[發明專利]基于CO氣體機械濫用下鋰離子電池故障診斷方法及系統

在審

• 申請號: 202110335386.1
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113176507A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 李晨;姜兵;夏偉棟;馬宏忠;楊啟帆;王自楨;胡煜;高沁;陳允屹;許洪華;彭曉晗;劉寶穩
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司南京供電分公司;河海大學
• 主分類號: G01R31/378
• 分類號: G01R31/378;G01R31/392;G01R31/36;G01R1/067;G01N33/00
• 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: 王萍;肖繼軍

1.基于CO氣體機械濫用下鋰離子電池故障診斷方法，其特征在于，所述鋰離子電池故障診斷方法包括以下步驟：

步驟1：設置CO濃度閾值S、時間間隔△t和采樣頻率f，并通過對實驗鋰離子電池的針刺模擬所計算的CO氣體濃度變化率對CO氣體濃度變化率閾值K進行設置；

步驟2：使用CO氣體監測系統實時監測待檢測鋰離子電池釋放的CO氣體濃度值c_k；當CO氣體濃度值c_k滿足連續b+1個采樣點均大于閾值S，即[c_k,c_k+1…c_k+b]S時，進入步驟3，否則重復步驟2；

步驟3：根據步驟2所得的CO氣體濃度值，計算時間間隔△t內待檢測鋰離子電池的CO氣體濃度變化率k；

步驟4：比較步驟3中CO氣體濃度變化率k與相應閾值K的關系；如kK，則發出故障信號，否則返回步驟2重新測量。

2.根據權利1所述的鋰離子電池故障診斷方法，其特征在于：

所述CO濃度閾值S為0ppm、所述采集時間間隔△t為1s、所述采樣頻率f為10Hz。

3.根據權利要求2所述的鋰離子電池故障診斷方法，其特征在于：

所述步驟1包括以下內容：

步驟101：以3A恒電流、0.5C放電倍率對實驗鋰離子電池進行充電，直至實驗鋰離子電池電壓為3.65V；

步驟102：以恒電壓即3.65V繼續對其充電，直到實驗鋰離子電池的截止電流低于60mA且放電倍率小于0.01C；

步驟103：選用鎢鋼針并設置其針刺速度與針刺行程；

步驟104：將實驗鋰電池放入針刺擠壓機內，利用夾具進行固定，以防止針刺過程中電池發生徑向偏移；

步驟105：使用步驟103的鎢鋼針與設置的速度和行程對步驟104的實驗鋰電池進行針刺；完成針刺后，使鋼針停留在電池內部；

步驟106：CO氣體監測系統插入針刺擠壓機內對實驗鋰離子電池的CO氣體情況進行監測并計算其氣體濃度在△t內的氣體濃度變化率k；

步驟107：重復步驟101-106，對Dc個相同型號的鋰離子電池進行針刺模擬并計算它們的氣體濃度變化率，取小于所有氣體濃度變化率的最大正整數為CO氣體濃度變化率閾值K。

4.根據權利要求3所述的鋰離子電池故障診斷方法，其特征在于：

在所述步驟103中，所述鎢鋼針直徑的選值范圍為[5mm,8mm]，所述針刺速度的取值范圍為[22mm/s,32mm/s]，所述針刺行程是指鋼針在機器未運行時的位置到刺透電池后位置之間的距離，其取值范圍為[280mm,320mm] 。

5.根據權利要求3所述的鋰離子電池故障診斷方法，其特征在于：

在所述步驟105中，鋼針停留在電池內部的時間需大于300s。

6.根據權利要求4-5任一一項權利要求所述的鋰離子電池故障診斷方法，其特征在于：

在所述步驟2中，b的取值為2。

7.根據權利要求6所述的鋰離子電池故障診斷方法，其特征在于：

在所述步驟3中，利用以下公式計算待檢測鋰離子電池的CO氣體濃度變化率k：

其中，c_k+n+b為c_k+b后第n個CO氣體濃度值，n＝△t×f。

8.根據權利要求1-7任意一項權利要求所述的鋰離子電池故障診斷方法的鋰離子電池故障診斷系統，包括上位機、針刺擠壓機、CO氣體監測系統，鋰離子電池、實際運行負載以及CAN總線，其特征在于：

所述針刺擠壓機與CO氣體傳感器通過氣管相連，并與上位機相連，由上位機進行信號控制；

所述CO氣體傳感器用于實時監測鋰離子電池散發的CO氣體的濃度值，并與上位機相連；

所述上位機用于氣體濃度值的存儲和處理，同時顯示本發明方法的故障診斷判定結果；

所述鋰離子電池和實際運行負載模擬鋰離子電池工作情況，并放置于針刺擠壓機中；

所述CAN總線用于數據傳輸用于連接上位機與CO氣體傳感器，以及上位機與針刺擠壓機。