[發(fā)明專利]基于EIS參數(shù)提取的在線電池熱失控預(yù)警方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN116243191A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王青松;李宇軒;金凱強;汪書蘋;秦鵬;程宜風;梅文昕;孫金華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389;B60L58/24;B60L3/12;G01R31/367;G16C20/10;G16C20/70;G06F18/2113
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

1.一種基于EIS參數(shù)提取的在線電池熱失控預(yù)警方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、獲取不同溫度和荷電狀態(tài)下電池的電化學(xué)阻抗譜(EIS)；

步驟2、使用RReliefF算法和敏感性分析提取EIS關(guān)鍵參數(shù)，所述EIS關(guān)鍵參數(shù)包括：阻抗實部Z’和虛部Z”，阻抗的絕對值|Z|以及相位角θ；

步驟3、確定EIS關(guān)鍵參數(shù)對應(yīng)的熱失控預(yù)警節(jié)點；

步驟4、使用提取的EIS關(guān)鍵參數(shù)和節(jié)點對不同連接方式的電池進行熱失控預(yù)警。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于EIS參數(shù)提取的在線電池熱失控預(yù)警方法，其特征在于：所述步驟2中，使用RReliefF算法對獲得的大量EIS關(guān)鍵參數(shù)進行重要度分析，使用箱線圖對數(shù)據(jù)特征進行敏感性分析；根據(jù)所述的重要度分析篩選對溫度預(yù)測效果較好的特征參數(shù)、根據(jù)所述敏感性分析找到對溫度敏感性較高且對SOC敏感度較低的熱失控預(yù)警關(guān)鍵參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于EIS參數(shù)提取的在線電池熱失控預(yù)警方法，其特征在于：所述步驟4中，所述電池的連接方式包括電池單體、串聯(lián)模組、并聯(lián)模組。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于EIS參數(shù)提取的在線電池熱失控預(yù)警方法，其特征在于：所述步驟4包括：在電池溫度超過熱管理最佳溫度閾值上限時發(fā)出熱失控一級預(yù)警，在電池自產(chǎn)熱溫度區(qū)間發(fā)出熱失控二級預(yù)警，在電池電壓掉落時發(fā)出熱失控三級預(yù)警。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于EIS參數(shù)提取的在線電池熱失控預(yù)警方法，其特征在于：所述的熱管理最佳溫度閾值上限為45℃，所述的電池自產(chǎn)熱溫度區(qū)間為80℃～105℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于EIS參數(shù)提取的在線電池熱失控預(yù)警方法，其特征在于：對于單體或串聯(lián)電池組，當阻抗絕對值|Z|或相位角θ超過預(yù)警閾值時，發(fā)出熱失控一級預(yù)警，若未超過則熱失控風險較低；在一級預(yù)警的基礎(chǔ)上，若阻抗絕對值|Z|的斜率是否由負變正并持續(xù)增加或電池相位角θ開始波動并且Δθ0，則發(fā)出熱失控二級預(yù)警；在二級預(yù)警的基礎(chǔ)上，若阻抗絕對值|Z|的數(shù)量級增加，則發(fā)出熱失控三級預(yù)警；對于并聯(lián)電池組，并聯(lián)模組的阻抗絕對值|Z|或相位角θ超過預(yù)警閾值時，發(fā)出熱失控一級預(yù)警，若未超過則熱失控風險較低；在一級預(yù)警的基礎(chǔ)上，若電池相位角θ的斜率由正變負并且繼續(xù)減少，則發(fā)出熱失控二級預(yù)警；在二級預(yù)警的基礎(chǔ)上，若模組的阻抗絕對值|Z|的增加超過預(yù)警閾值或相位角θ的斜率由負變正并開始增加，則發(fā)出熱失控三級預(yù)警。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的基于EIS參數(shù)提取的在線電池熱失控預(yù)警方法的熱失控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：包括電池、可以提供絕熱環(huán)境的腔室、電池測試裝置、電化學(xué)阻抗譜在線監(jiān)測設(shè)備及上位機；根據(jù)所述的可以提供絕熱環(huán)境的腔室改變電池的溫度，使電池內(nèi)部熱量達到平衡狀態(tài)；根據(jù)所述的電池測試裝置對電池進行充放電，改變電池的荷電狀態(tài)；根據(jù)所述的電化學(xué)阻抗譜在線監(jiān)測設(shè)備和上位機采集和分析溫度達到穩(wěn)定時以及不同荷電狀態(tài)時電池的溫度和電化學(xué)參數(shù)變化情況；所述的可以提供絕熱環(huán)境的腔室的壁面溫度通過所述的上位機編程控制，所述腔室內(nèi)包含有監(jiān)測壁面溫度的溫度采集裝置以及監(jiān)測樣品溫度的溫度采集裝置。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱失控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述的可以提供絕熱環(huán)境的腔室為絕熱加速量熱儀，其內(nèi)設(shè)置有密封絕熱罐體。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱失控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述電化學(xué)阻抗譜在線監(jiān)測設(shè)備在電池充放電的動態(tài)工況下采集數(shù)據(jù)，通過菊花鏈連接同時采集多通道的數(shù)據(jù)，測量不同頻率下電池的阻抗實部Z’和虛部Z”，進而計算得出阻抗絕對值|Z|以及相位角θ，|Z|和θ由以下公式計算：

θ＝arctan^-1(-Z/Z')。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱失控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述的電化學(xué)阻抗譜在線監(jiān)測設(shè)備包括電池管理芯片、PC主控板及FPC從控板。