CN113884890A - 一种动力电池内短路检测方法 - Google Patents

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黎晓然
李志�
贺辉
梁仕新
何锐敏
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]

Abstract

本发明公开了一种动力电池内短路检测方法，该方法包括如下步骤：101、记录充电电压变化的曲线；102、记录单体当前时刻的电压值；103、计算充电剩余电量；104、计算漏电流大小；105、计算等效内短路电阻值，用单体标称电压除以漏电流大小得到等效内短路电阻值。本发明不需要建立复杂电池模型，计算量小，又可直观计算出电池漏电电流的大小以及电池等效内短路电阻值，有效识别电池内短路现象。

Description

一种动力电池内短路检测方法
技术领域
本发明涉及电动车的电池检测的技术领域，尤指一种动力电池内短路检测方法。
背景技术
动力电池内短路无法通过物理装置直接检测，现有检测技术一般通过观测放电末端电池的单体最低电压变化，或者特定工况下的压差阈值(压差大于一定值即进行内短路报警)、或者单体达到充放电截止电压的次数等进行简单判断。
如专利申请201910265369.8公开了一种检测电池组内短路的方法及相关装置、车辆，可应用于电动汽车，该方法以参考电池在两次充电过程中的电压为基准，查看目标电池的电压变化，并基于目标电池的电压变化确定目标电池是否存在内短路；或者，以目标电池在两次充电过程中的电压为基准，查看参考电池的电压变化，基于参考电池的电压变化确定目标电池是否存在内短路。
又如专利申请202010888259.X公开了一种动力电池短路检测方法、装置、汽车、系统及存储介质，解决了动力电池短路检测时出现漏报，检测结果准确性低、实时性低等技术问题。该方法包括：获取车辆内动力电池内部的特征数据，其中特征数据包括单体电池的电流、电压、电池容量以及模组温度；对特征数据进行数据清洗以及分割得到多个数据片段；根据各数据片段的时间戳顺序，依次对每一组数据片段执行以下操作：判断该数据片段中包含的电池容量是否达到容量阈值；在电池容量达到容量阈值的情况下，根据车辆的状态，判断该数据片段中单体电池的最大电压和最小电压之间的电压差是否大于对应的电压差阈值；在电压差大于对应的电压差阈值的情况下，输出该数据片段并进行短路报警。
但是由于电池本身的不一致性以及均衡的作用，这种简单的检测技术容易造成误报或者漏报内短路，并且无法计算漏电流大小以及内短路电阻值。也有通过复杂电化学及热模型进行内短路预测的检测策略，但是由于电池特性的复杂多变未能得到很好的工程应用。
发明内容
针对现有动力电池内短路检测策略检测指标过于单一(例如压差)或者模型过于复杂的问题，本发明提供一种动力电池内短路检测方法，该方法基于两次充电过程充电剩余电量变化的动力电池内短路检测策略，不需要建立复杂电池模型，计算量小，又可直观计算出电池漏电电流的大小以及电池等效内短路电阻值，有效识别电池内短路现象。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种动力电池内短路检测方法，该方法包括如下步骤：
101、记录充电电压变化的曲线，充电过程中选取电压最高的单体，在特定的电压区间，记录一个充电安时数随充电电压变化的曲线；
102、记录单体当前时刻的电压值，在电压最高的单体达到充电截止电压的时刻，记录电池内所有单体当前时刻的电压值；
103、计算充电剩余电量，用步骤102中记录的曲线，得到各单体对应的充电安时数，再减去电压最低的单体对应查表得到的安时数，作为本次充电各单体的充电剩余电量；
104、计算漏电流大小，根据各单体两次充电的充电剩余电量差，以及两次充电的时间间隔，计算得到漏电流大小；
105、计算等效内短路电阻值，用单体标称电压除以漏电流大小得到等效内短路电阻值。
所述101步骤中，记录一个充电安时数(电流与时间的积分)随充电电压变化的曲线v＝f(Ah)。
所述102步骤中，在电压最高的单体达到充电截止电压Vmax的时刻，记录电池内所有单体当前时刻的电压值Vcellx。
所述103步骤中，用步骤102记录的单体电压Vcellx查找步骤101中记录的曲线v＝f(Ah)，得到各单体对应的充电安时数Ahcellx，再用电压最高的单体对应查表得到的安时数Ahmax减去各单体对应的充电安时数Ahcellx，作为本次充电各单体的充电剩余电量△Ahcellx。
所述104步骤中，在下一次充电过程中重复步骤101～103，得到第二次充电各单体的充电剩余电量△Ah”cellx；然后，根据各单体两次充电的充电剩余电量差Diffcellx，以及两次充电的时间间隔T，计算得到漏电流大小Icellx。
所述105步骤中，用单体标称电压V0除Vcellx以漏电流大小得到等效内短路电阻值Rcellx。
更进一步，所述漏电流大小Icellx以及等效内短路电阻值Rcellx的计算方法如下：
第一次充电:
Ahcellx＝f(Vcellx)
Ahmax＝f(Vmax)
△Ahcellx＝Ahmax-Ahcellx
第二次充电:
Ah″cellx＝f″(V″cellx)
Ah″max＝f″(Vmax)
△Ah″cellx＝Ah″max-Ah″cellx
计算漏电流大小Icellx以及等效内短路电阻值Rcellx：
Diffcellx＝△Ah″cellx-△Ahcellx
Icellx＝Diffcellx/T
Rcellx＝V0/Icellx。
本发明的有益效果在于：
本发明通过各单体两次充电的充电剩余电量差，以及两次充电的时间间隔，计算得到漏电流大小，从而计算等效内短路电阻值，不需要建立复杂电池模型，计算量小，又可直观计算出电池漏电电流的大小以及电池等效内短路电阻值，有效识别电池内短路现象。
附图说明
图1是本发明所实现的流程图。
图2是本发明所实现内短路检测的具体流程图。
图3是本发明所实现充电剩余电量的示意图。
具体实施方式
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、完整的描述。
请参阅图1所示，本发明关于动力电池内短路检测方法，该方法包括如下步骤：
101、记录充电电压变化的曲线，充电过程中选取电压最高的单体，在特定的电压区间，记录一个充电安时数(电流与时间的积分)随充电电压变化的曲线；
102、记录单体当前时刻的电压值，在电压最高的单体达到充电截止电压的时刻，记录电池内所有单体当前时刻的电压值；
103、计算充电剩余电量，用步骤102中记录的曲线，得到各单体对应的充电安时数，再减去电压最低的单体对应查表得到的安时数，作为本次充电各单体的充电剩余电量；
104、计算漏电流大小，根据各单体两次充电的充电剩余电量差，以及两次充电的时间间隔，计算得到漏电流大小；
105、计算等效内短路电阻值，用单体标称电压除以漏电流大小得到等效内短路电阻值。
具体执行过程如图2所示：
①在充电过程中选取电压最高的单体，在特定的电压区间，记录一个充电安时数(电流与时间的积分)随充电电压变化的曲线v＝f(Ah)。
②在电压最高的单体达到充电截止电压Vmax的时刻，记录电池内所有单体当前时刻的电压值Vcellx。
③用步骤②记录的单体电压Vcellx查找步骤①中记录的曲线v＝f(Ah)，得到各单体对应的充电安时数Ahcellx，再用电压最高的单体对应查表得到的安时数Ahmax减去各单体对应的充电安时数Ahcellx，作为本次充电各单体的充电剩余电量△Ahcellx。
④在下一次充电过程中重复步骤①～③，得到第二次充电各单体的充电剩余电量△Ah″cellx。
⑤根据各单体两次充电的充电剩余电量差Diffcellx，以及两次充电的时间间隔T，计算得到漏电流大小Icellx。
⑥用单体标称电压V0除Vcellx以漏电流大小得到等效内短路电阻值Rcellx。
漏电流大小Icellx以及等效内短路电阻值Rcellx的计算方法如下：
第一次充电:
Ahcellx＝f(Vcellx)
Ahmax＝f(Vmax)
△Ahcellx＝Ahmax-Ahcellx
第二次充电:
Ah″cellx＝f″(V″cellx)
Ah″max＝f″(Vmax)
△Ah″cellx＝Ah″max-Ah″cellx
计算漏电流大小Icellx以及等效内短路电阻值Rcellx：
Diffcellx＝△Ah″cellx-△Ahcellx
Icellx＝Diffcellx/T
Rcellx＝V0/Icellx。
本发明提出了提出“充电剩余电量”的概念，利用两次充电过程的“充电剩余电量差”来进行漏电流及等效内短路电阻值的计算，如图3所示。
总之，本发明通过各单体两次充电的充电剩余电量差，以及两次充电的时间间隔，计算得到漏电流大小，从而计算等效内短路电阻值，不需要建立复杂电池模型，计算量小，又可直观计算出电池漏电电流的大小以及电池等效内短路电阻值，有效识别电池内短路现象。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种动力电池内短路检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
101、记录充电电压变化的曲线，充电过程中选取电压最高的单体，在特定的电压区间，记录一个充电安时数随充电电压变化的曲线；
102、记录单体当前时刻的电压值，在电压最高的单体达到充电截止电压的时刻，记录电池内所有单体当前时刻的电压值；
103、计算充电剩余电量，用步骤102中记录的曲线，得到各单体对应的充电安时数，再减去电压最低的单体对应查表得到的安时数，作为本次充电各单体的充电剩余电量；
104、计算漏电流大小，根据各单体两次充电的充电剩余电量差，以及两次充电的时间间隔，计算得到漏电流大小；
105、计算等效内短路电阻值，用单体标称电压除以漏电流大小得到等效内短路电阻值。
2.根据权利要求1所述的动力电池内短路检测方法，其特征在于：所述101步骤中，记录一个充电安时数随充电电压变化的曲线v＝f(Ah)。
3.根据权利要求2所述的动力电池内短路检测方法，其特征在于：所述102步骤中，在电压最高的单体达到充电截止电压Vmax的时刻，记录电池内所有单体当前时刻的电压值Vcellx。
4.根据权利要求3所述的动力电池内短路检测方法，其特征在于：所述103步骤中，用步骤102记录的单体电压Vcellx查找步骤101中记录的曲线v＝f(Ah)，得到各单体对应的充电安时数Ahcellx，再用电压最高的单体对应查表得到的安时数Ahmax减去各单体对应的充电安时数Ahcellx，作为本次充电各单体的充电剩余电量△Ahcellx。
5.根据权利要求4所述的动力电池内短路检测方法，其特征在于：所述104步骤中，在下一次充电过程中重复步骤101～103，得到第二次充电各单体的充电剩余电量△Ah”cellx；然后，根据各单体两次充电的充电剩余电量差Diffcellx，以及两次充电的时间间隔T，计算得到漏电流大小Icellx。
6.根据权利要求5所述的动力电池内短路检测方法，其特征在于：所述105步骤中，用单体标称电压V0除Vcellx以漏电流大小得到等效内短路电阻值Rcellx。
7.根据权利要求6所述的动力电池内短路检测方法，其特征在于：所述漏电流大小Icellx以及等效内短路电阻值Rcellx的计算方法如下：
第一次充电:
Ahcellx＝f(Vcellx)
Ahmax＝f(Vmax)
△Ahcellx＝Ahmax-Ahcellx
第二次充电:
Ah”cellx＝f”(V”cellx)
Ah”max＝f”(Vmax)
△Ah”cellx＝Ah”max-Ah”cellx
计算漏电流大小Icellx以及等效内短路电阻值Rcellx：
Diffcellx＝△Ah”cellx-△Ahcellx
Icellx＝Diffcellx/T
Rcellx＝V0/Icellx。
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