基于C2H4变化速率的锂离子电池过充故障诊断方法及系统

摘要

基于C2H4气体变化速率的锂离子电池过充故障诊断方法及系统。首先对C2H4浓度阈值、C2H4浓度变化速率阈值、时间间隔和采样频率进行设置；然后，当实时监测到连续多点C2H4气体浓度值超过浓度阈值时，计算C2H4气体浓度在随后时间间隔△t内的变化速率；进一步地，C2H4气体浓度变化速率与对应阈值的关系，在线判定是否发出故障信号。本发明方法具有原理简单、容易实现和易于推广的特点，能够准确可靠地在线诊断锂离子电池的过充故障。

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池安全技术领域，具体涉及基于C

背景技术

随着锂离子电池的不断推广和应用，锂离子电池的安全问题凸显出来。过充故障属于锂离子电池最严重的故障之一。锂离子电池通常成组使用，因存在电池组不一致、充电控制技术未能精确调控等问题，不可避免地会出现部分单体发生过充现象。一般地，电池发生过充，会在其负极表面发生析锂现象，对存在长期轻微过充情况，会因活性锂损失而导致电池容量过快衰减的渐变性故障，同时析锂可能诱发锂枝晶，增大隔膜刺破引发微/内短路的安全隐患。在某些极端情况下，例如发生BMS失效时，会发生电池长时间深度过充可能，导致电池温度持续升高，触发如SEI膜分解、电解液分解、隔膜熔融、电解液分解、正极材料分解等一系列放热副反应，最终引发电池内短路、热失控等突发性故障。因此，设计出适用于锂离子电池过充故障的诊断方法尤为重要。

锂离子电池内部由活性材料组成的，当发生过充故障时，活性材料开始相互反应，挥发出C

目前针对利用气体信号实现过充故障诊断的研究相对匮乏。郑洁民，雷占秀，张世洋等在2020年授权的发明专利《一种电动汽车动力电池箱漏液控制系统及控制方法》(专利号CN107959066B)提到利用电压和温度信号反应气体信号，再利用气体信号的变化率进行过充故障诊断，但该发明未提出利用何种气体信号，同时信号繁琐的转变过程使得该发明复杂性极高。王建军，田雷雷，饶睦敏等在2018年公开的《一种检测电池箱内电池是否过充的装置及方法》(专利号CN107732334A)提到通过探测EC、DMC或/及EMC实现过充诊断，但结合当前商业气体传感器技术情况，尚无能够准确区分EC、DMC或/及EMC的气体传感器。总体而言，利用气体信号进一步设计出可靠性高、原理简单、便于实现和容易推广的过充故障诊断方法仍是锂离子电池安全保障的重要工作。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种用于执行上述锂离子电池过充故障诊断方法的系统，包括上位机、C

本发明采用如下的技术方案：

步骤1：设置C

步骤2：使用C

步骤3：根据步骤2所得的C

步骤4：比较步骤3中C

所述步骤1包括以下内容：

步骤101：先以3A恒电流、0.5C放电倍率对锂离子电池进行充电，直至实验锂电子电池电压达到3.65V；

步骤102：以恒电压即3.65V对该锂离子电池进行充电，直到锂离子电池的截止电流低于60mA且其放电倍率小于0.01C；

步骤103：将锂离子电池静置1小时以上；

步骤104：以恒电流n

步骤105：使用C

步骤106：计算C

步骤107：重复步骤101-106，对Dc个相同型号的锂离子电池进行过充模拟并计算它们的气体浓度变化率，取小于所有锂离子电池气体浓度变化率的最大正整数为C

步骤102中的n

步骤104中的n

C

在步骤2中，b的值为2。

在步骤3中，通过以下公式计算C

其中，c

本发明还公开了基于锂离子电池过充故障诊断方法的锂离子电池过充故障诊断系统，包括上位机、C

C

上位机与C

C

锂离子电池和实际运行负载相连用以模拟锂离子电池工作情况；

CAN总线连接上位机与C

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，原理简单，便于实现，易于推广的特点，能够可靠地诊断锂离子电池的过充故障，为过充故障的防护和进一步干预提供良好基础，能够有效地避免因过充故障导致的锂离子电池安全事故。

附图说明

图1是锂离子电池过充故障诊断方法的系统图；

图2是锂离子电池过充故障诊断方法的流程框图；

图3是过充故障下C

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

图1示出本发明所提供的用于执行上述锂离子电池过充故障诊断方法的系统图，包括上位机、C

其中，C

本发明的锂离子电池过充故障诊断方法的流程框图如图2所示，包括以下步骤：

步骤1：设置C

在本实施例中，设置对待检测锂离子电池的C

本领域的技术人员可以根据实际情况对这三个参数进行设置，时间间隔越长、频率越低则准确率越低。

对实验锂离子电池进行过充模拟包括以下步骤：

步骤101：先以3A恒电流、0.5C放电倍率对锂离子电池进行充电，直至实验锂电子电池电压达到3.65V；

步骤102：以恒电压即3.65V对该锂离子电池进行充电，直到锂离子电池的截止电流低于60mA且其放电倍率小于0.01C；

步骤103：将锂离子电池静置1小时以上；

步骤104：以恒电流n

步骤105：使用C

步骤106：计算C

其中,C

步骤107：重复步骤101-106，对Dc个相同型号的锂离子电池进行过充模拟并计算它们的气体浓度变化率，取小于所有锂离子电池气体浓度变化率的最大正整数为C

Dc的取值应大于50。在本实施例中，Dc为50。

本实施例中，C

步骤2：使用C

图3是过充故障下C

[c

其中，k代表浓度值的采样序号，c

步骤3：根据步骤2所得的C

利用以下公式计算待检测锂离子电池的C

其中，c

在本实施例中，在锂离子电池过充328s时，C

步骤4：比较步骤3中C

在本实施例中，由于在328s时，C

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。