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一种动力电池热失控预警方法与流程

泰然健康网
2025-08-06 05:03

本申请属于新能源汽车动力电池技术领域，涉及一种动力电池热失控预警方法。

背景技术：

为了缓解能源危机和环境污染的巨大问题，大力发展新能源汽车已成为汽车产业的必然趋势。锂离子动力电池由于具有比能量高、比功率高、充放电倍率高、循环寿命长等优点，已成为新能源汽车中最普遍使用的能量源。

然而，随着新能源汽车续驶里程的日益增加，使得锂离子动力电池的能量密度越来越大，降低了锂离子动力电池的安全性，导致以热失控为主的锂离子动力电池安全性事故常有发生。锂离子动力电池的热失控事故表现为电池放热导致的温度骤升、冒烟、起火甚至爆炸现象，造成巨大的人员伤亡和财产损失问题。锂离子动力电池的热失控事故会严重打击消费者接受新能源汽车的信心，并阻碍新能源汽车产业的发展。

相关文献表明，现在并没有完全稳定可靠的方法来避免锂离子动力电池热失控现象的发生。因此，为了降低电池热失控造成的损失，探索有效的方法在发生电池热失控之前实现预警，让用户及时逃离、采取阻燃措施，是极为必要的。而现有的电池热失控预警方法存在以下问题：(1)适用的电池工况不全面，很多热失控预警方法是在实验室情况下研究特定工况下电池热失控的预警方法，很难适应于实车环境；(2)覆盖的电池生命周期较窄，很多热失控预警方法只在电池的固定生命周期内起作用，很难适用于电池的全生命周期。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种全新的基于动力电池五维数据(soh、t、soc、i、v)安全模型的热失控预警方法，以提前检测出电池热失控现象，避免恶性事故的产生。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种动力电池热失控预警方法，包括以下步骤：

步骤一：每隔n秒采集当前处于同一时刻动力电池的一组状态参数值(soh*,t*,soc*,i*,v*)，其中，soh*为此时的电池健康状态值，t*为此时的电池温度值，soc*为此时的电池荷电状态值，i*为此时的电池电流值，v*为此时的电池电压值；

步骤二：初步建立动力电池五维数据安全模型中每组状态参数值对应的电压值；

在动力电池五维数据安全模型中存放有动力电池的soh(健康状态)、t(温度)、soc(荷电状态)、i(电流)、v(电压)五个参数的数据，把动力电池五维数据安全模型中存放的动力电池soh值在正常soh区间[80％,100％]的范围内平均取n_soh个，其对应的soh点为：soh1,soh2,...,sohn_soh；把所述模型中存放的动力电池t值在正常温度区间[tmin，tmax]的范围内平均取n_t个，其对应的t点为t1,t2,...,tn_t；把所述模型中存放的动力电池soc值在正常soc区间[20％,100％]的范围内平均取n_soc个，其对应的soc点为soc1,soc2,...,socn_soc；把所述模型中存放的动力电池i值在正常电流区间[imin，imax]的范围内平均取n_i个，其对应的i点为i1,i2,...,in_i；在未采集到动力电池的soh、t、soc、i、v参数之前，所述的动力电池五维安全数据模型是个空模型，当采集到动力电池的soh、t、soc、i、v参数之后，所述的动力电池五维数据安全模型不断更新。

初步建立动力电池五维数据安全模型中该状态参数值对应电压值的具体过程：对于当前电池的状态参数值(soh*,t*,soc*,i*,v*)和动力电池五维数据安全模型，分别判断soh*,t*,soc*与五维数据安全模型中soh1,soh2,...,sohn_soh、t1,t2,...,tn_t、soc1,soc2,...,socn_soc更接近的soh点、t点、soc点，判断结果为判断i*在五维数据安全模型中i1,i2,...,in_i的两个i点之间，判断结果为i′和i″；

查看五维数据安全模型中(i′)和(i″)对应的电压值是否为空，如果存在一个为空的话，把电压v*分别存入到五维数据安全模型中(i′)和(i″)对应的电压值里，判断当前状态参数值为电池安全点，进入步骤五；如果全不为空的话，进入步骤三。

步骤三：利用动力电池五维数据安全模型进行电池热失控点的判断；

设定电池电压不同偏离程度的比较阈值δv1*，δv2*，...,δvn*，比较阈值的个数根据锂电池热失控具有的不同等级的响应措施数而定，若锂电池热失控具有n个不同等级的响应措施，则设置n个比较阈值，比较阈值的大小根据该型号电池的大量实验数据进行标定，且δv1*＜δv2*＜..＜δvn*；

采用数据插值方法对五维数据安全模型中的(i′,v′)、(i″,v″)做插值，插值出(i*)对应的电压值比较与v*的差值绝对值δv和阈值δv1*，δv2*，...,δvn*的大小，判断出该组状态参数值是否为热失控点以及热失控点的等级：若δvs-1`*＜δv≤δvs*，其中s＝2,3,...,n，判断该状态参数值为s-1级热失控点；若δvn*＜δv，判断当前状态参数值为n级热失控点，进入步骤五；若δv≤δv1*，判断当前状态参数值为电池安全点，进入步骤四。

步骤四：动力电池五维数据安全模型的更新；

对于判断为电池安全点的状态参数值(soh*,t*,soc*,i*,v*)，将(i′,v′)和(i*,v*)进行插值得到(i″,)，将(i″,v″)和(i*,v*)进行插值得到(i′,)，把电压重新存入到五维数据安全模型中(i′)、(i″)对应的电压值里，完成五维数据安全模型中对应(i′)、(i″)的电压值的更新，进入步骤五。

步骤五：根据单位时间内电池热失控点出现的个数及性质判断当前动力电池是否发生热失控以及热失控预警等级；

统计距离当前时刻最近m组电池的状态参数值(soh*,t*,soc*,i*,v*)判断为不同等级热失控点占所有点的比例，其中mi为i级热失控点的比例(i＝1,2,...,n)；设定不同热失控等级比较阈值为r1,r2,...,rn，m和r1,r2,...,rn的大小根据该型号电池的大量实验数据进行标定。若m1+m2+,...,+mn≤r1，判断动力电池为安全状态；若mi+mi+1+,...,+mn＞ri且mi+1+,...,+mn≤ri+1(i＝1,2,...,n-1)，判断动力电池热失控预警等级为i级热失控；若mn＞rn，判断动力电池热失控预警等级为n级热失控，完成对动力电池的热失控预警。

本发明的有益效果为：本发明提供一种全新的基于动力电池五维数据(soh、t、soc、i、v)安全模型的热失控预警方法，首先建立初始的动力电池五维数据安全模型；然后实时采集动力电池五维数据，对比实时五维数据与安全模型中五维数据的差异度，判断出电池热失控点的个数和偏离程度，并实时更新动力电池五维数据安全模型；最后根根据热失控点的个数和偏离程度，综合分析得到动力电池的热失控等级。这种动力电池热失控预警方法适用于车辆全工况和电池的全寿命周期，可以有效地提前检测出电池热失控现象，以避免恶性事故的产生。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的动力电池热失控预警方法流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明提供的动力电池热失控预警方法流程图如图1所示。在所述的动力电池五维数据安全模型中存放有动力电池的soh(电池健康状态)、t(温度)、soc(电池荷电状态)、i(电流)、v(电压)五个参数的数据，把所述模型中存放的动力电池soh值在正常soh区间[80％,100％]的范围内平均取11个，其对应的soh点为：soh1＝80％,soh2＝82％,...,soh10＝98％,soh11＝100％；把所述模型中存放的动力电池t值在正常温度区间[-20℃，50℃]的范围内平均取15个，其对应的t点为t1＝-20℃,t2＝-15℃,...,t14＝45℃,t15＝50℃；把所述模型中存放的动力电池soc值在正常soc区间[20％,100％]的范围内平均取17个，其对应的soc点为soc1＝20％,soc2＝25％,...,soc16＝95％,soc17＝100％；把所述模型中存放的动力电池i值在正常电流区间[-70a，190a]的范围内平均取27个，其对应的i点为i1＝-70a,i2＝-60a,...,i26＝180a,i27＝190a；在未采集到动力电池的soh、t、soc、i、v参数之前，所述的动力电池五维安全数据模型是个空模型，当采集到动力电池的soh、t、soc、i、v参数之后，所述的动力电池五维数据安全模型不断更新。

所述的动力电池热失控预警方法包括以下步骤：

步骤一：每隔1秒采集当前处于同一时刻动力电池的一组状态参数值(soh*,t*,soc*,i*,v*)，soh*为此时的电池健康状态值，t*为此时的电池温度值，soc*为此时的电池荷电状态值，i*为此时的电池电流值，v*为此时的电池电压值；

步骤二：初步建立动力电池五维数据安全模型中每组状态参数值对应的电压值；对于所述的当前电池的状态参数值(soh*,t*,soc*,i*,v*)和动力电池五维数据安全模型，分别判断soh*,t*,soc*与五维数据安全模型中soh1,soh2,...,sohn_soh、t1,t2,...,tn_t、soc1,soc2,...,socn_soc更接近的soh点、t点、soc点，判断结果为判断i*在五维数据安全模型中i1,i2,...,in_i的两个i点之间，判断结果为i′和i″，查看五维数据安全模型中(i′)和(i″)对应的电压值是否为空，如果存在一个为空的话，把电压v*分别存入到五维数据安全模型中(i′)和(i″)对应的电压值里，判断当前状态参数值为电池安全点，进入步骤五；如果全不为空的话，进入步骤三。

步骤三：利用动力电池五维数据安全模型进行电池热失控点的判断；设定电池电压不同偏离程度的比较阈值δv1*＝0.3v，δv2*＝0.5v，δv3*＝0.7v，对五维数据安全模型中(i′,v′)、(i″,v″)做线性拟合，拟合出(i*)对应的电压值比较与的差值绝对值δv和阈值δv1*，δv2*，δv3*的大小，如果δv1*＜δv≤δv2*，判断为一级热失控点，如果判断为二级热失控点，如果判断为三级热失控点，进入步骤五；如果δv≤δv1*，判断当前状态参数值为电池安全点，进入步骤四。

步骤四：动力电池五维数据安全模型的更新：对于所述的判断为电池安全点的状态参数值(soh*,t*,soc*,i*,v*)，将(i′,v′)和(i*,v*)进行线性插值得到(i″,)，将(i″,v″)和(i*,v*)进行线性插值得到(i′,)，把电压重新存入到五维数据安全模型中(i′)、(i″)对应的电压值里，完成五维数据安全模型中对应(i′)、(i″)的电压值的更新。

步骤五：根据单位时间内电池热失控点出现的个数及性质判断当前动力电池是否发生热失控以及热失控预警等级；统计最近200组电池的状态参数值(soh*,t*,soc*,i*,v*)判断为不同等级电池热失控点的比列，假设一级失控点的比例为m1，二级失控点的比例为m2，三级失控点的比例为m3。若m3＞50％，则判断为三级热失控；若m3≤50％且m2+m3＞50％，则判断为二级热失控；若m2+m3≤50％且m1+m2+m3＞50％，则判断为三级热失控。最后，根据判断的热失控危险等级做出相应的响应措施，例如一级热失控的响应措施为车辆限60％功率行驶并报一级热失控警告，二级热失控的响应措施为车辆限20％功率行驶并报二级热失控警告，三级热失控的响应措施为车辆立即停车并报三级热失控警告。

以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。