[發(fā)明專利]一種動力電池安全性預測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110644152.5
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113359052A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮永瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 馮永瑞
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/389
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請涉及一種動力電池安全性預測系統(tǒng)，包括動力電池信號采集輸入電路，動力電池內(nèi)阻監(jiān)測電路，動力電池安全指標信號輸出電路。動力電池采集信號輸入電路通過場效應晶體管和三極管構(gòu)成的電流鏡對動力電池的充放電電流數(shù)據(jù)信號及溫度信號進行采集。動力電池內(nèi)阻監(jiān)測電路通過運算放大器將采集到的原較為微弱的信號交流放大，即可動態(tài)及時高泛化的監(jiān)測電池健康狀態(tài)。動力電池安全指標信號輸出電路通過功率場效應晶體管及二階RC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)有效消除電池動態(tài)極化的影響，高效得到安全指標輸出信號。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及動力電池與安全性預測領(lǐng)域，具體涉及一種動力電池安全性預測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年,動力電池行業(yè)迅猛發(fā)展,但使用過程中頻繁發(fā)生由熱失控誘發(fā)導致起火爆炸等安全問題, 引起了全社會的廣泛關(guān)注。通過大量動力電池起火爆炸發(fā)生熱失控預測及引發(fā)原因資料總結(jié)發(fā)現(xiàn)電池內(nèi)阻、健康狀態(tài)差異性及溫度對安全問題有重大影響。且在現(xiàn)階段缺少動力電池安全性的預測方法,因此針對這一缺失進行了重點研究。通過分析影響事故發(fā)生主要因素,利用電池信息管理系統(tǒng)采集車輛運行充放電數(shù)據(jù),結(jié)合升級離群檢測的辦法提出車用動力電池安全性預測方法。用車輛信息采集系統(tǒng)和遠程監(jiān)控平臺組成了動力電池信息管理系統(tǒng)。前者負責車輛電池信息采集與傳輸,后者負責接收、分析、存儲相關(guān)數(shù)據(jù)。利用采集到的充放電電池數(shù)據(jù)估算電池狀態(tài)?；谶f推最小二乘法辨識電池內(nèi)阻實時追蹤參數(shù)以保證實時性?；诘葔洪g隔充放電時間極限學習機估算電池健康狀態(tài), 可高泛化的得到電池健康狀態(tài)。升級離群檢測方法檢測對動力電池的溫度、內(nèi)阻、健康狀態(tài),直接得出安全性指標，結(jié)合實際檢測結(jié)果證明設(shè)計的動力電池安全性預測方法所得到的安全性指標可以協(xié)助降低動力電池的熱失控導致的事故發(fā)生率。

如圖1所示，為信號采集電路的現(xiàn)有技術(shù)，信號采集的精度與電阻R2、電阻R1的阻值有關(guān)，阻值再1MΩ左右，信號精度差。

如圖2所示，為取樣積分電路的現(xiàn)有技術(shù)方案，需要利用放大器U4、高速模擬電子開關(guān)U6與U2共同發(fā)揮作用，放大器U4、高速開關(guān)U2、高速開關(guān)U6都需要復雜的外圍輔助，使整個電路復雜，同時容易發(fā)生串擾。

發(fā)明內(nèi)容

（一）技術(shù)問題

1. 動力電池技術(shù)，缺乏對動力電池安全性的預測系統(tǒng)。

2. 動力電池在放電過程中，電壓、電流等電學參數(shù)容易波動，穩(wěn)定性差。

（二）技術(shù)方案

針對上述技術(shù)問題，本申請?zhí)岢鲆环N動力電池安全性預測系統(tǒng)，包括信號采集輸入電路，電池內(nèi)阻監(jiān)測電路，電池安全指標信號輸出電路。

信號采集輸入電路，采集信號首先流入P型場效應晶體管Q5、場效應晶體管Q6以及N型場效應晶體管Q8、場效應晶體管Q9，實現(xiàn)信號的瞬態(tài)階躍響應，捕捉電池充放電過程中產(chǎn)生的瞬時電流信號。通過晶體三極管Q11、三極管Q12、三極管Q16、三極管Q17構(gòu)成了電流鏡，用來產(chǎn)生偏置電流和作為有源負載，保證電路放大器工作在線性范圍，提供直流工作點。通過場效應晶體管Q1、場效應晶體管Q2抑制反饋內(nèi)環(huán)噪聲，減少內(nèi)環(huán)噪聲對輸入信號的干擾，使動力電池采集到的充放電電流數(shù)據(jù)信號、溫度信號及電池內(nèi)阻信號更加準確。

內(nèi)阻監(jiān)測電路，經(jīng)過信號采集輸入電路處理后的溫度信號及充放電電流數(shù)據(jù)信號通過電容C5及電感L1構(gòu)成的選頻放大電路，將放大電路產(chǎn)生的高頻信號流入運算放大器U1進行信號監(jiān)測，并且通過穩(wěn)壓二極管D9穩(wěn)定保持輸入電壓的達到穩(wěn)定采集信號的作用，經(jīng)過放大后的信號輸出至下一級電路，同時將信號反饋至輸入端，使輸入端達到對采集信號濾波的作用。放大后的有效信號通過整流二極管D6、二極管D10進行鉗位操作，保證穩(wěn)定輸出到下一級電路，使原較為微弱的充放電電流數(shù)據(jù)信號、溫度信號、電池內(nèi)阻信號交流放大且穩(wěn)定輸出，即可動態(tài)及時高泛化的監(jiān)測電池內(nèi)阻健康狀態(tài)。