本發(fā)明屬于電池檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種電池內(nèi)短路的在線檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

電池內(nèi)短路現(xiàn)象示意圖如圖1所示，其形成原因?yàn)椋河捎陔姵貎?nèi)部存在雜質(zhì)，以及使用過程中可能形成的鋰枝晶導(dǎo)致電池內(nèi)部隔膜2破損，正負(fù)極直接接觸，從而區(qū)域1處出現(xiàn)內(nèi)部短路。

由于電池為密封結(jié)構(gòu)，一旦電池發(fā)生了內(nèi)短路，將不可終止，直到電池電量耗盡。電池內(nèi)短路會(huì)造成以下影響：(1)電池存在持續(xù)的內(nèi)部放電，電壓及帶電量持續(xù)降低；(2)電池內(nèi)部由于持續(xù)的電流通過，會(huì)造成局部發(fā)熱，還有可能引發(fā)電池的復(fù)雜電化學(xué)反應(yīng)，造成熱量持續(xù)聚集，進(jìn)而引燃電池。

由于電池內(nèi)短路存在可預(yù)見性低、不可終止、以及危害性大的特點(diǎn)，所以在車載動(dòng)力電池的使用時(shí)，對(duì)動(dòng)力電池的內(nèi)部短路的盡早發(fā)現(xiàn)并處理，對(duì)于保證車輛可靠及安全運(yùn)行極其重要。

目前電池的內(nèi)短路判斷方法如有下幾種：

1、通過對(duì)疑似內(nèi)短路的電池進(jìn)行解體分析，檢測(cè)絕緣層有無(wú)破損來(lái)判斷電池是否出現(xiàn)內(nèi)短路；該方法是目前最準(zhǔn)確的判斷電池是否出現(xiàn)內(nèi)短路的方法，常用作原因分析及后續(xù)改進(jìn)的方法，但該方法不能滿足車載動(dòng)力電池使用時(shí)的在線檢測(cè)需要，無(wú)法對(duì)動(dòng)力電池發(fā)生內(nèi)部短路做到及時(shí)檢測(cè)及處理。

2、通過檢測(cè)電池之間的靜態(tài)電壓差值，判斷靜態(tài)電壓差值是否持續(xù)擴(kuò)大來(lái)判斷電池是否出現(xiàn)內(nèi)短路；該方法本身就需要較的長(zhǎng)時(shí)間來(lái)檢測(cè)和判斷，而且由于電池均衡的存在，因此在車載動(dòng)力電池使用時(shí)不能及時(shí)有效的進(jìn)行內(nèi)短路的判斷。

3、動(dòng)力電池的內(nèi)短路檢測(cè)方法(專利授權(quán)公告號(hào)cn102565611b)所提出的在線分析方法，包括：(1)檢測(cè)電池電壓是否低于設(shè)定值，來(lái)判斷是否標(biāo)記為電池內(nèi)部短路；(2)檢測(cè)電池在放電末端的靜態(tài)電壓差是否過大，來(lái)判斷是否標(biāo)記為電池內(nèi)部短路；(3)通過檢測(cè)電池的充放電電壓截止次數(shù)來(lái)進(jìn)一步判斷(1)和(2)所標(biāo)記的電池內(nèi)部短路是否為真。

上述方法2、3的核心思想都是基于電池間的荷電狀態(tài)差異來(lái)判斷電池是否存在內(nèi)部短路，但通常會(huì)有多種原因?qū)е律鲜龇椒ㄖ信袛嘁罁?jù)所述現(xiàn)象的產(chǎn)生，例如：由于電池本身存在一致性差異，使電池單體間的容量衰減不一致，造成并聯(lián)電芯中的部分電芯衰減過快的問題，以及由于電池與電壓采樣電路之間的接觸不良的問題等，都可能導(dǎo)致上述現(xiàn)象的發(fā)生，但這些問題都不是由電池的內(nèi)短路造成的。

同時(shí)由于目前的車載電池管理系統(tǒng)都具備電池的均衡功能，以對(duì)電池間的差異進(jìn)行均衡，所以在電池內(nèi)短路發(fā)生后，必須持續(xù)存在一定時(shí)間后，才有可能出現(xiàn)上述現(xiàn)象，所以上述方法2、3在實(shí)際應(yīng)用中的有效性會(huì)進(jìn)一步降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決快速、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)內(nèi)短路電池的問題，本發(fā)明提出了一種動(dòng)力電池內(nèi)短路的在線檢測(cè)方法，包括如下步驟：

充、放電過程中，當(dāng)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)大于預(yù)設(shè)的第一閾值時(shí)，對(duì)動(dòng)力電池中各電芯的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄；

依據(jù)所記錄的各電芯歷史監(jiān)測(cè)電壓，判斷是否存在充電過程中電壓小于第二閾值、且放電過程中電壓小于第三閾值的電芯，若存在則將對(duì)應(yīng)電芯標(biāo)記為內(nèi)短路電芯。

優(yōu)選地，在所述對(duì)動(dòng)力電池中各電芯的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)前，設(shè)置有是否進(jìn)行監(jiān)測(cè)的判斷步驟，該步驟包括：

計(jì)算動(dòng)力電池中各串電芯間壓差，若存在小于預(yù)設(shè)的第四閾值的壓差，則對(duì)動(dòng)力電池中各電芯的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選地，所述第二閾值為動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓與預(yù)設(shè)第一電壓變量的差值，所述第三閾值為動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓與預(yù)設(shè)第二電壓變量的差值。

優(yōu)選地，充電過程中電壓小于第二閾值的電芯的檢測(cè)方法為：

步驟a1，依據(jù)所監(jiān)測(cè)到的各電芯的電壓，計(jì)算動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓，并對(duì)應(yīng)的計(jì)算第二閾值；

步驟a2，依次將各電芯的電壓與所述第二閾值進(jìn)行對(duì)比，判斷是否存在電壓小于所述第二閾值的電芯，若存在則執(zhí)行步驟a3，若不存在則執(zhí)行步驟a4；

步驟a3，將電壓小于所述第二閾值的電芯標(biāo)記為充電過程最低電壓電芯；

步驟a4，等待充電電流大于充電電流預(yù)設(shè)值時(shí)重復(fù)上述步驟。

優(yōu)選地，所述充電電流預(yù)設(shè)值的取值范圍為[2c，5c]，其中c為充放電倍率。

優(yōu)選地，所述充電電流預(yù)設(shè)值為2c。

優(yōu)選地，放電過程中電壓小于第三閾值的電芯的檢測(cè)方法為：

步驟b1，依據(jù)所監(jiān)測(cè)到的各電芯的電壓，計(jì)算動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓，并對(duì)應(yīng)的計(jì)算第三閾值；

步驟b2，依次將各電芯的電壓與所述第三閾值進(jìn)行對(duì)比，判斷是否存在電壓小于所述第三閾值的電芯，若存在則執(zhí)行步驟b3，若不存在則執(zhí)行步驟b4；

步驟b3，將電壓小于所述第三閾值的電芯標(biāo)記為放電過程最低電壓電芯；

步驟b4，等待放電電流大于放電電流預(yù)設(shè)值時(shí)重復(fù)上述步驟。

優(yōu)選地，所述放電電流預(yù)設(shè)值的取值范圍為[5c，8c]，其中c為充放電倍率。

優(yōu)選地，所述放電電流預(yù)設(shè)值為5c。

優(yōu)選地，所述第一閾值的取值范圍為[50％，90％]。

優(yōu)選地，所述第四閾值為20mv。

優(yōu)選地，所述第一電壓變量為50mv；所述第二電壓變量為100mv。

優(yōu)選地，將電芯標(biāo)記為內(nèi)短路電芯后，還設(shè)置有處理步驟，包括：發(fā)送報(bào)警信息和充電禁止、或電池能量回收禁止、或冷卻系統(tǒng)最大能力工作、或系統(tǒng)功率限制至跛行模式。

優(yōu)選地，所述跛行模式，其對(duì)應(yīng)系統(tǒng)功率的取值范圍為[7kw，10kw]。

本發(fā)明可以可準(zhǔn)確判斷車輛運(yùn)行過程中動(dòng)力電池內(nèi)部短路故障的發(fā)生，保證車輛和人員安全。

方案1、一種動(dòng)力電池內(nèi)短路的在線檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

充、放電過程中，當(dāng)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)大于預(yù)設(shè)的第一閾值時(shí)，對(duì)動(dòng)力電池中各電芯的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄；

依據(jù)所記錄的各電芯歷史監(jiān)測(cè)電壓，判斷是否存在充電過程中電壓小于第二閾值、且放電過程中電壓小于第三閾值的電芯，若存在則將對(duì)應(yīng)電芯標(biāo)記為內(nèi)短路電芯。

方案2、根據(jù)方案1所述的方法，其特征在于，在所述對(duì)動(dòng)力電池中各電芯的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)前，設(shè)置有是否進(jìn)行監(jiān)測(cè)的判斷步驟，該步驟包括：

計(jì)算動(dòng)力電池中各串電芯間壓差，若存在小于預(yù)設(shè)的第四閾值的壓差，則對(duì)動(dòng)力電池中各電芯的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

方案3、根據(jù)方案2所述的方法，其特征在于，所述第二閾值為動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓與預(yù)設(shè)第一電壓變量的差值，所述第三閾值為動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓與預(yù)設(shè)第二電壓變量的差值。

方案4、根據(jù)方案3所述的方法，其特征在于，充電過程中電壓小于第二閾值的電芯的檢測(cè)方法為：

步驟a1，依據(jù)所監(jiān)測(cè)到的各電芯的電壓，計(jì)算動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓，并對(duì)應(yīng)的計(jì)算第二閾值；

步驟a2，依次將各電芯的電壓與所述第二閾值進(jìn)行對(duì)比，判斷是否存在電壓小于所述第二閾值的電芯，若存在則執(zhí)行步驟a3，若不存在則執(zhí)行步驟a4；

步驟a3，將電壓小于所述第二閾值的電芯標(biāo)記為充電過程最低電壓電芯；

步驟a4，等待充電電流大于充電電流預(yù)設(shè)值時(shí)重復(fù)上述步驟。

方案5、根據(jù)方案4所述的方法，其特征在于，所述充電電流預(yù)設(shè)值的取值范圍為[2c，5c]，其中c為充放電倍率。

方案6、根據(jù)方案4所述的方法，其特征在于，所述充電電流預(yù)設(shè)值為2c。

方案7、根據(jù)方案3所述的方法，其特征在于，放電過程中電壓小于第三閾值的電芯的檢測(cè)方法為：

步驟b1，依據(jù)所監(jiān)測(cè)到的各電芯的電壓，計(jì)算動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓，并對(duì)應(yīng)的計(jì)算第三閾值；

步驟b2，依次將各電芯的電壓與所述第三閾值進(jìn)行對(duì)比，判斷是否存在電壓小于所述第三閾值的電芯，若存在則執(zhí)行步驟b3，若不存在則執(zhí)行步驟b4；

步驟b3，將電壓小于所述第三閾值的電芯標(biāo)記為放電過程最低電壓電芯；

步驟b4，等待放電電流大于放電電流預(yù)設(shè)值時(shí)重復(fù)上述步驟。

方案8、根據(jù)方案7所述的方法，其特征在于，所述放電電流預(yù)設(shè)值的取值范圍為[5c，8c]，其中c為充放電倍率。

方案9、根據(jù)方案8所述的方法，其特征在于，所述放電電流預(yù)設(shè)值為5c。

方案10、根據(jù)方案1～9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一閾值的取值范圍為[50％，90％]。

方案11、根據(jù)方案2～9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第四閾值為20mv。

方案12、根據(jù)方案3～9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一電壓變量為50mv；所述第二電壓變量為100mv。

方案13、根據(jù)方案1～9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將電芯標(biāo)記為內(nèi)短路電芯后，還設(shè)置有處理步驟，包括：發(fā)送報(bào)警信息和充電禁止、或電池能量回收禁止、或冷卻系統(tǒng)最大能力工作、或系統(tǒng)功率限制至跛行模式。

方案14、根據(jù)方案13所述的方法，其特征在于，所述跛行模式，其對(duì)應(yīng)系統(tǒng)功率的取值范圍為[7kw，10kw]。

附圖說明

圖1是電池內(nèi)短路現(xiàn)象示意圖；

圖2是電池soc與內(nèi)阻關(guān)系示意圖；

圖3是本發(fā)明動(dòng)力電池內(nèi)短路的在線檢測(cè)方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明通過電池的soc(stateofcharge，荷電狀態(tài))、靜態(tài)電壓、充電電壓一致性、放電電壓一致性等信息，來(lái)判斷動(dòng)力電池中電芯的內(nèi)部短路故障。

本發(fā)明的一種動(dòng)力電池內(nèi)短路的在線檢測(cè)方法，包括如下步驟：

充、放電過程中，當(dāng)動(dòng)力電池soc大于預(yù)設(shè)的第一閾值時(shí)，對(duì)動(dòng)力電池中各電芯的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄；

依據(jù)所記錄的各電芯歷史監(jiān)測(cè)電壓，判斷是否存在充電過程中電壓小于第二閾值、且放電過程中電壓小于第三閾值的電芯，若存在則將該電芯標(biāo)記為內(nèi)短路電芯。

如圖2所示，電芯的內(nèi)阻r的變化影響著電芯工作時(shí)的過電勢(shì)(也叫過電位或超電勢(shì))大小，在同一溫度下，過電勢(shì)隨著soc的變化而變化，為精確判斷動(dòng)力電池內(nèi)部短路故障，需要在特定的soc范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，以減小電池內(nèi)阻的變化。特定的soc范圍為大于設(shè)定的第一閾值的區(qū)間，通常設(shè)定的第一閾值為大于50％的soc取值。

為了降低系統(tǒng)運(yùn)算負(fù)荷，本發(fā)明在對(duì)動(dòng)力電池中各電芯的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)前，設(shè)置有是否進(jìn)行監(jiān)測(cè)的判斷步驟，該步驟包括：計(jì)算動(dòng)力電池中各串電芯間壓差，若存在小于預(yù)設(shè)的第四閾值的壓差，則對(duì)動(dòng)力電池中各電芯的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

動(dòng)力電池中的電芯結(jié)構(gòu)通常采用“n并m串”的方式進(jìn)行表述，其中“n并”表示存在n個(gè)串聯(lián)電芯組，“m串”表示每個(gè)串聯(lián)電芯組中串聯(lián)設(shè)置m個(gè)電芯；所述的各串電芯為串聯(lián)電芯組中各串聯(lián)設(shè)置的電芯，所述各串電芯間壓差為各串聯(lián)設(shè)置的電芯之間的壓差。

本實(shí)施例中，所述第二閾值為動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓與預(yù)設(shè)第一電壓變量的差值，所述第三閾值為動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓與預(yù)設(shè)第二電壓變量的差值。

電芯的內(nèi)部短路故障，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)單體電芯的熱失控。熱失控是一種電芯內(nèi)部由于溫度較高，引發(fā)劇烈電解液分解等化學(xué)反應(yīng)，從而發(fā)生電芯持續(xù)升溫并伴隨釋放高溫氣體/液體的現(xiàn)象。因此需要在判定電芯內(nèi)部短路故障發(fā)生后，設(shè)置相應(yīng)的處理步驟，以保證車輛及人員安全。

在判定電芯內(nèi)部短路故障發(fā)生后，所設(shè)置的處理步驟可以包括發(fā)送報(bào)警信息和以下任一方案或多種方案的組合：

(1)系統(tǒng)功率限制至跛行模式：限制電池的工作電流，以降低電芯內(nèi)部短路區(qū)域的發(fā)熱，降低發(fā)生熱失控的可能性，為保證車輛是可移動(dòng)性，通常跛行模式對(duì)應(yīng)系統(tǒng)功率的取值范圍為[7kw，10kw]；

(2)電池系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)最大能力工作，以降低電池溫度，降低發(fā)生熱失控的可能性；

(3)禁止能量回收及充電，電池發(fā)生內(nèi)部短路后應(yīng)盡量降低電池的所儲(chǔ)存的能量，降低危害；

(4)電池管理系統(tǒng)充電禁止。

下面結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，如圖3所示，包括：

步驟1，檢測(cè)當(dāng)前動(dòng)力電池soc是否大于預(yù)設(shè)的第一閾值，若大于則執(zhí)行步驟2。第一閾值的取值范圍為[50％，90％]，本實(shí)施例中取值為50％。

步驟2，計(jì)算動(dòng)力電池中各串電芯間壓差，若存在小于預(yù)設(shè)的第四閾值的壓差，對(duì)動(dòng)力電池中各電芯的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，并執(zhí)行步驟3。第四閾值為20mv。

步驟3，若為充電過程，則執(zhí)行步驟4，否則執(zhí)行步驟5；

步驟4，檢測(cè)充電過程中電壓小于第二閾值的電芯，具體包括步驟a1～步驟a4。第二閾值為動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓與預(yù)設(shè)第一電壓變量的差值，第一電壓變量為50mv。

其中，檢測(cè)充電過程中電壓小于第二閾值的電芯的步驟包括：

步驟a1，依據(jù)所監(jiān)測(cè)到的各電芯的電壓，計(jì)算動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓，并對(duì)應(yīng)的計(jì)算第二閾值；

步驟a2，依次將各電芯的電壓與第二閾值進(jìn)行對(duì)比，判斷是否存在電壓小于第二閾值的電芯，若存在執(zhí)行步驟a3，若不存在則執(zhí)行步驟a4；

步驟a3，將電壓小于第二閾值的電芯標(biāo)記為充電過程最低電壓電芯；

步驟a4，等待充電電流大于充電電流預(yù)設(shè)值時(shí)再次執(zhí)行步驟a1步驟。充電電流預(yù)設(shè)值的取值范圍為[2c，5c]，本實(shí)施例中充電電流預(yù)設(shè)值為2c，其中c為充放電倍率

步驟5，檢測(cè)放電過程中電壓小于第三閾值的電芯，具體包括步驟b1～步驟b4。所述第三閾值為動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓與預(yù)設(shè)第二電壓變量的差值，所述第二電壓變量為100mv。

其中，檢測(cè)放電過程中電壓小于第三閾值的電芯的步驟包括：

步驟b1，依據(jù)所監(jiān)測(cè)到的各電芯的電壓，計(jì)算動(dòng)力電池中所有電芯的平均電壓，并對(duì)應(yīng)的計(jì)算第三閾值；

步驟b2，依次將各電芯的電壓與第三閾值進(jìn)行對(duì)比，判斷是否存在電壓小于第三閾值的電芯，若存在執(zhí)行步驟b3，否則執(zhí)行步驟b4；

步驟b3，將電壓小于第三閾值的電芯標(biāo)記為放電過程最低電壓電芯；

步驟b4，等待放電電流大于放電電流預(yù)設(shè)值時(shí)再次執(zhí)行步驟b1步驟。放電電流預(yù)設(shè)值的取值范圍為[5c，8c]，本實(shí)施例中放電電流預(yù)設(shè)值為5c。

步驟6，篩選同時(shí)標(biāo)記有充電過程最低電壓電芯、放電過程最低電壓電芯的電芯，并將對(duì)應(yīng)電芯標(biāo)記為內(nèi)短路電芯。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的方法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明電子硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以電子硬件還是軟件方式來(lái)執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。