[發明專利]一種針對磷酸鐵鋰動力電池短期衰竭故障的診斷方法

有效

• 申請號: 201910277855.1
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109991556B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 武超;葛玻;宋麗君;王煜;周肖音;周杰
• 申請（專利權）人: 洛陽理工學院
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389;G01R31/392
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 孫笑飛

為了解決現有針對動力鋰電池故障診斷方法無法在內阻和容量變化較小的初期提取早期故障征兆的問題，本發明提供一種針對磷酸鐵鋰動力電池短期衰竭故障的診斷方法，利用阻抗容量相對變化率和增量分析技術，評價當前電池單體的內阻變化的程度,解析內阻變化的內因，以此為依據對鋰電池發生短期衰竭故障的風險做出評估，彌補當前診斷方法無法對電池性能急劇惡化情況作出預警的問題。本發明所提供的短期衰竭故障診斷方法能夠準確的識別磷酸鐵鋰動力電池短期衰竭故障。尤其是故障初期，電池內部結構已經發生破壞但內阻和容量變化都很低的情況下，診斷算法能準確辨析電池內阻變化的內部機理,診斷潛在的風險做出故障預警。

技術領域

本發明涉及動力鋰電池故障診斷領域，具體涉及磷酸鐵鋰動力電池短期衰竭故障的診斷方法，對動力鋰電池性能急劇變化做出提前預警。

背景技術

內阻是衡量動力電池健康狀態的重要參數，它不僅能夠一定程度上反應電池老化的信息，同時是影響電池內部生熱的重要因素。因此領域內開展了大量關于動力鋰電池內阻估算或以內阻作為電池老化或故障診斷依據的研究。動力鋰電池在特定條件下性能會在短期內急劇衰竭，故障現象包括內阻劇烈上升，電壓平的變化和容量迅速衰減，這種現象是導致動力鋰電池失效甚至熱失控的重要原因。

而目前基于內阻的診斷方法，如中國專利：申請號：CN201310341683.2，專利名稱：電池單體故障診斷方法；以及中國專利：申請號：CN201710153380.6；專利名稱：一種大容量電池儲能系統的故障診斷方法及裝置，均對電池使用中的故障診斷提供了診斷方法。

但是，以上述兩篇專利文件為代表的現有技術，缺乏對電池內阻上升機理的理解和描述，無法解析導致內阻上升的根源，導致無法提取故障的早期征兆，實際應用中難以保障電池系統的安全性，局限較大。

發明內容

為了解決現有故障診斷技術中針對動力鋰電池短期衰竭診斷現象無法提取故障早期征兆的問題，本發明提供一種針對磷酸鐵鋰動力電池短期衰竭故障的診斷方法。本發明所述的一種針對磷酸鐵鋰動力電池短期衰竭故障的診斷方法，利用阻抗容量相對變化率和增量分析技術，評價當前電池單體的內阻變化程度，對發生短期衰竭故障的風險做出評估，彌補當前診斷方法無法對電池性能急劇惡化作出預警的問題。

一種針對磷酸鐵鋰動力電池短期衰竭故障的診斷方法，其技術方案在于：包括以下步驟：

S1.記錄待檢測磷酸鐵鋰動力電池的初始增量容量曲線特征、初始容量和初始內阻；

S2.診斷開始，獲得使用過程中的磷酸鐵鋰動力電池的當前容量和當前內阻；

S3.以磷酸鐵鋰動力電池的內阻容量相對衰減率α作為診斷依據，設定內阻衰減率第一預設閾值和第二預設閾值，判斷電池當前內阻衰減程度，其中，第一預設閾值第二預設閾值；當內阻容量相對衰減率小于第一預設閾值時，待檢測磷酸鐵鋰動力電池未發生老化；

當內阻容量相對衰減率大于第二預設閾值時，待檢測磷酸鐵鋰動力電池已發生短期衰竭故障；

當內阻容量相對衰減率處于第一預設閾值與第二預設閾值之間時，提取當前增量容量曲線特征，并與S1步驟所述的初始增量容量曲線特征對比，如出現特定模式，判定待檢測磷酸鐵鋰動力電池存在短期衰竭故障風險，否則判定待檢測磷酸鐵鋰動力電池正常老化；

其中，所述的特定模式是指：在同一坐標系下，將初始增量容量曲線特征與當前增量容量曲線特征進行比較，當初始增量容量曲線特征中最高的兩個峰值波峰①II和波峰②II在當前增量容量曲線特征中的變化趨勢滿足：

波峰①II幅度上升或波峰①II幅度不變，波峰②II幅度下降。

其中，磷酸鐵鋰動力電池的內阻容量相對衰減率α的獲得方法是：