储能系统电池单体故障识别方法和储能系统与流程

本发明涉及电池，具体而言，涉及一种储能系统电池单体故障识别方法和储能系统。

背景技术：

1、一个储能系统至少包括多个电池模块，每个电池模块是由诸多电池单体进行串联或并联组成的，且每个电池模块均配置有一个电池管理系统，用于采集电池模块电压、电流和温度信息，并估算电池的荷电状态(soc，state of charge)和寿命状态(soh，state ofhealth)，同时对电芯的故障进行识别和诊断。

2、相关技术中公开了一种动力电池一致性安全状态评估方法，通过获取待评估车辆的大量历史运行数据，对每个充电数据片段的单体电压计算标准差特征和方差熵一致性特征，得到特征值，获取充放电次数，然后将特征值构造成特征矩阵，对特征矩阵进行预设算法的无监督训练，得到混淆矩阵；根据混淆矩阵构建动力电池一致性安全状态量化计算模型，通过对动力电池的一致性安全状态进行量化评估，能够更直观地从大量的历史运行数据分析发现风险因素。此种方法需动态识别车辆在运行一段时间后对其内部一致性进行评估，需要大量的历史数据对模型进行优化。且现状行业内常用的bms电池单体故障诊断方法均是通过设置电池单体与平均电压的上限值进行判断，当单体电压超过平均电压过多，则判定为故障，此种方法虽然简单，但是存在诸多误判和漏判的情形，其主要原因在于电池模块在成组后其因电池单体外部的电路的差异(含电连接件电路和采样线电路)，即便所有单体的出厂状态均相同，电池单体在组装成电池模块后，bms采集到的单体仍然存在一致性差异，因此当其中初始电压过高或过低的电池单体若出现故障，电压下降或上升时，其单体电压仍未偏移平均电压的上限值，bms系统无法即时识别故障，存在很大的安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种储能系统电池单体故障识别方法和储能系统，能够精准识别电池单体的电压偏移量，及时发现储能系统内电池单体故障，提高系统安全性。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种储能系统电池单体故障识别方法，包括：

3、设定单体电压偏移阈值上限；

4、获取各个电池单体的单体电压v_n_i，其中n为电池模块数量，i为一个电池模块内的电池单体编号；

5、对电池单体进行横向对比，获取同一电池模块内的单体电压相对于同一电池模块内的单体电压平均值的偏差△v_n_i；

6、对电池单体进行纵向对比，计算各电池模块内同编号的电池单体的偏差与同编号的电池单体的偏差中位数之间的差值，若差值大于单体电压偏移阈值上限，则判断该差值所对应的电池单体故障。

7、进一步地，对电池单体进行横向对比，获取同一电池模块内的单体电压相对于同一电池模块内的单体电压平均值的偏差△v_n_i的步骤包括：

8、获取第n个电池模块内的平均单体电压：ave_v_n＝(v_1+v_2+...v_i)/i；

9、计算同一电池模块内的单体电压v_n_i相对于平均单体电压的偏差，其中△v_n_i＝v_n_i-ave_v_n。

10、进一步地，对电池单体进行纵向对比，计算各电池模块内同编号的电池单体的偏差与同编号的电池单体的偏差中位数之间的差值，若差值大于单体电压偏移阈值上限，则判断该差值所对应的电池单体故障的步骤包括：

11、将所有电池模块内同编号电池单体的偏差△v_n_i由低到高顺序排列，并获取同编号电池单体的偏差△v_n_i的中位数h_n_imid、最大值h_n_imax和最小值h_n_imin；

12、计算同编号电池单体相对于中位数的最大电压偏移值：

13、max＝max[(h_n_imax-h_n_imid),(h_n_imid-h_n_imin)]。

14、进一步地，对电池单体进行纵向对比，计算各电池模块内同编号的电池单体的偏差与同编号的电池单体的偏差中位数之间的差值，若差值大于单体电压偏移阈值上限，则判断该差值所对应的电池单体故障的步骤还包括：

15、确定差值大于单体电压偏移阈值上限的电池单体的编号；

16、根据电池单体的编号确定上传数据的bms；

17、根据上传数据的bms确定对应的电池模块。

18、进一步地，每个电池模块包括一个bms，电池模块内的电池单体通过bms向微网控制器上传数据。

19、进一步地，储能系统电池单体故障识别方法还包括：

20、当检测到电池单体出现故障时，停止对该电池单体所在的电池模块进行充放电。

21、进一步地，单体电压偏移阈值上限通过实验或经验公式获得。

22、根据本发明的另一方面，提供了一种储能系统，应用了上述的储能系统电池单体故障识别方法，储能系统包括：

23、n个电池模块，电池模块并联设置，每个电池模块包括一个bms和多个电芯，多个电芯串联和/或并联；

24、微网控制器，与各bms通讯连接，获取各bms采集到的电池模块参数，并对电池模块参数进行处理。

25、进一步地，储能系统还包括储能变流器，储能变流器与所有电池模块连接，并控制电池模块充放电。

26、进一步地，储能变流器与微网控制器电性连接，当微网控制器检测到电芯出现故障时，微网控制器向储能变流器下达停机指令，停止对电池模块充放电。

27、应用本发明的技术方案，储能系统电池单体故障识别方法包括：设定单体电压偏移阈值上限；获取各个电池单体的单体电压v_n_i，其中n为电池模块数量，i为一个电池模块内的电池单体编号；对电池单体进行横向对比，获取同一电池模块内的单体电压相对于同一电池模块内的单体电压平均值的偏差△v_n_i；对电池单体进行纵向对比，计算各电池模块内同编号的电池单体的偏差与同编号的电池单体的偏差中位数之间的差值，若差值大于单体电压偏移阈值上限，则判断该差值所对应的电池单体故障。该储能系统电池单体故障识别方法采集多个电池模块的单体电压数据，并设定每个电池模块的平均电压为基准，让每个电池模块内同编号或同位置的电池单体电压具备可比性，然后再通过取中位数的方法找出此编号或位置电池单体的正常电压，并设为基准从而判断出此编号上所有电池单体的实际电压偏移量，从而消除电池模块初始一致性对判断结果的影响，避免故障误判和漏判。

技术特征：

1.一种储能系统电池单体故障识别方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的储能系统电池单体故障识别方法，其特征在于，对电池单体进行横向对比，获取同一电池模块内的单体电压相对于同一电池模块内的单体电压平均值的偏差△v_n_i的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的储能系统电池单体故障识别方法，其特征在于，所述对电池单体进行纵向对比，计算各电池模块内同编号的电池单体的偏差与同编号的电池单体的偏差中位数之间的差值，若差值大于单体电压偏移阈值上限，则判断该差值所对应的电池单体故障的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的储能系统电池单体故障识别方法，其特征在于，所述对电池单体进行纵向对比，计算各电池模块内同编号的电池单体的偏差与同编号的电池单体的偏差中位数之间的差值，若差值大于单体电压偏移阈值上限，则判断该差值所对应的电池单体故障的步骤还包括：

5.根据权利要求1所述的储能系统电池单体故障识别方法，其特征在于，每个电池模块包括一个bms，电池模块内的电池单体通过bms向微网控制器上传数据。

6.根据权利要求1所述的储能系统电池单体故障识别方法，其特征在于，所述储能系统电池单体故障识别方法还包括：

7.根据权利要求1所述的储能系统电池单体故障识别方法，其特征在于，单体电压偏移阈值上限通过实验或经验公式获得。

8.一种储能系统，应用了权利要求1至7中任一项所述的储能系统电池单体故障识别方法，其特征在于，所述储能系统包括：

9.根据权利要求8所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括储能变流器，所述储能变流器与所有所述电池模块连接，并控制所述电池模块充放电。

10.根据权利要求9所述的储能系统，其特征在于，所述储能变流器与所述微网控制器电性连接，当所述微网控制器检测到电芯出现故障时，所述微网控制器向所述储能变流器下达停机指令，停止对电池模块充放电。

技术总结
本发明提供了一种储能系统电池单体故障识别方法和储能系统。该储能系统电池单体故障识别方法包括：设定单体电压偏移阈值上限；获取各个电池单体的单体电压V_n_i，其中n为电池模块数量，i为一个电池模块内的电池单体编号；对电池单体进行横向对比，获取同一电池模块内的单体电压相对于同一电池模块内的单体电压平均值的偏差△V_n_i；对电池单体进行纵向对比，计算各电池模块内同编号的电池单体的偏差与同编号的电池单体的偏差中位数之间的差值，若差值大于单体电压偏移阈值上限，则判断该差值所对应的电池单体故障。本发明的储能系统电池单体故障识别方法，能够精准识别电池单体的电压偏移量，及时发现储能系统内电池单体故障，提高系统安全性。

技术研发人员：卢恺,陈晓虎,程倩倩
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13