车辆动力电池热失控预警方法、系统、设备及存储介质与流程

专利2026-01-22  10


本发明涉及动力电池,具体涉及一种车辆动力电池热失控预警方法、系统、设备及存储介质。


背景技术:

1、随着新能源汽车的日益普及,新能源汽车的安全问题也一直受到广泛关注,尤其是新能源汽车很容易出现动力电池热失控的问题,从而造成巨大的经济损失。动力电池热失控的主要原因是析锂或异物等导致电池内短路,使得正负极接触放出大量热量。有热失控风险的异常电池会因为电池内部副反应而不断积累热量,使得电池温度下降缓慢或有上升趋势。

2、目前新能源汽车可通过设置传感器监测电池核心数据的异常情况对电池安全状态进行预警,其中,电池核心数据主要包括电芯温度和电芯电压。在热失控发生前,电芯温度可能会有一个持续的较快速率的上升过程,但这个过程可能因电芯位置和散热条件等因素而有所不同,正常使用阈值范围内的温度变化可能不足以触发预警系统。热失控发生后,电芯的电压会有一个下降的过程,但这个过程可能非常迅速,且由于电芯对检测的采样线直接灼烧和破坏,电压信号很快变成无效值,设定过低的电压阈值可能导致在电池正常放电过程中也触发预警。因此,现有技术的动力电池预警方法获取的热失控预警信息中,存在异常电芯的温度和电压波动在正常使用阈值范围内很难识别的问题。


技术实现思路

1、鉴于现有技术的上述不足,本发明提供一种车辆动力电池热失控预警方法、系统、设备及存储介质,有效解决现有的动力电池预警方法存在异常电芯的温度和电压波动在正常使用阈值范围内很难识别的问题。

2、第一方面,本发明提供一种车辆动力电池热失控预警方法,所述方法包括:

3、获得车辆的动力电池充电时每个电芯的温度数据和电压数据;

4、根据所述温度数据计算获得每个所述电芯的温度变化率,并根据所述电压数据计算获得每个所述电芯相邻两帧的电压差值;

5、根据所述温度变化率和所述电压差值对异常电芯进行识别,并发送云端热失控预警信号;

6、根据所述云端热失控预警信号向所述车辆进行车端热失控预警。

7、进一步的,所述温度变化率的计算公式为:

8、

9、上式中,n和i表示正整数,j表示时间间隔,kn(i,j)表示所述动力电池内第n号电芯在i时刻采用时间间隔j下的温度变化率,tn(i+j)表示所述第n号电芯在i+j时刻的温度,tn(i)表示所述第n号电芯在i时刻的温度。

10、进一步的,所述电压差值的计算公式为:

11、δvn=vn(i,l)-vn(i)

12、上式中,l表示采集电压的时间间隔,δvn表示第n号电芯在i时刻和下一帧采用l时间间隔下的电压差值,vn(i,l)表示第n号电芯在i+l时刻的电压值,vn(i)表示第n号电芯在i时刻的电压值。

13、进一步的,所述根据所述温度变化率和所述电压差值对异常电芯进行识别,并发送云端热失控预警信号,包括:

14、根据每个所述电芯的所述温度变化率获得最大温度变化率,并根据所述最大温度变化率确定第一目标电芯;

15、若所述最大温度变化率大于第一温度变化率阈值,且所述第一目标电芯的所述温度变化率处于最大值的持续时间大于等于第一时间阈值,则发送云端热失控预警信号;

16、若存在第二目标电芯的所述电压差值小于0,且所述电压差值大于所述第二目标电芯在第二时间阈值内的最大电压差值,则发送云端热失控预警信号。

17、进一步的,所述根据每个所述电芯的所述温度变化率获得最大温度变化率之后,还包括:

18、根据所述最大温度变化率与同一时刻其余所述电芯的所述温度变化率计算获得温度变化率差值;

19、若所述温度变化率差值大于第二温度变化率阈值,且持续时间大于等于第三时间阈值,则发送云端热失控预警信号。

20、进一步的,所述温度变化率差值的计算公式为:

21、knm(i,j)=kn(i,j)-km(i,j)

22、上式中,n、m和i表示正整数,j表示时间间隔,knm(i,j)表示所述动力电池内第n号电芯和第m号电芯在i时刻采用时间间隔j下的温度变化率差值,kn(i,j)表示所述动力电池内第n号电芯在i时刻采用时间间隔j下的温度变化率,km(i,j)表示所述动力电池内第m号电芯在i时刻采用时间间隔j下的温度变化率。

23、进一步的,若所述最大温度变化率大于第一温度变化率阈值之后,还包括:

24、若所述最大温度变化率大于所述第一目标电芯在第四时间阈值内的温度变化率最大值,且持续时间大于等于第五时间阈值,则发送云端热失控预警信号。

25、第二方面,本发明提供一种车辆动力电池热失控预警系统,所述系统包括:

26、数据获取模块,用于获得动力电池的每个电芯的温度数据和电压数据;

27、数据计算模块,用于根据所述温度数据计算获得每个所述电芯的温度变化率,并根据所述电压数据计算获得每个所述电芯相邻两帧的电压差值;

28、云端预警模块,用于根据所述温度变化率和所述电压差值对异常电芯进行识别,并发送云端热失控预警信号;

29、车端预警模块,根据所述云端热失控预警信号向所述车辆进行车端热失控预警。

30、第三方面,本发明提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序实现如本发明第一方面所述的车辆动力电池热失控预警方法。

31、第四方面,本发明提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的车辆动力电池热失控预警方法。

32、本发明提供的车辆动力电池热失控预警方法、系统、设备及存储介质,通过对比动力电池充电过程中温度增长率和温度增长率差值在较短的持续时间内进行分析判断,可以提前识别电池热失控预警,并且即时反馈切断充电电源,避免了持续充电导致更严重的热失控事件的发生。温度变化特性监控适用多种电芯体系,在实际运营场景下具备较强的适用性。同时可以根据充电过程连续两帧电压差的波动识别早期的电芯充电过程异常,结合前后实际电压差值在设定时间内差异性的对比,充分分析电压异常的情况,避免因充电电流切换导致的电压差值误判。本发明对快充过程动力电池内部可恢复的瞬时微短路的进行监控和识别,具有敏捷的反应机制,可以在热失控早期准确识别出异常状态电芯,从而提前发出告警并采取相应的处理措施,有效避免后期可能发生的重大安全事故和人员伤亡风险。



技术特征:

1.一种车辆动力电池热失控预警方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的车辆动力电池热失控预警方法,其特征在于,所述温度变化率的计算公式为:

3.根据权利要求2所述的车辆动力电池热失控预警方法,其特征在于,所述电压差值的计算公式为:

4.根据权利要求1所述的车辆动力电池热失控预警方法,其特征在于,所述根据所述温度变化率和所述电压差值对异常电芯进行识别,并发送云端热失控预警信号,包括:

5.根据权利要求4所述的车辆动力电池热失控预警方法,其特征在于,所述根据每个所述电芯的所述温度变化率获得最大温度变化率之后,还包括:

6.根据权利要求5所述的车辆动力电池热失控预警方法,其特征在于,所述温度变化率差值的计算公式为:

7.根据权利要求4所述的车辆动力电池热失控预警方法,其特征在于,若所述最大温度变化率大于第一温度变化率阈值之后,还包括:

8.一种车辆动力电池热失控预警系统,其特征在于,所述系统包括:

9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序实现如权利要求1至7任一项所述的车辆动力电池热失控预警方法。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的车辆动力电池热失控预警方法。


技术总结
本发明提供一种车辆动力电池热失控预警方法、系统、设备及存储介质,涉及动力电池技术领域,该方法包括:获得车辆的动力电池充电时每个电芯的温度数据和电压数据;根据温度数据计算获得每个电芯的温度变化率,并根据电压数据计算获得每个电芯相邻两帧的电压差值;根据温度变化率和电压差值对异常电芯进行识别,并发送云端热失控预警信号;根据云端热失控预警信号向车辆进行车端热失控预警。本发明通过对比动力电池充电过程中温度增长率和温度增长率差值在较短的持续时间内进行分析判断,同时可以根据充电过程连续两帧电压差的波动识别早期的电芯充电过程异常,避免持续充电导致热失控事件的发生。

技术研发人员:邹晓曦,彭浩,刘书源
受保护的技术使用者:武汉蔚能电池资产有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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