[發(fā)明專利]一種鋰離子電池瞬時內(nèi)短路檢測裝置和方法

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• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113093018A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳安慈;張維戈
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: G01R31/378
• 分類號: G01R31/378;G01R31/389;G01R31/396
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池瞬時內(nèi)短路檢測裝置和方法。該裝置包括：鋰離子電池組，包括串聯(lián)連接的多個并聯(lián)鋰離子電池單元；信號濾波單元，用于過濾掉正常電壓信號，保留由于瞬時內(nèi)短路引起的故障電壓信號；信號轉(zhuǎn)換單元，用于將故障信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；信號檢測單元，用于對信號轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號進行檢測，以判定對應(yīng)的并聯(lián)鋰離子電池單元是否發(fā)生瞬時內(nèi)短路。本發(fā)明的裝置通過濾波器電路提升了瞬時內(nèi)短路故障信號的清晰度；通過電壓比較器電路實現(xiàn)了模擬量故障信號向數(shù)字量信號的轉(zhuǎn)換，大大降低了故障信號的檢測難度，從而可以以低廉的成本精確識別鋰離子電池極短時間尺度的內(nèi)短路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池瞬時內(nèi)短路檢測裝置和方法。

背景技術(shù)

近年來，鋰離子電池應(yīng)用規(guī)模迅速增大，但是與此同時由于內(nèi)短路引起的鋰離子電池安全事故頻頻發(fā)生。現(xiàn)有研究表明，鋰離子電池內(nèi)短路呈現(xiàn)明顯的階段化，當(dāng)內(nèi)短路演化到末期時，鋰離子電池迅速發(fā)生熱失控，常常由于反應(yīng)時間不足導(dǎo)致人員、財產(chǎn)受損。因此，進行鋰離子電池內(nèi)短路的初期檢測具有重要意義。

鋰離子電池初期內(nèi)短路誘因眾多，其中發(fā)生可能性最大的是由于鋰枝晶或生產(chǎn)環(huán)節(jié)中混入的金屬雜質(zhì)刺破隔膜導(dǎo)致正負極短路；這種情況下內(nèi)短路發(fā)生后鋰枝晶或金屬雜質(zhì)由于自身劇烈產(chǎn)熱而快速熔化，短路瞬間結(jié)束，但是造成隔膜破孔等不可逆損壞，鋰離子電池開始發(fā)生持續(xù)的微短路并向內(nèi)短路末期演化。

受現(xiàn)有鋰離子電池檢測轉(zhuǎn)置，即電池管理系統(tǒng)(Battery management system,BMS)的電壓采樣精度和采樣速度的限制，鋰離子電池最初發(fā)生瞬時內(nèi)短路的電壓變化信號難以被捕獲；而提高BMS的采樣精度和速度以至于能夠檢測到鋰離子電池的瞬時內(nèi)短路信號可行性不佳，因為這種方法的實現(xiàn)存在一定的硬件技術(shù)瓶頸，即便可以突破硬件技術(shù)瓶頸，也會導(dǎo)致BMS成本大幅增加，還會帶來數(shù)據(jù)冗余度高、數(shù)據(jù)傳輸困難等一系列問題。因此，現(xiàn)有鋰離子電池內(nèi)短路識別技術(shù)均聚焦于利用現(xiàn)有BMS能夠采集到的數(shù)據(jù)再基于各種模型或算法對鋰離子電池發(fā)生瞬時短路后的持續(xù)微短路過程的識別，包括對鋰離子電池自放電率異常、內(nèi)阻異常、SOC異常、溫度異常的識別。然而，BMS的測量噪聲、運算能力及鋰離子電池模型的精度均難以滿足現(xiàn)有方法的可靠實施。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施例提供了一種鋰離子電池瞬時內(nèi)短路檢測裝置和方法，以實現(xiàn)有效地對鋰離子電池瞬時內(nèi)短路進行檢測。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種鋰離子電池瞬時內(nèi)短路檢測裝置，包括：鋰離子電池組、信號濾波單元、信號轉(zhuǎn)換單元和信號檢測單元；

所述鋰離子電池組，包括串聯(lián)連接的多個并聯(lián)鋰離子電池單元；

所述信號濾波單元，用于過濾掉并聯(lián)鋰離子電池單元的正常信號，保留并聯(lián)鋰離子電池單元的電壓信號中由于瞬時內(nèi)短路引起的故障信號；

所述信號轉(zhuǎn)換單元，用于對所述信號濾波單元輸出的故障信號進行鑒幅比較，并將故障信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

所述信號檢測單元，用于對所述信號轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號進行檢測，以判定對應(yīng)的并聯(lián)鋰離子電池單元是否發(fā)生瞬時內(nèi)短路。

優(yōu)選地，所述的裝置還包括：隔離供電單元和信號隔離單元；

所述的隔離供電單元，用于對所述信號轉(zhuǎn)換單元提供隔離供電電源；

所述的信號隔離單元；用于對所述信號轉(zhuǎn)換單元的輸出進行信號隔離。

優(yōu)選地，所述鋰離子電池組串聯(lián)了多個并聯(lián)鋰離子電池單元，所述并聯(lián)鋰離子電池單元由多個鋰離子電池單體并聯(lián)構(gòu)成。