[發(fā)明專利]一種鋰離子電池的狀態(tài)評估方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112710959B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 李晨;姜兵;馬宏忠;彭曉晗;夏偉棟;楊佳駒;胡煜;陳允屹;許洪華;劉寶穩(wěn)
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司南京供電分公司
• 主分類號: G01R31/378
• 分類號: G01R31/378;G01R31/385;G01R31/3842;G01R31/388
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 肖繼軍;王萍

一種鋰離子電池的狀態(tài)評估方法及系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，對鋰離子電池進行初始化，并將所述鋰離子電池設置為過充或外部短路狀態(tài)；步驟2，利用實現初始化后且設置為過充或外部短路狀態(tài)的鋰離子電池對負載進行供電，并采集所述鋰離子電池在供電過程中生成的氫氣濃度和振動狀態(tài)信號；步驟3，對所述振動狀態(tài)信號進行多尺度熵運算，并基于所述氫氣濃度、振動狀態(tài)信號和多尺度熵的運算結果評估所述鋰離子電池的狀態(tài)。本發(fā)明將容易采集的振動信號和氣體信號結合，實現了高可靠性、高準確度的鋰離子電池狀態(tài)評估，方法簡單且易于推廣。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池檢測領域，更具體地，涉及一種鋰離子電池的狀態(tài)評估方法及系統(tǒng)。

背景技術

目前，鋰離子電池因其所具有的高比能量、高比功率、長循環(huán)壽命等優(yōu)點，在眾多電化學能源中脫穎而出，得到了廣泛應用。然而，鋰離子電池在具備可觀應用前景的同時，也蘊藏著可怕的安全性問題。鋰離子電池的工作電壓較高，能量密度大且儲存能量多，電解液常采用易燃性溶劑，一旦發(fā)生故障極易發(fā)生燃燒甚至爆炸。由于電池的安全性要求其可以承受一定程度的電濫用，因而作為鋰離子電池的典型故障狀態(tài)，過充與外部短路對電池造成的損傷在早期很難被檢測出來。

現有技術中，對于鋰電子電池的狀態(tài)評估，主要是將容量、內阻、功率或循環(huán)次數中的一種或幾種作為評估參數，根據參數的變化規(guī)律，進行數學擬合回歸。但這些方法受到電池運行環(huán)境的影響，存在著評估不準確、無法進行在線實時評估等多種問題。因此，亟需一種新的鋰離子電池的狀態(tài)評估方法與系統(tǒng)。

發(fā)明內容

為解決現有技術中存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種鋰離子電池的狀態(tài)評估方法及系統(tǒng)，通過對鋰離子電池供電過程中的氫氣濃度和振動狀態(tài)信號進行檢測，獲取到鋰離子電池的狀態(tài)。

本發(fā)明采用如下的技術方案。

一種鋰離子電池的狀態(tài)評估方法，包括以下步驟：步驟1，對鋰離子電池進行初始化，并將鋰離子電池設置為過充或外部短路狀態(tài)；步驟2，利用實現初始化后且設置為過充或外部短路狀態(tài)的鋰離子電池對負載進行供電，并采集鋰離子電池在供電過程中生成的氫氣濃度和振動狀態(tài)信號；步驟3，對振動狀態(tài)信號進行多尺度熵運算，并基于氫氣濃度、振動狀態(tài)信號和多尺度熵的運算結果評估鋰離子電池的狀態(tài)。

優(yōu)選地，步驟1中的過充狀態(tài)包括輕度過充、中度過充和重度過充；步驟1中將鋰離子電池設置為過充狀態(tài)還包括：步驟1.1，設置充電截止電壓為正常充電電壓的1.5倍、充電倍率為0.5C、充電電流為恒流，對所述鋰離子電池進行充電至額定容量的1.3倍后擱置；步驟1.2，重復步驟1.1至規(guī)定次數，以針對不同的過充狀態(tài)對鋰離子電池進行充電。

優(yōu)選地，重復步驟1.1的次數為1至5次，鋰離子電池為輕度過充；重復步驟1.1的次數為5至15次，鋰離子電池為中度過充；重復步驟1.1的次數為15次以上，鋰離子電池為重度過充。

優(yōu)選地，步驟1中將鋰離子電池設置為外部短路狀態(tài)還包括：將鋰離子電池的兩端分別接入短路電阻的兩端，等待預定時間后解除短路狀態(tài)并擱置；其中，短路電阻的阻值小于5mΩ，預定時間為8至10分鐘。

優(yōu)選地，步驟1中對鋰離子電池進行初始化還包括：設置氫氣濃度采樣間隔、振動狀態(tài)信號采樣間隔；采集環(huán)境中的初始氫氣濃度。

優(yōu)選地，步驟2中采集氫氣濃度還包括：利用氣體傳感器實時監(jiān)測氫氣濃度，基于氫氣濃度采樣間隔對氫氣濃度數據進行采集；利用氫氣濃度判據判斷鋰離子電池的氫氣釋放量是否正常。

優(yōu)選地，若氫氣濃度數據滿足，則判定鋰離子電池的氫氣釋放量異常；若氫氣濃度數據不滿足，則判定鋰離子電池的氫氣釋放量正常；其中，C 為氫氣濃度，、 和為三個連續(xù)的所述氫氣濃度的采樣序號。