CN111562508A - 在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法 - Google Patents

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柯鹏
许海涛
钱磊
朱卓敏
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
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    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery

Abstract

本发明涉及一种在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法，包括以下步骤：获取并筛选电池包的各项数据；对于每次充电，根据每只单体电池的电压值与电流值分别计算各只单体电池的内阻值，并计算全部单体电池的内阻平均值及标准差，再计算得到各单体电池的内阻值的分布范围；分别判断各只单体电池的内阻值是否在单体电池的内阻值的分布范围内，若是，则将该单体电池的状态标记为正常，若否，则将该单体电池的状态标记为异常；若一只单体电池的状态连续m次充电时被标记为异常，则判定该单体电池内阻异常，反馈内阻异常的单体电池的信息以及内阻异常信息。本发明方案简单、易于实施，可以有效检测出内阻异常的单体电池，具有较高的可靠性。

Description

在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法
技术领域
本发明属于电池包监控技术领域，具体涉及一种在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法。
背景技术
随着新能源行业的飞速发展，动力电池已广泛应用于电动汽车、风光储能、电信基站等领域。动力电池在长期使用的过程中，也出现了各种各样的问题。
电池包内各单体电池的一致性影响了其整体性能的发挥，单体电池的内阻异常会导致电池包各区域间的产热量会出现不均匀、电池间电压变化差异明显等，将直接导致电池包实际功率下降、容量降低。在汽车上使用时表现出启动、爬坡与加速乏力，续航变短等问题。
因此，分析电池包内单体电池内阻异常的问题，有助于提高电池包的品质，并可以通过分析定位问题电池单元，及时的解决问题。
公告号为CN103728495B的发明专利提供了一种在线估算动力锂电池内阻的方法，该方法提出在汽车行驶过程中选取最大电流与最小电流时的电压值，通过电压差值除以电流差值进行内阻的计算。该方法在汽车行驶过程提取电流最大与最小值，由于汽车行驶过程工况复杂、电流变化频繁，取值时间间隔会较长；而在这么长的行驶过程中，电池的电压变化并非仅仅由其内阻所反映出来的，电池剩余电量的变化也会导致电池电压出现较大变化，故该方法不能真实反映电池内阻情况。
公告号为CN205353210U是实用新型专利设计了一种电池内阻在线监测装置，该装置基于电路原理可对电池内阻进行精确检测，但由于电池包内部单体电池较多，若将该装置安装于电池包内部、实现对每一个单体电池的检测，则会导致电池包内部集成设计变得复杂化、成本大幅增加且体积增大。
由此可见，现有的对单体电池进行内阻异常检测的方案存在方案复杂、成本较高、效果较差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种方案简单、易于实施，且检测效果较为准确的在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法，用于在线检测电池包内部的单体电池的内阻是否异常，所述在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法包括以下步骤：
步骤1：获取所述电池包的各项数据；
步骤2：由所述电池包的各项数据中筛选出其充电时的所有数据；
步骤3：由所述电池包充电时的所有数据中提取每次充电时，每只所述单体电池的电压值与对应时刻的电流值；
步骤4：对于每次充电，根据每只单体电池的电压值与对应时刻的电流值分别计算本次充电时各只所述单体电池的内阻值；
步骤5：对于每次充电，根据各只所述单体电池的内阻值计算全部所述单体电池的内阻平均值及其标准差，并根据所述内阻平均值及其标准差计算得到各所述单体电池的内阻值的分布范围；
步骤6：对于每次充电，分别判断本次充电时各只所述单体电池的内阻值是否在所述单体电池的内阻值的分布范围内，若是，则将该所述单体电池的状态标记为正常，若否，则将该所述单体电池的状态标记为异常；
步骤7：对每只所述单体电池，将其状态按充电时间进行排序；
步骤8：对每只所述单体电池的状态进行判断，若一只所述单体电池的状态连续m次充电时被标记为异常，则判定该所述单体电池内阻异常，m为大于或等于3的整数；
步骤9：若有所述单体电池内阻异常，则反馈内阻异常的单体电池的信息以及内阻异常信息。
所述步骤4中，每次充电时，计算第x号所述单体电池的内阻值的方法为：获取第x号所述单体电池在充电开始时的初始电压值Vx0、经过一段设定的充电时间t后的电压值Vx1以及充电电流I，则第x号所述电池单体在本次充电时的内阻值Rx＝(Vx0-Vx1)/I。
充电时间t设定为10s～50s。
所述步骤5中，各所述单体电池的内阻值的分布范围为[R平均-3δ，R平均+3δ]，其中，R平均为本次充电时全部所述单体电池的内阻平均值，δ为本次充电时全部所述单体电池的内阻平均值的标准差。
所述步骤9中，反馈内阻异常的单体电池的信息以及内阻异常信息以供管理人员对异常数据做出评估，给定处理策略。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明方案简单、易于实施，可以有效检测出内阻异常的单体电池，具有较高的可靠性。
附图说明
附图1为本发明的在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：如附图1所示，一种用于在线检测电池包内部的单体电池的内阻是否异常的在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法，法包括以下步骤：
步骤1：获取电池包的各项数据，对于设置于新能源汽车上的电池包，其数据由新能源汽车上传而获得。
步骤2：由电池包的各项数据中筛选出其(停车)充电时的所有数据。
步骤3：由电池包充电时的所有数据中提取每次充电时，每只单体电池(能取到电压的最小电池模块单元)的电压值Vx(x＝1～n，表示电池包内电池单体的编号，n值大小根据电池包中具体单体电池数而定，即电池包内共包括n只单体电池)与对应时刻的电流值。
步骤4：对于每次充电，根据每只单体电池的电压值与对应时刻的电流值分别计算本次充电时各只单体电池的内阻值。
该步骤中，每次充电时，计算第x号单体电池的内阻值的方法为：获取第x号单体电池在充电开始时的初始电压值Vx0、经过一段设定的充电时间t(充电时间t可选择10s～50s)后的电压值Vx1以及充电电流I，则第x号电池单体在本次充电时的内阻值Rx为：
Rx＝(Vx0-Vx1)/I
步骤5：对于每次充电，根据各只单体电池的内阻值计算全部单体电池的内阻平均值R平均及其标准差δ，并根据内阻平均值及其标准差计算得到各单体电池的内阻值的分布范围，各单体电池的内阻值的分布范围为[R平均-3δ，R平均+3δ]。
步骤6：对于每次充电，分别判断本次充电时各只单体电池的内阻值是否在单体电池的内阻值的分布范围[R平均-3δ，R平均+3δ]内，若是，表示该单体电池的内阻正常，则将该单体电池的状态标记为正常(OK)，若否，表示该单体电池的内阻异常，则将该单体电池的状态标记为异常(NG)。
对电池包上传的数据进行实时监测，循环执行上述步骤3至步骤6，从而得到每次充电过程中，每只单体电池的状态标记。
步骤7：对每只单体电池，将其状态按充电时间进行排序。
步骤8：对每只单体电池的状态进行判断，为避免偶然因素干扰导致少数电池偶然出现内阻异常的状态，若一只单体电池的状态连续m次充电时被标记为异常，则判定该单体电池内阻异常。其中m为大于或等于3的整数。若一只单体电池的状态未出现连续m次充电时被标记为异常，则判定该单体电池无异常。
步骤9：若有单体电池内阻异常，则反馈内阻异常的单体电池的信息以及内阻异常信息，以供后台电池管理人员对异常数据做出评估，给定处理策略。
本方案无需在电池包内部增加额外的单元，且能够相对精确的计算电池内阻值，并通过数据分析定位内阻异常的单体电池单元，可以有效检测出内阻异常的单体电池，通过数据输送将异常信息提报给管理人员去做决策处理，能有效的对新能源汽车电池包进行电池内阻品质实时管控，提高产品可靠性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法，用于在线检测电池包内部的单体电池的内阻是否异常，其特征在于：所述在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法包括以下步骤：
步骤1：获取所述电池包的各项数据；
步骤2：由所述电池包的各项数据中筛选出其充电时的所有数据；
步骤3：由所述电池包充电时的所有数据中提取每次充电时，每只所述单体电池的电压值与对应时刻的电流值；
步骤4：对于每次充电，根据每只单体电池的电压值与对应时刻的电流值分别计算本次充电时各只所述单体电池的内阻值；
步骤5：对于每次充电，根据各只所述单体电池的内阻值计算全部所述单体电池的内阻平均值及其标准差，并根据所述内阻平均值及其标准差计算得到各所述单体电池的内阻值的分布范围；
步骤6：对于每次充电，分别判断本次充电时各只所述单体电池的内阻值是否在所述单体电池的内阻值的分布范围内，若是，则将该所述单体电池的状态标记为正常，若否，则将该所述单体电池的状态标记为异常；
步骤7：对每只所述单体电池，将其状态按充电时间进行排序；
步骤8：对每只所述单体电池的状态进行判断，若一只所述单体电池的状态连续m次充电时被标记为异常，则判定该所述单体电池内阻异常，m为大于或等于3的整数；
步骤9：若有所述单体电池内阻异常，则反馈内阻异常的单体电池的信息以及内阻异常信息。
2.根据权利要求1所述的在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法，其特征在于：所述步骤4中，每次充电时，计算第x号所述单体电池的内阻值的方法为：获取第x号所述单体电池在充电开始时的初始电压值Vx0、经过一段设定的充电时间t后的电压值Vx1以及充电电流I，则第x号所述电池单体在本次充电时的内阻值Rx＝(Vx0-Vx1)/I。
3.根据权利要求2所述的在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法，其特征在于：充电时间t设定为10s～50s。
4.根据权利要求1所述的在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法，其特征在于：所述步骤5中，各所述单体电池的内阻值的分布范围为[R平均-3δ，R平均+3δ]，其中，R平均为本次充电时全部所述单体电池的内阻平均值，δ为本次充电时全部所述单体电池的内阻平均值的标准差。
5.根据权利要求1所述的在线检测电池包内部单体电池内阻异常的方法，其特征在于：所述步骤9中，反馈内阻异常的单体电池的信息以及内阻异常信息以供管理人员对异常数据做出评估，给定处理策略。
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