[发明专利]一种针对磷酸铁锂动力电池短期衰竭故障的诊断方法

说明书

为了解决现有针对动力锂电池故障诊断方法无法在内阻和容量变化较小的初期提取早期故障征兆的问题，本发明提供一种针对磷酸铁锂动力电池短期衰竭故障的诊断方法，利用阻抗容量相对变化率和增量分析技术，评价当前电池单体的内阻变化的程度,解析内阻变化的内因，以此为依据对锂电池发生短期衰竭故障的风险做出评估，弥补当前诊断方法无法对电池性能急剧恶化情况作出预警的问题。本发明所提供的短期衰竭故障诊断方法能够准确的识别磷酸铁锂动力电池短期衰竭故障。尤其是故障初期，电池内部结构已经发生破坏但内阻和容量变化都很低的情况下，诊断算法能准确辨析电池内阻变化的内部机理,诊断潜在的风险做出故障预警。

技术领域

本发明涉及动力锂电池故障诊断领域，具体涉及磷酸铁锂动力电池短期衰竭故障的诊断方法，对动力锂电池性能急剧变化做出提前预警。

背景技术

内阻是衡量动力电池健康状态的重要参数，它不仅能够一定程度上反应电池老化的信息，同时是影响电池内部生热的重要因素。因此领域内开展了大量关于动力锂电池内阻估算或以内阻作为电池老化或故障诊断依据的研究。动力锂电池在特定条件下性能会在短期内急剧衰竭，故障现象包括内阻剧烈上升，电压平的变化和容量迅速衰减，这种现象是导致动力锂电池失效甚至热失控的重要原因。

而目前基于内阻的诊断方法，如中国专利：申请号：CN201310341683.2，专利名称：电池单体故障诊断方法；以及中国专利：申请号：CN201710153380.6；专利名称：一种大容量电池储能系统的故障诊断方法及装置，均对电池使用中的故障诊断提供了诊断方法。

但是，以上述两篇专利文件为代表的现有技术，缺乏对电池内阻上升机理的理解和描述，无法解析导致内阻上升的根源，导致无法提取故障的早期征兆，实际应用中难以保障电池系统的安全性，局限较大。

发明内容

为了解决现有故障诊断技术中针对动力锂电池短期衰竭诊断现象无法提取故障早期征兆的问题，本发明提供一种针对磷酸铁锂动力电池短期衰竭故障的诊断方法。本发明所述的一种针对磷酸铁锂动力电池短期衰竭故障的诊断方法，利用阻抗容量相对变化率和增量分析技术，评价当前电池单体的内阻变化程度，对发生短期衰竭故障的风险做出评估，弥补当前诊断方法无法对电池性能急剧恶化作出预警的问题。

一种针对磷酸铁锂动力电池短期衰竭故障的诊断方法，其技术方案在于：包括以下步骤：

S1.记录待检测磷酸铁锂动力电池的初始增量容量曲线特征、初始容量和初始内阻；

S2.诊断开始，获得使用过程中的磷酸铁锂动力电池的当前容量和当前内阻；

S3.以磷酸铁锂动力电池的内阻容量相对衰减率α作为诊断依据，设定内阻衰减率第一预设阈值和第二预设阈值，判断电池当前内阻衰减程度，其中，第一预设阈值第二预设阈值；当内阻容量相对衰减率小于第一预设阈值时，待检测磷酸铁锂动力电池未发生老化；

当内阻容量相对衰减率大于第二预设阈值时，待检测磷酸铁锂动力电池已发生短期衰竭故障；

当内阻容量相对衰减率处于第一预设阈值与第二预设阈值之间时，提取当前增量容量曲线特征，并与S1步骤所述的初始增量容量曲线特征对比，如出现特定模式，判定待检测磷酸铁锂动力电池存在短期衰竭故障风险，否则判定待检测磷酸铁锂动力电池正常老化；

其中，所述的特定模式是指：在同一坐标系下，将初始增量容量曲线特征与当前增量容量曲线特征进行比较，当初始增量容量曲线特征中最高的两个峰值波峰①II和波峰②II在当前增量容量曲线特征中的变化趋势满足：

波峰①II幅度上升或波峰①II幅度不变，波峰②II幅度下降。

其中，磷酸铁锂动力电池的内阻容量相对衰减率α的获得方法是：