[发明专利]一种基于状态估计法的电池系统传感器故障诊断方法

说明书

本发明提供了一种基于状态估计法的电池系统传感器故障诊断方法。该方法为：首先构建电池模型，然后采用基于模型的方法进行电池荷电状态实时估计，然后采用一定时间段内的电量变化与荷电状态变化的比值确定电池容量，通过改变所用时间段的起点和终点所对应的初始时刻分别得到容量参考值和五组容量估计值，再将容量参考值和估计值分别做差得到五组容量残差，最后将五组容量残差分别和阈值进行对比，当一组或组个残差绝对值达到或超过阈值即可判定传感器出现故障。

技术领域

本发明涉及动力电池系统领域，尤其涉及一种基于状态估计法的电池系统传感器故障诊断方法。

背景技术

传感器故障诊断是电池管理系统(Battery management system,BMS)的核心功能之一，对于电池系统安全具有重要意义。BMS基于传感器的采集数据进行建模和电池状态估计，故利用电池的状态变化进行传感器故障诊断是典型途径之一。电池的状态包括荷电状态(State of charge,SOC)、能量状态(State of energy,SOE)和健康状态(State ofHealth,SOH)，而SOH主要通过容量的衰退来衡量。因此，可利用电池的SOC、SOE和容量C_n生成相应的残差进行传感器故障诊断。实际上，三者在充放电循环过程中的变化速率不同，SOC和SOE在一个完整放电过程(即SOC从100％下降至0过程)随着电流值不断减小的，而容量C_n在完整放电过程则基本保持不变，故以容量C_n生成残差的方法更适合由于传感器故障诊断中。

目前已有大量关于电池容量估计方法的文献和专利，基于一定时间段内的电量变化和SOC变化之比作为容量值的方法是典型方法之一。该方法虽然简单，但严重依赖于所选时间段的起点和终点。目前研究中采用的将起点数据固定而随着采样时间的增加不断更新终点数据会导致放电后期电量和SOC变化量都逐渐增大大，进而导致故障诊断漏警率的增加问题。因此，如何基于状态估计法获得一种精度较高的电池系统传感器故障诊断方法仍是当前的技术难点。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于状态估计法的电池系统传感器故障诊断方法。所述方法仍基于一定时间段内的电量变化和SOC变化之比得到容量估计值，通过改变所选时间段的起点和终点时刻而得到多组容量估计结果，进而得到多组容量残差，分别将多组容量残差与故障诊断阈值进行对比来判断是否发生传感器故障，当一个或多个残差绝对值达到或超过阈值即可判定传感器出现故障。

一种基于状态估计法的电池系统传感器故障诊断方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：构建锂离子动力电池等效电路模型，实时估计电池SOC；

步骤二：基于一定时间段(第t₁个采样时刻到第t₂个采样时刻)内的电量变化和SOC变化之比得到容量的方法，以放电开始时刻为时间段的起点t₁，以某一SOC对应的采样时刻为时间段终点t₂，随着电池的放电过程，t₁不变而t₂随采样时刻的更新而更新，据此计算出的容量估计结果为容量参考值；当t₁和t₂均随采样时刻更新而更新，再通过改变时间段的起点t₁和终点t₂间的采样个数得到的五组容量结果为容量估计值；

进一步地，容量C_n估计表达式如下：

式中，下标k表示第k个采样时刻，t₁和t₂是采样时刻区间[1k]中的两个不同的采样时刻，且t₂t₁；I表示电池电流；

进一步地，容量参考值确定过程如下：