申请/专利权人：中国石油大学(华东)

申请日：2023-03-13

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN117388725B

主分类号：G01R31/385

分类号：G01R31/385;G01R31/367;G01L5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2024.01.30#实质审查的生效;2024.01.12#公开

摘要：发明名称一种基于锂离子电池膨胀力的早期异常预警方法摘要本发明公开了一种基于锂离子电池膨胀力的早期异常预警方法，属于储能电池安全技术领域，所述方法包括以下步骤：确定锂离子电池的异常条件过充、过放以及热失控等；确定电池膨胀力变化阈值以及膨胀力变化率；电池的安全预警策略。所述基于锂离子电池膨胀力的早期异常预警系统包括膨胀力采集装置、主控单元、报警装置和消防装置，膨胀力采集装置检测电池膨胀力参数发送到主控单元，主控单元根据锂离子电池安全预警策略控制报警装置和消防装置工作。

主权项：1.一种基于锂离子电池膨胀力的早期异常预警方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：选取锂离子电池进行充放电循环，并引入过充电、过放电、热失控异常状态；S2：使用力学传感器对S1中的异常状态进行监测，包括：电池正常循环状态下的膨胀力上限与下限分别为Fup，Flow，充放电过程中的膨胀力最大变化率设置为过充电过程中的膨胀力最大变化率设置为过放电过程中的膨胀力变化率为0为阈值，即热失控起始温度时的膨胀力设置为FTR，膨胀力变化率设置为电池热失控期间的排气行为对应膨胀力变化率为0；S3：所述力学传感器采集膨胀力信号到主控单元，主控单元通过报警策略控制报警与消防系统对早期异常进行排除；步骤S2包含以下子步骤：S21：数据测量，将电池进行S12中的实验前预装力学传感器，传感器连接数据采集设备，然后对电池进行S12中的实验，得到连续的膨胀力数据；S22：数据处理，将S21中得到的初始膨胀力数据进行修正，排除干扰信号；S23：阈值确定，电池正常循环状态下的膨胀力上限与下限分别为Fup，Flow，充放电过程中的膨胀力最大变化率设置为过充电过程中的膨胀力最大变化率设置为过放电过程中的膨胀力变化率为0为阈值，即热失控起始温度时的膨胀力设置为FTR，膨胀力变化率设置为热失控过程中锂离子电池的排气行为对应的膨胀力变化率为0设置为阈值；其中，膨胀力求导可以简化为 其中Fn+1，Fn分别代表第n+1次，第n次的采样，Δt表示采样间隔，由于对膨胀力的变化率是依据采样频率来进行计算的，因此当膨胀力的变化率阈值设置为零点时，即可能会出现零点丢失的问题，因此，通过零点定理ExistenceTheoremofZeroPoints在零点处的判断引入新的判断公式： 所述主控单元判断锂离子电池的工作状态，启动对应的预警、消防措施，具体包括：当Flow＜F＜Fup，则电池单体为正常工作状态；当Fup＜F＜＜FTR且时，表明电池出现了过充电，报警单元发出过充电报警信号，启动一级预警；当时，表明电池进入了严重过充电状态，有发生热失控的风险，启动二级预警；当F＜Flow时，说明电池发生了过放电现象，启动一级预警；当通过公式P，判断在采样时间t，t+1内存在零点，则说明电池发生了严重的过放电现象，启动二级预警，并且由于严重过放电导致电池寿命容量减少，因此需要更换新的电池模组；当F＞Fup且表明电池产生了局部严重过热，发出三级预警；当F＞FTR时，表明电池温度达到了热失控的起始温度；当通过公式P，判断在采样时间t，t+1内不存在零点时，说明电池温度正在持续上升，内部副反应已经发生，启动四级预警；当通过公式P，判断在采样时间t，t+1内存在零点时，表明电池已经发生了排气现象，热失控已经产生，启动五级预警；所述一级预警、二级预警、三级预警、四级预警、五级预警均通过报警指示灯闪烁发出，所述四、五级预警时，蜂鸣器响；所述一级消防措施为：对电池单体进行断电，进行检修；所述二级消防措施为：电池模组断电，排除故障，更换故障电池；所述三级消防措施为：启动风机散热，对整个模组进行快速冷却降温；所述四级消防措施为：风机持续工作降温，向故障电池单体喷射阻燃剂；所述五级消防措施为：灭火剂喷管向电池单体喷射灭火剂。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国石油大学(华东) 一种基于锂离子电池膨胀力的早期异常预警方法

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