[发明专利]一种基于电压和温度特性的锂电池安全度估算方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于电压和温度特性的锂电池安全度估算方法及装置，属于电池安全性领域。本发明针对现有技术不能对电池的安全性进行量化估算和显示的问题。本发明根据电池的标准工作电压、电压阈值和所述电池电压采集值得到电池的电压安全系数S_U；根据电池的标准工作温度、温度阈值和所述电池温度采集值得到电池的温度安全系数S_T；根据S_S＝ω₁*S_U+ω₂*S_T估算电池安全度；本发明能够直观的估算并实时显示电池的安全程度，解决了锂动力电池安全性判断的难题。

技术领域

本发明涉及电池安全度判断领域，特别是涉及一种基于电压和温度特性的锂电池安全度估算方法及装置。

背景技术

随着全球市场电动汽车商品化步伐的日益加快，对高功率和高能量动力电池需求迅速增加，而电池的安全性也越来越受到人们的关注。尤其是近几年，锂电池自燃、爆炸等事故的新闻时有发生，锂电池的安全性愈发受到重视。目前，我国锂电池在技术研发层面尚处于初始阶段，在安全性方面依旧存在诸多问题。

锂离子电池是一个复杂的电化学系统，电池的失效机理复杂，其失效模式受诸多因素影响，比如所处的环境温度、放电深度、充放电电流等。虽然电池的状态参数如电压、电流、温度等可以实时测量，其内阻、容量、SOC等参数也可以通过实测参数经过计算得到，但是电池的安全性无法测量，且是一个受多因素影响的随时变化的量，安全性的保障也是电池系统正常应用的前提条件。电池安全性量化问题也成了当前电池应用研究和安全性研究的一个重点和难点。国内学者在电池安全性量化研究方面目前较少，主要集中在针对电池故障诊断方法方面。故障诊断只是在电池出现故障之后，才对故障问题作出判断，它并不能预防电池故障的发生。实际上，电池故障的行成是一个逐渐变化的过程，如能在电池使用过程中对其进行安全性评估，给出量化指标，这对于预防电池事故发生、保障使用者生命安全具有重要作用。如何做到实时准确的安全估算，一直是锂离子动力电池组设计过程中存在的一个瓶颈性难题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于电压和温度特性的锂电池安全度估算方法及装置，能够直观的估算并实时显示电池的安全程度，解决了锂动力电池安全性判断的难题。

电池的安全性指电池在使用过程中不燃烧、不爆炸、不产生有毒有害气体、不会对使用者造成伤害，定量地描述其在使用过程中的安全程度称为电池安全度。

电池在使用和储存过程中，需要电池的温度和电压在一个安全区域内工作，当电池的使用温度或电压在所述安全区域外时，此时电池处于极度危险状态，极易发生事故，因此本发明定义电池的电压安全边界和温度的安全边界，在所述安全边界内定义电池安全度和对电池安全度进行估算，当电池使用过程中的电压和温度距离其相应的安全边界越远时，电池的安全性越高，即电池的安全度越高，反之电池的工作状态越危险，即电池的安全度越低。

本发明一方面提供了一种基于电压和温度特性的锂电池安全度估算方法，包括如下步骤：

实时采集电池电压和电池温度，并将采集的电池电压和电池温度信息进行预处理，得到时间间隔下的电池电压采集值和电池温度采集值；

根据电池的标准工作电压、电压阈值和所述电池电压采集值得到电池的电压安全系数S_U；

根据电池的标准工作温度、温度阈值和所述电池温度采集值得到电池的温度安全系数S_T；

根据S_S＝ω₁*S_U+ω₂*S_T估算电池安全度，其中，S_S为电池的安全度，ω₁和ω₂分别为电池电压的权重系数和电池温度的权重系数。