[發(fā)明專利]一種基于機(jī)械波的電池荷電狀態(tài)(SOC)測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710910660.7
• 申請(qǐng)日: 2017-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN107748332B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許駿;劉冰河;王璐冰;吳依靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/387
• 分類號(hào): G01R31/387
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發(fā)明公開一種基于機(jī)械波的電池荷電狀態(tài)(SOC)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的基于測(cè)量電壓及控制算法的測(cè)量方法，為通過機(jī)械波反應(yīng)電池力學(xué)性質(zhì)的變化，并反推電池的SOC的方法。該系統(tǒng)由載荷激勵(lì)裝置、顆粒晶體系統(tǒng)、力傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置及智能分析系統(tǒng)構(gòu)成。給定顆粒晶體系統(tǒng)一個(gè)力學(xué)激勵(lì)，測(cè)量入射波和反射波，反映電池力學(xué)性質(zhì)的變化，從而反推電池的SOC。此系統(tǒng)有助于測(cè)量/輔助測(cè)量電池的SOC，使測(cè)量結(jié)果精確、可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池及電池充放電領(lǐng)域，主要涉及一種基于機(jī)械波的電池荷電狀態(tài)(SOC)測(cè)量系統(tǒng)

背景技術(shù)

鋰離子電池在航空航天，汽車，手機(jī)等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。正確的估計(jì)電池的SOC有助于電池的合理使用。

現(xiàn)有的SOC測(cè)量方法一般采用通過測(cè)量電池電壓、電阻、電流的大小通過一定的算法估計(jì)得到。目前，SOC估算方法可以歸結(jié)為電量累積法、電阻測(cè)量法和電壓測(cè)量法3種基本類型。具體包括電量累積法、開路電壓法、阻抗法、卡爾曼濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。然而通過這樣的估計(jì)方法往往會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，這對(duì)電池的安全、健康使用帶來了嚴(yán)重的制約。

測(cè)量電池剛度一般采用壓縮、三點(diǎn)彎曲等力學(xué)測(cè)試方法，然而這些測(cè)試方法對(duì)電池有著不可逆的損害。目前少有無損的通過測(cè)量電池等效剛度的方法估計(jì)SOC值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于機(jī)械波的電池荷電狀態(tài)(SOC)測(cè)量系統(tǒng)，拓展了電池荷電狀態(tài)的估計(jì)技術(shù)，測(cè)量/輔助測(cè)量電池的SOC，使測(cè)量結(jié)果精確、可靠。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于機(jī)械波的電池荷電狀態(tài)(SOC)測(cè)量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括載荷激勵(lì)裝置、顆粒晶體系統(tǒng)、力傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置及智能分析系統(tǒng)；由載荷激勵(lì)裝置給定顆粒晶體系統(tǒng)一個(gè)載荷激勵(lì)，產(chǎn)生機(jī)械波，機(jī)械波在顆粒晶體系統(tǒng)中傳播，其中機(jī)械波在未傳播到電池之前稱為入射波，由電池反射后稱為反射波；顆粒晶體系統(tǒng)另一側(cè)與電池接觸，當(dāng)入射波傳播到電池處發(fā)生反射，反射波仍然在顆粒晶體系統(tǒng)中傳播，在機(jī)械波傳播過程中，由力傳感器測(cè)量顆粒晶體系統(tǒng)中的入射波和反射波；由數(shù)據(jù)采集器收集數(shù)據(jù)；智能分析系統(tǒng)根據(jù)獲得的入射波和反射波，分析入射波和反射波的幅值和波長(zhǎng)變化，根據(jù)幅值與波長(zhǎng)和電池SOC的關(guān)系，反推出電池的SOC值。

所述測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用范圍為鋰離子電池或鋰金屬電池。

所述顆粒晶體系統(tǒng)由球形顆粒鏈組成，所述球形顆粒鏈由三個(gè)以上的球形顆粒組成。

所述球形顆粒的數(shù)量及大小能夠調(diào)控。

所述測(cè)量系統(tǒng)可以以單獨(dú)作為SOC的測(cè)量系統(tǒng)，或作為SOC的輔助測(cè)量系統(tǒng)。

所述力傳感器放置方法為：將單個(gè)球形顆粒由中心對(duì)稱分開，將力傳感器放于兩個(gè)半顆粒中間再將兩個(gè)半顆粒膠粘或者焊接，將包含力傳感器的單個(gè)顆粒放置于顆粒晶體中。

所述根據(jù)幅值與波長(zhǎng)和電池SOC的關(guān)系通過實(shí)驗(yàn)獲得，即通過對(duì)不同已知SOC的電池開展實(shí)驗(yàn)獲得SOC與波長(zhǎng)和幅值的擬合關(guān)系。

還包括溫度傳感器，通過溫度傳感器測(cè)量電池溫度的手段對(duì)SOC的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行修正。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：

(1)該測(cè)量系統(tǒng)不受積累誤差的影響，測(cè)量準(zhǔn)確性不隨時(shí)間的改變而改變。

(2)本發(fā)明系統(tǒng)是基于電池的力學(xué)性質(zhì)估計(jì)電池的SOC值，是電學(xué)特性的一個(gè)補(bǔ)充。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)電池的等效模量和等效彎曲模量與電池的SOC線性相關(guān)。

(3)該系統(tǒng)可以作為現(xiàn)有SOC測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)輔助系統(tǒng)使用，使測(cè)量結(jié)果更加精確。

(4)通過給顆粒晶體一端激勵(lì)，通過入射波和反射波幅值和波長(zhǎng)的大小反應(yīng)電池力學(xué)性質(zhì)的變化。

附圖說明