一种电动汽车充电安全预警方法技术

本发明专利技术公开了一种电动汽车充电安全预警方法，分析电动汽车电池组一致性与性能劣化、安全特性耦合机制，进而对电池组SOC一致性发展规律进行推演，为了进一步使电池性能发挥到最大，同时也保障电池组的安全，研究电池组的安全状态监测方法，为解决动力电池组中多重共线性问题，运用主成分回归PCR对锂离子电池容量进行估计，其次使用多元线性回归方法对数据进行回归，将其结果与上述基于主成分回归的健康状态估计模型结果作对比，最后对于短期安全隐患，采用离群点检测的方法可快速、准确的检测异常电池，作出预警，对于长期安全隐患，采用动力电池中长期加速衰退识别方法，作出预警。本发明专利技术为电动汽车安全充电提供参考。本发明专利技术为电动汽车安全充电提供参考。本发明专利技术为电动汽车安全充电提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车充电安全预警方法


[0001]本专利技术涉及一种电动汽车充电安全预警方法，属于电动汽车充电安全


技术介绍

[0002]为了减少碳排放，降低化石能源消耗对国家能源安全构成的威胁，缓解环境危机，加速 开发和推广应用新能源车辆已成为全球共识，新能源汽车和轨道交通车辆被列入我国七大战 略新兴产业。作为新能源车辆的关键技术，动力电池及其应用是各国竞相占领的技术制高点， 对自主突破新能源车辆技术瓶颈至关重要。动力电池作为新能源汽车的关键技术之一，更是 其发展的技术瓶颈。通过各国多年来的努力，动力电池技术不断进步，电池单体性能也得到 较大提升。铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等已在电动汽车和电池储能领域得到批量应用。 其中锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应、低自放电率等优点而得到 广泛应用。对此，需要研究电动汽车充电安全预警方法，保证充电过程安全性，而且实现电 池充电时间的最小化。
[0003]国内外车企在电池安全管理方面具备一定成果。有学者主要研究了电动汽车动力电池的 SOH估计和RUL预测问题。有学者提出了基于OCV曲线变化对电池SOH进行诊断和估计的概 念，利用ICA和DVA对电池OCV变化进行量化分析,从电池衰退机理角度对电池SOH进行诊 断。有学者提出一种锂离子电池内部健康特征的无损提取方法，实现了对造成钴酸锂电池容 量损失、过电势上升和发热率上升因素的定量计算和分析。有学者研究了基于电压曲线拟合 法以及基于模型法的电池SOH估计方法。目前的电池健康状态估计方法，其最大的不足是应 用于实车数据在线监测是比较困难的，因此如何将科研成果应用于实车监控就显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种电动汽车充电安全预警方法，为实现电动汽车快速安全发展， 充分发挥其作为能量型负载的潜力，以确保电动车充电过程中快速安全性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种电动汽车充电安全预警方法，具体实 施步骤如下：
[0006]步骤1，电动汽车电池组一致性与性能劣化、安全特性耦合机制分析，包括：针对不同 型号电动汽车动力电池参数不一致的特点，分析电池参数一致性对电池组性能、安全特性敏 感性的影响，进而对电池组SOC一致性发展规律进行推演，为使电池性能发挥到最大，同时 也保障电池组的安全，研究电池组的安全状态监测方法；
[0007]假设电池容量和电阻的衰退相同，则由于初始容量、内阻和SOC的不一致将不会导致电 池组SOC一致性的恶化；初始的库伦效率的不一致将会导致电池组SOC一致性迅速发散， 并显示出明显的累计效应；
[0008]分析电池在充放电过程中的电压变化趋势反映电池的不一致性，采用“电压差归一化曲 线”来进行分析表征电池电压的变化趋势；以充放电过程中SOC作为横坐标，形成曲
线的公 式为：
[0009][0010]其中V(SOC)是对应SOC的选定单体电池的电压，V
min
(SOC)是对应SOC的电池组中最 低单体电压，V
max
(SOC)是对应SOC的电池组中最高单体电压；对于一个完整的充放电过程， 取任意的单体电池，曲线都是在0～100％之间变化；通过对比参考曲线即可分析出选定单体电 池的电压变化趋势，参考曲线选定电池电压中位数的“电压差归一化曲线”，即：
[0011][0012]其中V
mid
(SOC)是对应SOC的所有电池单体电压的中位数。
[0013]步骤2，提出中长期动力电池健康状态监测方法，包括：为解决动力电池组中多重共线 性问题，运用主成分回归(PCR)对锂离子电池容量进行估计，其次使用多元线性回归方法 对数据进行回归，将其结果与上述基于主成分回归的健康状态估计模型结果作对比，最后通 过三元锂离子电池做寿命衰退实验，验证基于支持向量回归的故障电池容量估计方法及基于 熵权法的权重量化法；
[0014]所述运用主成分回归(PCR)对锂离子电池容量进行估计包括：建立容量估计模型。
[0015]Q＝0.0503x1+0.0128x2+0.131x3‑
8.847x4+0.001x5‑
0.00131x6+51.765
ꢀꢀꢀ
(3)
[0016]其中x1～x6分别表示三元锂离子电池容量增量曲线(IC曲线)中的I峰高度、II峰高度、 II峰面积、II峰位置、II峰左斜率、II峰右斜率。
[0017]所述使用多元线性回归方法对数据进行回归包括：建立多元线性回归模型。
[0018]Q＝0.063x1‑
0.045x2+0.43x3‑
3.657x4+0.003x5‑
0.007x6+30.109
ꢀꢀꢀ
(4)
[0019]其中x1～x6分别表示三元锂离子电池容量增量曲线(IC曲线)中的I峰高度、II峰高度、 II峰面积、II峰位置、II峰左斜率、II峰右斜率。
[0020]步骤3，最后提出基于电动汽车充电大数据的多时间尺度充电安全预警方法，包括：对 于短期安全隐患，采用离群点检测的方法检测异常电池，作出预警，对于长期安全隐患，采 用动力电池中长期加速衰退识别方法，作出预警。
[0021]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0022]本专利技术实现电动汽车快速安全发展，充分发挥其作为能量型负载的潜力，确保电动车充 电过程中快速安全性。
附图说明
[0023]图1是一种电动汽车充电安全预警方法技术路线图；
[0024]图2是电池参数分布图；
[0025]图3是电池组不一致性示意图；
[0026]图4是电压差归一化曲线图；
[0027]图5是主成分回归步骤图；
[0028]图6是锂电池容量估计模型误差图；
[0029]图7是25℃下三块电池容量衰退曲线图；
[0030]图8是45℃下三块电池容量衰退曲线图；
[0031]图9是新电池外观图；
[0032]图10是鼓包胀气后电池外观图；
[0033]图11是模型预测值与真实值对比图；
[0034]图12是模型误差图；
[0035]图13是离群点检测技术流程图；
[0036]图14离群点检测示意图；
[0037]图15一维高斯分布示意图；
[0038]图16离群点检测结果可视化图；
[0039]图17电池组各单体电池容量增量曲线图；
[0040]图18中心直线和d示意图；
[0041]图19点到直线距离与残差关系示意图；
[0042]图20正态分布的“3σ”原则示意图；
[0043]图21锂离子电池加速衰退识别方法流程图；
[0044]图22三种工况下电池带状安全区域示意图与加速衰退识别点图。
具体实施方式
[0045]下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车充电安全预警方法，其特征在于，具体实施步骤如下：步骤1，电动汽车电池组一致性与性能劣化、安全特性耦合机制分析，包括：针对不同型号电动汽车动力电池参数不一致的特点，分析电池参数一致性对电池组性能、安全特性敏感性的影响，进而对电池组SOC一致性发展规律进行推演，为使电池性能发挥到最大，同时也保障电池组的安全，研究电池组的安全状态监测方法；步骤2，提出中长期动力电池健康状态监测方法，包括：为解决动力电池组中多重共线性问题，运用主成分回归PCR对锂离子电池容量进行估计，其次使用多元线性回归方法对数据进行回归，将其结果与上述基于主成分回归的健康状态估计模型结果作对比，最后通过三元锂离子电池做寿命衰退实验，验证基于支持向量回归的故障电池容量估计方法及基于熵权法的权重量化法；步骤3，最后提出基于电动汽车充电大数据的多时间尺度充电安全预警方法，包括：对于短期安全隐患，采用离群点检测的方法检测异常电池，作出预警，对于长期安全隐患，采用动力电池中长期加速衰退识别方法，作出预警。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电安全预警方法，其特征在于，步骤1中所述电动汽车电池组一致性与性能劣化、安全特性耦合机制分析具体包括：假设电池容量和电阻的衰退相同，则由于初始容量、内阻和SOC的不一致将不会导致电池组SOC一致性的恶化；初始的库伦效率的不一致将会导致电池组SOC一致性迅速发散，并显示出明显的累计效应；分析电池在充放电过程中的电压变化趋势反映电池的不一致性，采用“电压差归一化曲线”来进行分析表征电池电压的变化趋势；以充放电过程中SOC作为横坐标，形成曲线的公式为：其中V(SOC)是对应SOC的选...

【专利技术属性】
技术研发人员：范亚军，杨爱超，樊友杰，邓礼敏，裴茂林，王毅，胡琛，李敏，吴宇，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：