触发次数和系统内设定的故障次数阈值进行比较后进行分级调整；(D)合并诊断结果并进行诊断处理。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：这里基于诊断专业角度处理，进行动态故障阈值调整及分级，进而满足全生命周期动力电池的安全使用，通过对量程阈值和异常阈值的判定，能准确快速的判定出故障等级，在结合故障等级进行相应的故障处理，能够很好的保护动力电池的使用。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的数据处理流程图；
图3a、3b是本发明的数据诊断流程图；
图4是本发明的数据分级流程图；
图5是本发明的数据管理流程图；
图6是本发明的数据处理流程图。
具体实施方式
下面结合图1至图6，对本发明做进一步详细叙述。
参阅图1-图6，一种基于动态的电池系统安全管理方法，包括以下步骤：(A)采集动力电池数据信息，该信息包括总电压、总电流、电池温度以及电池单体电压；(B)根据系统内存储的量程阈值和异常阈值对电池数据信息进行量程诊断和异常诊断并根据诊断结果进行初步分级；(C)统计各项诊断的触发次数，并将触发次数和系统内设定的故障次数阈值进行比较后进行分级调整；(D)合并诊断结果并进行诊断处理。这里基于诊断专业角度处理，进行动态故障阈值调整及分级，进而满足全生命周期动力电池的安全使用，通过对量程阈值和异常阈值的判定，能准确快速的判定出故障等级，在结合故障等级进行相应的故障处理，能够很好的保护动力电池的使用。
参阅图2，为了方便后续的数据处理，一般都需要对采集到的数据进行预处理，故本发明中，所述的步骤A中包括数据预处理，预处理即对总电压和总电流进行解析、对电池温度和单体电压进行最大最小值求解。解析是总电压电流从硬件电阻值变化为实际物理值的过程，这个过程是通用的，这里就不再详细赘述；同样，电池温度和单体电压的求解也有很多通用方法。
参阅图3a，所述的步骤B中，量程阈值包括总电压量程阈值和总电压量程时间、总电流量程阈值和总电流量程时间、温度量程阈值和温度量程时间、单体电压量程阈值和单体电压量程时间；量程诊断包括以下步骤：(B11)若总电压大于总电压量程阈值且持续时间大于总电压量程时间，则诊断为总电压量程故障；(B12)若总电流大于总电流量程阈值且持续时间大于总电流量程时间，则诊断为总电流量程故障；(B13)若电池温度大于温度量程阈值且持续时间大于温度量程时间，则诊断为温度量程故障；(B14)若电池单体电压大于单体电压量程阈值且持续时间大于单体电压量程时间，则诊断为单体电压量程故障。
参阅图3b，所述的步骤B中，异常阈值包括总电压异常阈值和总电压异常时间、总电流异常阈值和总电流异常时间、温度异常阈值和温度异常时间、单体电压异常阈值和单体电压异常时间；异常诊断包括以下步骤：(B21)若总电压大于总电压异常阈值且持续时间大于总电压异常时间，则诊断为总电压异常故障；(B22)若总电流大于总电流异常阈值且持续时间大于总电流异常时间，则诊断为总电流异常故障；(B23)若电池温度大于温度异常阈值且持续时间大于温度异常时间，则诊断为温度异常故障；(B24)若电池单体电压大于单体电压异常阈值且持续时间大于单体电压异常时间，则诊断为单体电压异常故障。
量程阈值、量程时间、异常阈值和异常时间这些参数是由物理使用特性范围确定，由经验及使用环境来确定，不同的电池系统和车辆都是不同的，需要预先设定好。比如本实施例中，相关的参数如下：
项目 量程阈值 量程时间 异常阈值 异常时间
总电压 500V 2s 300V 1s
总电流 400A 2s 200A 1s
温度 125℃ 5s 50℃ 1s
单体电压 5V 2s 4.2V 1s
参阅图4，所述的步骤B中，若诊断结果为总电压量程故障、总电流量程故障、温度量程故障、单体电压量程故障中的一种或多种时，将诊断分级为轻微等级；若诊断结果为总电压异常故障、总电流异常故障、温度异常故障、单体电压异常故障中的一种或多种时，将诊断分级为中度等级。通过这样的方式，可以快速的对诊断进行初步分级。
进行初步分级后，还需要进行分级调整。本发明中优选地，所述的步骤C中，故障次数阈值包括总电压量程故障次数阈值、总电流量程故障次数阈值、温度量程故障次数阈值和单体电压量程故障次数阈值；分级调整包括以下步骤：(C11)若总电压量程故障次数大于总电压量程故障次数阈值，分级调整为中度等级；(C12)若总电流量程故障次数大于总电流量程故障次数阈值，分级调整为中度等级；(C13)若温度量程故障次数大于温度量程故障次数阈值，分级调整为中度等级；(C14)若单体电压量程故障次数大于单体电压量程故障次数阈值，分级调整为中度等级。
所述的步骤C中，故障次数阈值包括总电压异常故障次数阈值、总电流异常故障次数阈值、温度异常故障次数阈值和单体电压异常故障次数阈值；分级调整包括以下步骤：(C11)若总电压异常故障次数大于总电压异常故障次数阈值，分级调整为严重等级；(C12)若总电流异常故障次数大于总电流异常故障次数阈值，分级调整为严重等级；(C13)若温度异常故障次数大于温度异常故障次数阈值，分级调整为严重等级；(C14)若单体电压异常故障次数大于单体电压异常故障次数阈值，分级调整为严重等级。
量程故障次数阈值和异常故障次数阈值都是提前设置好的，本实施例中，相关的参数如下：
项目 量程故障次数阈值 异常故障次数阈值
总电压 100 50
总电流 100 50
温度 100 50
单体电压 100 50
参阅图5、图6，所述的步骤D中，将诊断分级结果进行合并处理得到动力电池的分级，这里的合并处理即根据多个诊断结果，取最严重的分级结果作为最终的分级结果。若分级为轻微等级，无需任何处理，若分级为中度等级，进行提醒，若分级为严重等级，禁止使用。根据分级进行相应的处理，可以更合理的进行故障的解决。

Claims (8)

1.一种基于动态的电池系统安全管理方法，其特征在于：包括以下步骤：
(A)采集动力电池数据信息，该信息包括总电压、总电流、电池温度以及电池单体电压；
(B)根据系统内存储的量程阈值和异常阈值对电池数据信息进行量程诊断和异常诊断并根据诊断结果进行初步分级；
(C)统计各项诊断的触发次数，并将触发次数和系统内设定的故障次数阈值进行比较后进行分级调整；
(D)合并诊断结果并进行诊断处理。
2.如权利要求1所述的基于动态的电池系统安全管理方法，其特征在于：所述的步骤A中，包括数据预处理，预处理即对总电压和总电流进行解析、对电池温度和单体电压进行最大最小值求解。
3.如权利要求2所述的基于动态的电池系统安全管理方法，其特征在于：所述的步骤B中，量程阈值包括总电压量程阈值和总电压量程时间、总电流量程阈值和总电流量程时间、温度量程阈值和温度量程时间、单体电压量程阈值和单体电压量程时间；
量程诊断包括以下步骤：
(B11)若总电压大于总电压量程阈值且持续时间大于总电压量程时间，则诊断为总电压量程故障；
(B12)若总电流大于总电流量程阈值且持续时间大于总电流量程时间，则诊断为总电流量程故障；
(B13)若电池温度大于温度量程阈值且持续时间大于温度量程时间，则诊断为温度量程故障；
(B14)若电池单体电压大于单体电压量程阈值且持续时间大于单体电压量程时间，则诊断为单体电压量程故障。
4.如权利要求3所述的基于动态的电池系统安全管理方法，其特征在于：所述的步骤B中，异常阈值包括总电压异常阈值和总电压异常时间、总电流异常阈值和总电流异常时间、温度异常阈值和温度异常时间、单体电压异常阈值和单体电压异常时间；
异常诊断包括以下步骤：
(B21)若总电压大于总电压异常阈值且持续时间大于总电压异常时间，则诊断为总电压异常故障；
(B22)若总电流大于总电流异常阈值且持续时间大于总电流异常时间，则诊断为总电流异常故障；
(B23)若电池温度大于温度异常阈值且持续时间大于温度异常时间，则诊断为温度异常故障；
(B24)若电池单体电压大于单体电压异常阈值且持续时间大于单体电压异常时间，则诊断为单体电压异常故障。
5.如权利要求4所述的基于动态的电池系统安全管理方法，其特征在于：所述的步骤B中，若诊断结果为总电压量程故障、总电流量程故障、温度量程故障、单体电压量程故障中的一种或多种时，将诊断分级为轻微等级；若诊断结果为总电压异常故障、总电流异常故障、温度异常故障、单体电压异常故障中的一种或多种时，将诊断分级为中度等级。
6.如权利要求5所述的基于动态的电池系统安全管理方法，其特征在于：所述的步骤C中，故障次数阈值包括总电压量程故障次数阈值、总电流量程故障次数阈值、温度量程故障次数阈值和单体电压量程故障次数阈值；分级调整包括以下步骤：
(C11)若总电压量程故障次数大于总电压量程故障次数阈值，分级调整为中度等级；
(C12)若总电流量程故障次数大于总电流量程故障次数阈值，分级调整为中度等级；
(C13)若温度量程故障次数大于温度量程故障次数阈值，分级调整为中度等级；
(C14)若单体电压量程故障次数大于单体电压量程故障次数阈值，分级调整为中度等级。
7.如权利要求6所述的基于动态的电池系统安全管理方法，其特征在于：所述的步骤C中，故障次数阈值包括总电压异常故障次数阈值、总电流异常故障次数阈值、温度异常故障次数阈值和单体电压异常故障次数阈值；分级调整包括以下步骤：
(C11)若总电压异常故障次数大于总电压异常故障次数阈值，分级调整为严重等级；
(C12)若总电流异常故障次数大于总电流异常故障次数阈值，分级调整为严重等级；
(C13)若温度异常故障次数大于温度异常故障次数阈值，分级调整为严重等级；
(C14)若单体电压异常故障次数大于单体电压异常故障次数阈值，分级调整为严重等级。
8.如权利要求7所述的基于动态的电池系统安全管理方法，其特征在于：所述的步骤D中，将诊断分级结果进行合并处理得到动力电池的分级，若分级为轻微等级，无需任何处理，若分级为中度等级，进行提醒，若分级为严重等级，禁止使用。
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