[发明专利]基于增量容量曲线峰值高度的电池内短路定量诊断方法

说明书

本发明涉及一种基于增量容量曲线峰值高度的电池内短路定量诊断方法，包括如下步骤：1)建立电池在不同老化阶段、不同内短路阻值下的增量容量曲线，作为基准增量容量曲线；2)确定不同老化阶段基准增量容量曲线中特征峰的峰值高度与电池内短路的关系，获取不同老化阶段的电池内短路阻值估计模型；3)在线获取待测电池的增量容量曲线，并确定其老化阶段；4)获取待测电池增量容量曲线中特征峰的峰值高度，并与相应老化阶段基准增量容量曲线中特征峰的峰值高度进行比较，判断是否出现内短路；5)根据对应老化阶段的电池内短路阻值估计模型计算待测电池的电池内短路阻值。与现有技术相比，本发明具有实施简便、诊断时间短、诊断准确度高等优点。

技术领域

本发明涉及储能电池技术领域，尤其是涉及一种基于增量容量曲线峰值高度的电池内短路定量诊断方法。

背景技术

近年来，锂电池由于其高比能量(功率)密度、长寿命和安全可靠等优点正逐渐成为电动汽车的主要动力源。然而锂离子电池也存在一定的潜在问题，最大的潜在问题之一即是热失控，因为锂离子电池发生热失控时会在数分钟内快速升温并出现放热连锁反应，最终导致电池冒烟、燃烧甚至爆炸。

现有的主流观点认为热失控是由于电池发生了内短路所致。为了提高电池的安全性，很多内短路诊断方法被提出，内短路检测算法可以分为以下4种类型：1)比较短时间内电压和温度的变化。在电池发生内短路末期，可以通过BMS监控电池电压异常降低和温度的异常升高来判断电池是否发生内短路。该方法主要适用于内短路发生的末期。然而这种方法没有足够的时间裕度和安全裕度来采取应对措施。2)模型参数差异法。根据短路电池与正常电池模型参数之间的差异来诊断电池是否发生内短路，但这种方法只能探测到内短路的有无无法定量对内短路进行诊断。3)电量损失法。通过计算电池长时间的漏电量可以定量诊断电池内短路，然而该方法持续时间较长，时效性较差。4)传感器直接测量。在并联电池组中，由于内短路电池持续放电，则其开路电压会逐渐降低，导致其它正常电池会向短路电池充电，在并联电池中串联电流表来监控这种充电效应也能够定量诊断电池组。然而该方法会大幅增加电池组成本，同时降低电池组的体积能量密度。5)交流阻抗法。将待测电池交流阻抗谱与正常电池交流阻抗谱进行比较，可以辨识出电池是否发生内短路，但是这种方法成本比较高，实现技术难度高，同时无法定量计算内短路阻值。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于增量容量曲线峰值高度的电池内短路定量诊断方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于增量容量曲线峰值高度的电池内短路定量诊断方法，该方法包括如下步骤：

1)离线建立电池在不同老化阶段、不同内短路阻值下的增量容量曲线，作为基准增量容量曲线；

2)离线确定不同老化阶段基准增量容量曲线中特征峰的峰值高度与电池内短路的关系，并获取不同老化阶段的电池内短路阻值估计模型；

3)在线获取待测电池的增量容量曲线，并确定其老化阶段；

4)获取待测电池增量容量曲线中特征峰的峰值高度，并与相应老化阶段基准增量容量曲线中特征峰的峰值高度进行比较，判断是否出现内短路；

5)根据对应老化阶段的电池内短路阻值估计模型计算待测电池的电池内短路阻值。

优选地，步骤1)和步骤3)中增量容量曲线通过如下方式获得：

a)获取对应电池在标准充电工况下的充电电压曲线，根据充电电压曲线获取初始增量容量曲线；

b)采用滤波算法对原始增量容量曲线进行滤波得到相应的增量容量曲线。

优选地，所述的初始增量容量曲线为电池增量容量dQ/dV与电池端电压V的关系曲线，dQ为电池容量增量，dV为对应地电池端电压增量。