[发明专利]一种融合均衡信息的串联电池组短路及低容量故障诊断方法、系统及设备

说明书

本发明公开了一种融合均衡信息的串联电池组短路及低容量故障诊断方法、系统及设备属于电路故障诊断领域，旨在解决现有技术中短路故障和低容量故障诊断过程中无法考虑电路中均衡的影响，无法应用于配备有均衡控制的电池系统中的缺陷性技术问题。在均衡状态下的电池组多故障诊断，根据电池组是否满足一致性要求执行故障检测，故障检测通过对行驶工况和充电工况下均衡信息的分析，实现短路与低容量故障的实时检测与区分，并实现故障量化，解决了现有短路或老化相关故障诊断方法在均衡下失效的问题。利用均衡过程信息对电池组中短路和低容量故障单体进行检测、区分，有效减少故障诊断计算负荷，利于实际电池管理系统应用。

技术领域

本发明属于电路故障诊断领域，涉及一种融合均衡信息的串联电池组短路及低容量故障诊断方法、系统及设备。

背景技术

近年来，电池管理技术领域研究得到了迅速的发展，其研究理论水平和工程应用水平均得到了很大的进步。而其中，电池故障诊断与估计研究是当前亟待深入探讨的领域，需要对短路故障、低容量故障等电池组常见故障类型的故障特征和诊断方法进行研究。

短路故障研究中，内短路故障研究为当前热点，其故障诊断方法主要包括相关系数方法、依据充电曲线变换估计剩余充电电量方法、基于SOC差异分析等。由于内短路存在一定的故障潜伏期，故障初期的自放电效应不明显，目前对于内短路故障的识别以及短路电阻的估计还存在挑战。

为了让电池组性能得到最大程度利用，实际各类电池系统中已广泛采用均衡控制，其采用主动或被动均衡方案以使电池能量趋于一致。但在现有的内短路诊断方法中，多数研究是假设电池组是无均衡的，这往往与实际电池组运行情况不相符。在有均衡状态下，上述短路诊断方法均会直接受到影响，甚至失效。比如相关系数方法是基于单体电压间的相关性进行异常识别，但均衡特别是主动均衡的介入会引起各单体电压的波动，导致方法误诊断可能性增大；对于利用充电电压曲线诊断方法，在短路初期电路均衡能力足以补偿短路自放电消耗时，短路单体和正常单体的充电电压曲线相比并没有明显差异，因此该短路电阻估计方法会失效。同理，对于基于SOC差异分析方法，由于未考虑均衡电流影响，因此其估计的SOC值与单体实际SOC值存在差异，因此短路电阻估计不准确，且同样存在短路初期诊断失效的问题。

此外，低容量故障即容量异常衰退故障也是值得重点关注的电池故障类型。由于工作条件差异、不一致的状态和个别单体过充过放等原因，电池组中各单体的衰减速度会出现差异。当电池组中出现低容量故障单体时，会直接导致电池组实际可用容量减少，因此低容量单体的及时检测和定位非常重要。尽管目前有关电池容量衰退的研究很多，以数据驱动算法为其典型代表，但其大多计算复杂度高，难以实现车载在线应用。另外，能将短路和低容量故障这两种电池组常见故障结合进行分析的研究还很少。现有的相关研究是通过分析故障单体SOC偏差变化和电池组平均SOC之间的相关性以实现短路和低容量故障的区分。但该方法同样基于无均衡假设，在有均衡干预的情况下，其无法获取准确的SOC偏差，故障区分方法将会失效。

综上所述，目前的短路故障和低容量故障诊断方法中未考虑电路中均衡的影响，无法应用于配备有均衡控制的电池系统中，在真实使用场景下适用性受限。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种融合均衡信息的串联电池组短路及低容量故障诊断方法、系统及设备，旨在解决现有技术中短路故障和低容量故障诊断过程中无法考虑电路中均衡的影响，无法应用于配备有均衡控制的电池系统中的缺陷性技术问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种融合均衡信息的串联电池组短路及低容量故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、获取各电池单体初始开路电压测量值和电流测量值，由初始开路电压测量值标定初始电池组平均电池荷电状态SOC，记为