[發(fā)明專利]一種基于原位磁場成像的鋰電池組一致性檢測方法及裝置

有效

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• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113296012B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛磊;汪航;戴浪;吳強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01R31/396
• 分類號: G01R31/396;G01R31/385;G01R33/10;G01R33/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

本發(fā)明公開一種基于原位磁場成像的鋰電池組一致性檢測方法及裝置。該方法包括：在待測鋰電池組恒流放電過程中，以等放電容量間隔測量鋰電池組外部磁場分布；計(jì)算等容量間隔內(nèi)，鋰電池組外部磁場分布的相對變化；采用統(tǒng)計(jì)分析方法提取相對磁場變化的統(tǒng)計(jì)特征向量；采用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法對前述統(tǒng)計(jì)特征向量進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)電池組一致性檢測評估以及性能異常電池定位。所述裝置包括運(yùn)動掃描設(shè)備、磁場采集設(shè)備、控制設(shè)備、電池測試設(shè)備和樣品設(shè)備。該方法具有無損、無接觸、高效率等優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有的鋰電池組一致性檢測方法在線監(jiān)測服役狀態(tài)下電池組內(nèi)部全部單體電池的難題，為鋰電池組壽命預(yù)測、維護(hù)保養(yǎng)、安全評估等場景提供了技術(shù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于原位磁場成像的鋰電池組一致性檢測方法及裝置。

背景技術(shù)

鋰離子電池是目前常用的二次電池，它具有能量密度高、輸出功率大、無記憶效應(yīng)以及充放電速度快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、電動汽車、電網(wǎng)儲能和航空航天等領(lǐng)域。單體鋰電池的輸出電壓以及容量有限，為了滿足不同的應(yīng)用場景需求，需要將單體鋰電池通過串聯(lián)連接提高輸出功率、以及通過并聯(lián)連接提高輸出容量。然而，實(shí)踐表明在使用過程中電池組中單體電池的一致性會逐漸變差，包括容量、內(nèi)阻、自放電率等方面。電池組內(nèi)的單體電池性能不一致會降低電池組整體性能，加速電池組容量衰減，導(dǎo)致電池組提前退役。此外，電池組中低性能電池更容易發(fā)生極化和異常電流，從而產(chǎn)生更多的熱量，造成熱失控等潛在安全問題。因此，檢測和最小化電池組內(nèi)單體電池不一致是保證電池組安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)手段。

目前，國內(nèi)外在線檢測電池組一致性的主要方法是通過測量電池端電壓，基于電池之間的電壓差進(jìn)行一致性評價(jià)，這種方法適用于串聯(lián)連接的電池，但同時(shí)也會受到電池測量精度、電池極化效應(yīng)的影響。而對于由大量電池并聯(lián)連接的電池模塊，其中的單體電池具有相同的端電壓，當(dāng)一個(gè)單體電池發(fā)生異常時(shí)引起的電壓變化非常小，因此難以通過電壓變化檢測出故障電池。此外，電池組內(nèi)單體電池之間的不平衡電流可以用于檢測電池組性能一致性，但是針對每個(gè)單體電池添加一個(gè)電流傳感器是不切實(shí)際的并且投入成本較高，因此在實(shí)際應(yīng)用中很少使用這種方法。

由此可見，由于受到環(huán)境因素和復(fù)雜工況的影響以及方法自身的局限性，現(xiàn)有的電池組一致性檢測方法不能針對電池組內(nèi)所有單體電池實(shí)時(shí)監(jiān)測并在線評估電池組一致性狀況，同時(shí)也不能在串并聯(lián)電池組中準(zhǔn)確定位性能異常單體電池位置，而這不利于電池組安全維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于原位磁場成像的鋰電池組一致性檢測方法及裝置，通過測量的磁場變化來分析電池組內(nèi)不均衡電流變化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電池組性能一致性檢測以及性能異常電池準(zhǔn)確定位。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于原位磁場成像的鋰電池組一致性檢測方法，原位檢測指在不破壞、不改變待測電池組的情況下，監(jiān)測運(yùn)行中的鋰電池組。該方法具體包括：

(1)在待測鋰電池組恒流放電過程中，以等放電容量間隔測量鋰電池組外部磁場分布；

(2)計(jì)算等容量間隔內(nèi)，鋰電池組外部磁場分布的相對變化；

(3)采用統(tǒng)計(jì)分析方法提取相對磁場變化的統(tǒng)計(jì)特征向量；

(4)采用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法對前述統(tǒng)計(jì)特征向量進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)電池組一致性檢測評估以及性能異常電池定位。

所述的磁場分布的相對變化計(jì)算方法，具體為：

ΔB_n＝B_n-B_n-1

B_n表示第n次測量得到的磁場分布，B_n包含B_x,n,B_y,n,B_z,n三個(gè)矢量分量。