[发明专利]一种锂离子电池瞬时内短路检测装置和方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池瞬时内短路检测装置和方法。该装置包括：锂离子电池组，包括串联连接的多个并联锂离子电池单元；信号滤波单元，用于过滤掉正常电压信号，保留由于瞬时内短路引起的故障电压信号；信号转换单元，用于将故障信号从模拟信号转换为数字信号；信号检测单元，用于对信号转换单元输出的数字信号进行检测，以判定对应的并联锂离子电池单元是否发生瞬时内短路。本发明的装置通过滤波器电路提升了瞬时内短路故障信号的清晰度；通过电压比较器电路实现了模拟量故障信号向数字量信号的转换，大大降低了故障信号的检测难度，从而可以以低廉的成本精确识别锂离子电池极短时间尺度的内短路。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池瞬时内短路检测装置和方法。

背景技术

近年来，锂离子电池应用规模迅速增大，但是与此同时由于内短路引起的锂离子电池安全事故频频发生。现有研究表明，锂离子电池内短路呈现明显的阶段化，当内短路演化到末期时，锂离子电池迅速发生热失控，常常由于反应时间不足导致人员、财产受损。因此，进行锂离子电池内短路的初期检测具有重要意义。

锂离子电池初期内短路诱因众多，其中发生可能性最大的是由于锂枝晶或生产环节中混入的金属杂质刺破隔膜导致正负极短路；这种情况下内短路发生后锂枝晶或金属杂质由于自身剧烈产热而快速熔化，短路瞬间结束，但是造成隔膜破孔等不可逆损坏，锂离子电池开始发生持续的微短路并向内短路末期演化。

受现有锂离子电池检测转置，即电池管理系统(Battery management system,BMS)的电压采样精度和采样速度的限制，锂离子电池最初发生瞬时内短路的电压变化信号难以被捕获；而提高BMS的采样精度和速度以至于能够检测到锂离子电池的瞬时内短路信号可行性不佳，因为这种方法的实现存在一定的硬件技术瓶颈，即便可以突破硬件技术瓶颈，也会导致BMS成本大幅增加，还会带来数据冗余度高、数据传输困难等一系列问题。因此，现有锂离子电池内短路识别技术均聚焦于利用现有BMS能够采集到的数据再基于各种模型或算法对锂离子电池发生瞬时短路后的持续微短路过程的识别，包括对锂离子电池自放电率异常、内阻异常、SOC异常、温度异常的识别。然而，BMS的测量噪声、运算能力及锂离子电池模型的精度均难以满足现有方法的可靠实施。

发明内容

本发明的实施例提供了一种锂离子电池瞬时内短路检测装置和方法，以实现有效地对锂离子电池瞬时内短路进行检测。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种锂离子电池瞬时内短路检测装置，包括：锂离子电池组、信号滤波单元、信号转换单元和信号检测单元；

所述锂离子电池组，包括串联连接的多个并联锂离子电池单元；

所述信号滤波单元，用于过滤掉并联锂离子电池单元的正常信号，保留并联锂离子电池单元的电压信号中由于瞬时内短路引起的故障信号；

所述信号转换单元，用于对所述信号滤波单元输出的故障信号进行鉴幅比较，并将故障信号从模拟信号转换为数字信号；

所述信号检测单元，用于对所述信号转换单元输出的数字信号进行检测，以判定对应的并联锂离子电池单元是否发生瞬时内短路。

优选地，所述的装置还包括：隔离供电单元和信号隔离单元；

所述的隔离供电单元，用于对所述信号转换单元提供隔离供电电源；

所述的信号隔离单元；用于对所述信号转换单元的输出进行信号隔离。

优选地，所述锂离子电池组串联了多个并联锂离子电池单元，所述并联锂离子电池单元由多个锂离子电池单体并联构成。