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基于數(shù)據(jù)的動(dòng)力電池運(yùn)行狀態(tài)分析和預(yù)警系統(tǒng)
2022年7月27日，湖南省長(zhǎng)沙市成功舉辦了“2022汽車技術(shù)與裝備國(guó)際論壇”。北京理工大學(xué)深圳汽車研究院首席科學(xué)家、博士生導(dǎo)師姜久春教授在主題為“新能源汽車安全技術(shù)創(chuàng)新”第五分論壇上作了“基于數(shù)據(jù)的動(dòng)力電池運(yùn)行狀態(tài)分析和預(yù)警系統(tǒng)”的報(bào)告，分享了在動(dòng)力電池狀態(tài)評(píng)估技術(shù)方面的研究進(jìn)展。
隨著新能源汽車及電池儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)量快速增長(zhǎng)和規(guī)?；茝V應(yīng)用，電池安全事故頻頻發(fā)生，造成的累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失已超過100億元，成為行業(yè)亟待解決痛點(diǎn)。
電池安全首先考驗(yàn)的是電池生產(chǎn)制造的工藝水準(zhǔn)，電池及電池系統(tǒng)零部件的可靠性決定了電池系統(tǒng)的安全性，電池檢測(cè)、性能與安全評(píng)估、周期性保養(yǎng)維護(hù)等環(huán)節(jié)的不完備，將導(dǎo)致電池安全風(fēng)險(xiǎn)增加。隨著鋰電池的使用，電池逐漸老化，一致性問題逐漸凸顯，將顯著降低電池系統(tǒng)利用率及使用壽命。
電池起火的原因有三類：異常衰退（異常老化）、內(nèi)短路演化（微短路）、電池猝死（嚴(yán)重內(nèi)短路）。電池在使用過程中會(huì)正常衰退，但也會(huì)出現(xiàn)異常衰退的情況，有可能演變成熱失控。目前，異常衰退和內(nèi)短路演化可以用大數(shù)據(jù)方法做到100%預(yù)警，從而挑出有問題的電芯進(jìn)行維護(hù)，但電池猝死從現(xiàn)在的研究情況來看，大數(shù)據(jù)的方法并不適用，增加傳感器數(shù)量和其它類型傳感器（如壓力傳感器）有一定效果。
為能準(zhǔn)確掌握電池運(yùn)行狀態(tài)，姜教授團(tuán)隊(duì)研究建立了一個(gè)基于多時(shí)間尺度的電池性能與安全綜合評(píng)估體系模型，由機(jī)理模型、數(shù)據(jù)挖掘、信號(hào)分析三部分有機(jī)構(gòu)成，按時(shí)間周期長(zhǎng)短，劃分為月級(jí)、天級(jí)、小時(shí)/分鐘級(jí)三個(gè)類別。為準(zhǔn)確識(shí)別電池異常老化和嚴(yán)重內(nèi)短路，模型使用了6項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)（正極、負(fù)極、鋰離子損失，容量、內(nèi)阻、SOC不一致性），并通過信號(hào)分析技術(shù)，識(shí)別單體電壓信號(hào)的異常波動(dòng)和突變，實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和故障的精準(zhǔn)定位。
案例1事故車識(shí)別
案例2電池異常老化診斷
案例3一致性異常電池識(shí)別
案例4短路電池識(shí)別
通過把算法嵌入車輛，將邊緣計(jì)算和云端相結(jié)合，建立了一套以數(shù)據(jù)傳輸和電池安全診斷預(yù)警為核心的“交鑰匙”式解決方案，即“車-地-云”協(xié)調(diào)解決方案。
目前該方案已累計(jì)服務(wù)24個(gè)月，服務(wù)車輛超過40萬輛，接入車輛超過4萬輛，預(yù)警車輛超過150輛，預(yù)警準(zhǔn)確率100%，維修效率提升70%。
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