[發明專利]一種基于電壓安全邊界和溫度安全邊界的鋰電池安全度估算方法及裝置

有效

• 申請號: 202010857326.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111983469B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 王永超;孟大偉;李然;周永勤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/392;G01R31/385
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊紅娟

本發明公開了一種基于電壓安全邊界和溫度安全邊界的鋰電池安全度估算方法及裝置，屬于電池安全性領域。本發明針對現有技術不能對電池的安全性進行量化估算和顯示的問題。本發明根據電池的標準工作電壓范圍、電壓安全邊界Bsubgt;U/subgt;和所述電池電壓采集值得到電池的電壓安全系數Ssubgt;U/subgt;；根據電池的標準工作溫度范圍、溫度安全邊界Bsubgt;T/subgt;和所述電池溫度采集值得到電池的溫度安全系數Ssubgt;T/subgt;；根據Ssubgt;S/subgt;＝ωsubgt;1/subgt;*Ssubgt;U/subgt;+ωsubgt;2/subgt;*Ssubgt;T/subgt;估算電池安全度；本發明能夠直觀的估算并實時顯示電池的安全程度，解決了鋰動力電池安全性判斷的難題。

技術領域

本發明涉及電池安全度判斷領域，特別是涉及一種基于電壓安全邊界和溫度安全邊界的鋰電池安全度估算方法及裝置。

背景技術

隨著全球市場電動汽車商品化步伐的日益加快，對高功率和高能量動力電池需求迅速增加，而電池的安全性也越來越受到人們的關注。尤其是近幾年，鋰電池自燃、爆炸等事故的新聞時有發生，鋰電池的安全性愈發受到重視。目前，我國鋰電池在技術研發層面尚處于初始階段，在安全性方面依舊存在諸多問題。

鋰離子電池是一個復雜的電化學系統，電池的失效機理復雜，其失效模式受諸多因素影響，比如所處的環境溫度、放電深度、充放電電流等。雖然電池的狀態參數如電壓、電流、溫度等可以實時測量，其內阻、容量、SOC等參數也可以通過實測參數經過計算得到，但是電池的安全性無法測量，且是一個受多因素影響的隨時變化的量，安全性的保障也是電池系統正常應用的前提條件。電池安全性量化問題也成了當前電池應用研究和安全性研究的一個重點和難點。國內學者在電池安全性量化研究方面目前較少，主要集中在針對電池故障診斷方法方面。故障診斷只是在電池出現故障之后，才對故障問題作出判斷，它并不能預防電池故障的發生。實際上，電池故障的行成是一個逐漸變化的過程，如能在電池使用過程中對其進行安全性評估，給出量化指標，這對于預防電池事故發生、保障使用者生命安全具有重要作用。如何做到實時準確的安全估算，一直是鋰離子動力電池組設計過程中存在的一個瓶頸性難題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于電壓安全邊界和溫度安全邊界的鋰電池安全度估算方法及裝置，能夠直觀的估算并實時顯示電池的安全程度，解決了鋰動力電池安全性判斷的難題。

本發明一方面提供了一種基于電壓安全邊界和溫度安全邊界的鋰電池安全度估算方法，包括如下步驟：

確定電池的電壓安全邊界B_U和電池的溫度安全邊界B_T；

在時間間隔內獲取電池電壓采集值和電池溫度采集值；

根據電池的電壓安全邊界B_U、標準工作電壓和所述電池電壓采集值得到電池的電壓安全系數S_U；

根據電池的溫度安全邊界B_T、標準工作溫度和所述電池溫度采集值得到電池的溫度安全系數S_T；

根據S_S＝ω₁*S_U+ω₂*S_T估算電池安全度，其中，S_S為電池的安全度，ω₁和ω₂分別為電池電壓的權重系數和電池溫度的權重系數。

進一步的，所述電池的電壓安全度系數S_U為：

式中，U_S為標準工作電壓，B_U為電壓安全邊界，U_i為第i個時間間隔得到的電池電壓采集值。