[发明专利]一种电池组维护检测方法

摘要

本发明涉及一种电池组维护检测方法，该方法依次包括以下步骤：（1）首先根据电池组额定容量C、健康状态SOH、自放电率SDisR、内阻R对电池组进行维护分析；（2）对a个电压数据整理成矩阵；（3）得到电压数据矩阵V1；（4）得到电池组的距离矩阵D；（5）得到电池组的相关系数矩阵r；（6）得到电池组性能系数矩阵W；（7）得到相对于电压的电池单元分类集合Q，遍历电池单元分类集合。本发明提出的电池组维护检测方法综合评估了影响电池性能的各种因素，改善了电池组性能一致性，同时也有效的降低了电池后期使用过程中电池性能突变的概率，提高了电池单元使用效率，同时延长了成组电池单元的使用寿命。

主权项

1.一种电池组维护检测方法，电池组由若干电池单元串联组成，该方法依次包括以下步骤：（1）电池组B={B₁，B₂，…，B_s}，s是电池组中电池单元个数,s＞1；电池单元由一个以上单体电池并联或串联而成，首先根据电池组额定容量C、健康状态SOH、自放电率sDisR、内阻R对电池组进行维护分析，挑选出异常的单体电池，当电池单元信息满足以下任一条件时，则认为该电池单元为异常电池单元，需要进行替换维护：①　电池单元i(i=1,…,s)的电池类型T_i≠T；②　电池单元i(i=1,…,s)的额定容量C_i≠C；③　电池单元i(i=1,…,s)的健康状态；④　电池单元i(i=1,…,s)的自放电率；⑤　电池单元i(i=1,…,s)的内阻；其中的计算公式为；的计算公式为；的计算公式为；其中，阈值d₁取值范围为0%-10%，d₂取值范围为0%-5%，d₃取值范围为1-1.5；（2）排除掉步骤（1）中需要替换维护的电池单元后，得到的电池单元集合B＇={B＇₁，B＇₂，…，B＇_m}，1＜m≤s；选取电池组充放电过程中a个不同时刻的电压数据作为进一步的分析数据，a为大于1的整数；任意一个时刻的电压数据都包括m个电压值，将检测所得的电压数据整理成如下矩阵：V=vol11vol12....vol1(a-1)vol1avol21vol22....vol2(a-1)vol2a................vol(m-1)1vol(m-1)2....vol(m-1)(a-1)vol(m-1)avolm1volm2....volm(a-1)volma]]>vol_ij为第i个电池单元第j时刻的电压值，1≤i≤m，1≤j≤a；（3）对步骤（2）中的电压数据矩阵V进行归一化处理，得到电压数据矩阵V1，如下：V1=v11v12....v1(a-1)v1av21v22....v2(a-1)v2a....................v(m-1)1v(m-1)2....v(m-1)(a-1)v(m-1)avm1vm2....vm(a-1)vma]]>v_ij为第i个电池单元第j时刻的一种相对电压值，1≤i≤m，1≤j≤a；（4）计算任意两个电池单元间相对电压值的欧氏距离，欧式距离公式如下：dij=Σk=1a(vik-vjk)2]]>d_ij为第i个电池单元与第j个电池单元间的相对电压差值，1≤i≤m，1≤j≤m；根据步骤（3）中的电压数据矩阵V1和欧氏距离公式，得到电池组的距离矩阵D：D=0d12....d1(m-1)d1md210....d2(m-1)d2m................d(m-1)1d(m-1)2....0d(m-1)mdm1dm2....dm(m-1)0]]>；（5）计算任意两个电池单元间相对电压值的相关系数，相关系数计算公式如下：rij=1aΣk=1a{|[vik-vi‾]|×[vjk-vj‾]|}1aΣk=1a[vik-vi‾]2×1aΣj=1a[vjk-vj‾]2]]>为第i个电池单元相对电压值的平均值，为第j个电池单元相对电压值的平均值；根据步骤（3）中的电压数据矩阵V1和相关系数计算公式，得到电池组的相关系数矩阵r：r=1r12....r1(m-1)r1mr211....r2(m-1)r2m................r(m-1)1r(m-1)2....1r(m-1)mrm1rm2....rm(m-1)1]]>；r_ij为第i个电池单元与第j个电池单元间的相关系数，0≤r_ij≤1；（6）计算任意两个电池单元间的性能系数，性能系数计算公式如下：wij=l1×(dmax-dij)+l2×rij]]>，dmax=max1≤i≤m{dij}1≤j≤m]]>；所述的l₁，l₂为两电池单元间欧氏距离与相关系数的权重值，同时满足0≤l₁≤1，0≤l₂≤1，l₁+l₂=1；根据步骤（4）和（5）得到的距离矩阵D和相关系数矩阵r，并结合性能系数计算公式，得到电池组性能系数矩阵W：W=w11w12....w1m-1)w1mw21w22....w2(m-1)w2m....................w(m-1)1w(m-1)2....w(m-1)(m-1)w(m-1)mwm1wm2....wm(m-1)wmm]]>；（7）设定每个电池单元为一个类，即类的个数为m，同时设定一个性能系数阈值d₄，，遍历电池组性能系数矩阵W的上三角形部分或下三角形部分；若w_ij＞d₄，将第i个电池单元和第j个电池单元归为一类，即类的个数减一，若w_ij＞d₄且w_jk＞d₄时，将第i个电池单元、第j个电池单元和第k个电池单元归为一类。最终得到相对于电压的电池单元分类集合Q={Q₁,Q₂…Q_x}，1≤x≤m；即对任意一个电池单元B＇_i,i=1,…,m，有且仅有一个Q_j,1≤j≤x，使得B＇_i∈Q_j；设定阈值d₅，d₅为正整数且1＜d₅＜s/2，遍历电池单元分类集合Q，若Q_j的电池单元个数小于d₅时，则将Q_j中所有的电池单元都认为是异常电池单元，需要进行替换维护，反之，不需要替换维护。