CN114361616B - 电池热失控预警方法、系统及存储介质 - Google Patents

电池热失控预警方法、系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种电池热失控预警方法、系统及存储介质，包括：步骤1.计算电池第n个时刻的温度离群阈值Tkn；步骤2.计算每一个电池温度传感器在第n个时刻的离群温差值ΔTi，n；步骤3.每隔步长为S的时间间隔，计算之前滑窗长度为L时间内的离群温差累加值Mi，s；步骤4.计算离群温差累加值阈值TM，若离群温差累加值Mi，s超过离群温差累加值阈值TM或者离群温差累加值Mi，s连续上升次数超过设定次数，系统进行报警。本发明能够有效识别电芯早期内短路引起异常产热，在不需要改变原先动力电池的设计或者提高温度传感器精度和有效性的基础上，解决了一次温度信号阈值预警方法失效的问题。

Description

电池热失控预警方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及新能源汽车动力电池技术领域，具体涉及一种电池热失控预警方法、系统及存储介质。
背景技术
随着新能源汽车的发展，对车辆的续航里程需求的不断提升，锂离子电池材料体系及结构不断向高能量密度的方向发展，动力锂电池发生热失控的几率也相应增大，近年新能源车辆数量也大幅度增加，导致近年来电动汽车热失控事故时有发生，造成巨大的人员伤亡和财产损失，也沉重打击市场接受电动汽车的信心，阻碍新能源汽车的普及。
锂离子电池热失控表现为温度上升、电压下降、冒烟、起火甚至爆炸，目前行业内已实施的主要预警方案包括：温度阈值方法、电压阈值方法、电芯壳体压力阈值方法、电池包内气压方法、电池包内气体特征方法等。
如专利文献CN112394291A公开的一种电池热失控预警方法及装置，通过对预设时间范围内的统计数据，计算每个单体电池的漏电流，判断每个单体电池的漏电流与诊断阈值的大小关系进行电池热失控预警。
又如专利文献CN 110350258B公开的一种锂电池热失控预警保护系统及方法，主要电压电流、温度和烟雾的一次信号阈值进行热失控预警，通过三个子系统的协同作用，实现对锂电池热失控预警。
又如专利文献CN 109786872B公开的一种锂离子电池热失控预警系统及方法，主要通过超声波传感器分析电池包内气体特征进行热失控预警，同时结合温度阈值、电压阈值和烟雾信号进行预警信号分级。
但通过分析大量的试验数据表明，使用电压、温度一次信号阈值或简单的横纵向比较进行预警，需要对电池设计提出较高的要求。且当烟雾传感器等发生预警，电池已经发生比较大的副反应，预警的时间提前量不够。
因此，有必要开发一种电池热失控预警方法、系统及存储介质。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池热失控预警方法、系统及存储介质,能有效识别电芯早期内短路引起异常产热，在不需要改变原先动力电池的设计或者提高温度传感器精度和有效性的基础上，以解决一次温度信号阈值预警方法失效的问题。
本发明所述的一种电池热失控预警方法，包括以下步骤：
步骤1.计算电池第n个时刻的温度离群阈值Tkn；
步骤2.计算每一个电池温度传感器在第n个时刻的离群温差值ΔTi,n；
其中，Ti,n为电池包内第i个温度传感器单体在第n个时刻的温度，Tkn为电池包第n个时刻的温度离群阈值；
步骤3.每隔步长为S的时间间隔，计算之前滑窗长度为L时间内的离群温差累加值Mi,s；
Mi,s＝∑LΔTi,l；
其中，Mi,s为电池包内第i个温度传感器第s次计算的离群温度累加值，ΔTi,l为电池包第i个单体在计算的长度为L的时间滑窗窗口内第l个时刻的离群温差值；
步骤4.计算离群温差累加值阈值TM，若离群温差累加值Mi,s超过离群温差累加值阈值TM或者离群温差累加值Mi,s连续上升次数超过设定次数，系统进行报警，否则返回步骤1。
可选地，所述步骤1具体为:
获取车辆端上传的运行数据，对数据进行清洗并提取出车辆终端时间，以及各时刻的温度传感器的温度数据；
根据温度的分布情况得到温度数据批的上四分位数Q3和下四分位数Q1,其中，Q3表示大于75％温度点的温度值，Q1表示大于25％温度点的温度值，四分位距IQR＝Q3-Q1，上边缘值＝Q3+1.5IQR，该上边缘值即为温度离群阈值Tkn。
可选地，对数据进行清洗包括剔除明显错误的数据、空值、默认值、重复时间段的值。
可选地，所述步骤4，所述离群温差累加值阈值TM的计算方法如下：
统计预设一段时间内预设车型的全部离群温差累加值；
将6sigma水平以外的离群温差累加值作为离群温差累加值阈值TM，
或将8sigma水平以外的离群温差累加值作为离群温差累加值阈值TM，
或将3sigma水平以外的离群温差累加值作为离群温差累加值阈值TM。
第二方面，本发明所述的一种电池热失控预警系统，包括控制器和存储器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时能执行如本发明所述的电池热失控预警方法的步骤。
第三方面，本发明所述的一种存储介质，其内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被调用时能执行如本发明所述的所述的电池热失控预警方法的步骤。
本发明具有以下优点：本发明通过提取电池包内离群温度在一段时间内的累加值，能够有效识别出电芯早期内短路引起异常产热，在不需要改变原先动力电池的设计或者提高温度传感器精度和有效性的基础上，解决了一次温度信号阈值预警方法失效的问题。
附图说明
图1为本实施例的流程图；
图2为本实施例的预警算法展示图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例中，一种电池热失控预警方法，包括以下步骤：
步骤1.计算电池第n个时刻的温度离群阈值Tkn。
本实施例中，本方法可以布置在云端，计算数据来源是车辆根据GBT32960要求上传的运行数据，车辆无需增加额外设备或其他要求。
当云端接收到车辆上传的数据后，进行以下处理：
对数据进行清洗(包括剔除明显错误的数据、空值、默认值、重复时间段的值)，将数据按车辆终端时间进行排序；并提取出车辆终端时间，以及各时刻的温度传感器的温度数据；
温度离群阈值Tkn表征的是第n时刻电池包内温度分布情况，当电池包内的温度超过该温度离群阈值Tkn时，表示此时刻的温度偏高。本实施例中，温度离群阈值Tkn使用箱线图中的上边缘值，上边缘值的获取方法如下：
根据温度的分布情况得到温度数据批的上四分位数Q3和下四分位数Q1,其中，Q3表示大于75％温度点的温度值，Q1表示大于25％温度点的温度值，四分位距IQR＝Q3-Q1，上边缘值＝Q3+1.5IQR。
步骤2.计算每一个电池温度传感器在第n个时刻的离群温差值ΔTi,n；
其中，Ti,n为电池包内第i个温度传感器单体在第n个时刻的温度，Tkn为电池包第n个时刻的温度离群阈值。
步骤3.每隔步长为S的时间间隔，计算之前滑窗长度为L时间内的离群温差累加值Mi,s；计量单位为℃；
Mi,s＝∑LΔTi,l；
其中，Mi,s为电池包内第i个温度传感器第s次计算的离群温度累加值，ΔTi,l为电池包第i个单体在计算的长度为L的时间滑窗窗口内第l个时刻的离群温差值。
本实施例中，计算周期步长S:每隔时间长度为S，进行一次离群温差累加值的计算。
计算滑窗长度L：每次计算离群累加温差值的数据长度；例如，车辆上传数据时间间隔为10s，步长S为30帧，滑窗长度L为50帧，则每隔300s进行一次离群温差累加值的计算，累加的温差共50个点(时间长度为500s)。
步骤4.计算离群温差累加值阈值TM，若离群温差累加值Mi,s超过离群温差累加值阈值TM或者离群温差累加值Mi,s连续上升次数超过设定次数，系统进行报警，否则返回步骤1。
计算离群温差累加值阈值TM：该离群温差累加值阈值TM表征温度偏离温度离群阈值的程度，其计算方式有经验方法和统计方法2种；
经验方法：需要考虑车辆最大充放电能力，电池包结构设计和车辆电池包热管理能力，同时结合热失控试验数据和正常数据分析；例如，某车辆无快充充电方式，电池冷却方式采用水冷，前期温度场仿真和实验得到最大温差为5℃，最大温度和温度分布上边缘值的差值最大为3℃，则在滑窗长度L＝50帧的数据内，温度离群温差累加值最大为150℃。同时，分析试验热失控单体附近的温度在热失控前期离群温差累加值多次超过250℃，而正常车辆数据无此现象。此时，将离群温差累加值阈值定为250℃。
大数据方法：统计一段时间内预设车型的全部离群温差累加值，时间可以是一年或者更长，将6sigma水平以外的离群温差累加值作为离群温差累加值阈值TM；也可以按需求将统计区间放大到8sigma(即将8sigma水平以外的离群温差累加值作为离群温差累加值阈值TM)或者缩小到3sigma(即将3sigma水平以外的离群温差累加值作为离群温差累加值阈值TM)。
本实施例中，离群温差累加值异常预警的处置方式：系统按照阈值高低，设置2种风险等级并推送售后团队处置。如触发电池温度异常升高，则告知用户前往服务站检查、更换问题电池包；如触发电池热失控告警，则告知用户远离车辆，等待专业人员前往处置。
图2是本方法的预警算法展示图，展示离群温差累加值在时间段T内的变化情况以及离群温差累加值阈值的情况。
本实施例中，一种电池热失控预警系统，包括控制器和存储器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时能执行如本实施例中所述的电池热失控预警方法的步骤。
本实施例中，一种存储介质，其内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被调用时能执行如本实施例中所述的所述的电池热失控预警方法的步骤。

Claims (4)

1.一种电池热失控预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.计算电池第n个时刻的温度离群阈值Tkn，具体为：获取车辆端上传的运行数据，对数据进行清洗并提取出车辆终端时间，以及各时刻的温度传感器的温度数据；
根据温度的分布情况得到温度数据批的上四分位数Q3和下四分位数Q1，其中，Q3表示大于75％温度点的温度值，Q1表示大于25％温度点的温度值，四分位距IQR＝Q3-Q1，上边缘值＝Q3+1.5IQR，该上边缘值即为温度离群阈值Tkn；
步骤2.计算每一个电池温度传感器在第n个时刻的离群温差值ΔTi，n；
其中，Ti，n为电池包内第i个温度传感器单体在第n个时刻的温度，Tkn为电池包第n个时刻的温度离群阈值；
步骤3.每隔步长为S的时间间隔，计算之前滑窗长度为L时间内的离群温差累加值Mi,s；
Mi,s＝∑LΔTi，l；
其中，Mi,s为电池包内第i个温度传感器第s次计算的离群温度累加值，ΔTi，l为电池包第i个单体在计算的长度为L的时间滑窗窗口内第l个时刻的离群温差值；
步骤4.计算离群温差累加值阈值TM，若离群温差累加值Mi,s超过离群温差累加值阈值TM或者离群温差累加值Mi,s连续上升次数超过设定次数，系统进行报警；否则返回步骤1；其中，所述离群温差累加值阈值TM的计算方法如下：
统计预设一段时间内预设车型的全部离群温差累加值；
将6sigma水平以外的离群温差累加值作为离群温差累加值阈值TM，
或将8sigma水平以外的离群温差累加值作为离群温差累加值阈值TM，
或将3sigma水平以外的离群温差累加值作为离群温差累加值阈值TM。
2.根据权利要求1所述的电池热失控预警方法，其特征在于：对数据进行清洗包括剔除明显错误的数据、空值、默认值、重复时间段的值。
3.一种电池热失控预警系统，其特征在于：包括控制器和存储器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时能执行如权利要求1或2所述的电池热失控预警方法的步骤。
4.一种存储介质，其特征在于：其内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被调用时能执行如权利要求1或2所述的所述的电池热失控预警方法的步骤。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115447439A (zh) * 2022-09-19 2022-12-09 特瓦特能源科技有限公司 基于电池温度的充电安全预警方法、系统、设备及介质
CN115649005A (zh) * 2022-09-21 2023-01-31 岚图汽车科技有限公司 电池温度采样故障预警方法、系统、电子设备及存储介质
CN115561658B (zh) * 2022-11-30 2023-02-28 深圳联友科技有限公司 一种基于数据切片的动力电池异常电芯监测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209200025U (zh) * 2018-12-18 2019-08-02 桑顿新能源科技有限公司 电池模组及动力电池
CN110994059A (zh) * 2019-12-09 2020-04-10 中国第一汽车股份有限公司 一种用于热失控预警的温度阈值确定方法
CN111859710A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 中国汽车工程研究院股份有限公司 一种量化安全的累计风险模型建模方法
CN112467247A (zh) * 2020-11-25 2021-03-09 中国第一汽车股份有限公司 一种动力电池热均衡方法、装置、系统、车辆及存储介质

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8273474B2 (en) * 2000-02-29 2012-09-25 Illinois Institute Of Technology Battery system thermal management
US11327121B2 (en) * 2019-04-03 2022-05-10 Transportation Ip Holdings, Llc Deviation detection system for energy storage system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209200025U (zh) * 2018-12-18 2019-08-02 桑顿新能源科技有限公司 电池模组及动力电池
CN110994059A (zh) * 2019-12-09 2020-04-10 中国第一汽车股份有限公司 一种用于热失控预警的温度阈值确定方法
CN111859710A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 中国汽车工程研究院股份有限公司 一种量化安全的累计风险模型建模方法
CN112467247A (zh) * 2020-11-25 2021-03-09 中国第一汽车股份有限公司 一种动力电池热均衡方法、装置、系统、车辆及存储介质

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