一种锂离子电池在线安全预警方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池在线安全预警方法，所述方法包括以下步骤：确定锂离子电池冲击条件；确定电池电压变化阈值；电池的在线安全预警。所述方法通过截取一定周期内电流或功率冲击条件下锂离子电池电压变化值的大小，并将此数值进行横向与纵向比对，可以分离出具有安全隐患的电池单体，从而实现锂离子电池的在线安全预警。其中，横向比对是在不同的单体电池之间进行，纵向比对则是对各个单体电池本身进行不同运行时间节点之间的数值比较。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种电池在线安全预警方法，更具体涉及一种锂离子电池在线安全预警方法。
技术介绍
：风能、太阳能等清洁的可再生能源已得到广泛应用,但由于其间歇性及不连续性，需要应用储能技术来提高能源供应的连续性和稳定性。锂离子电池因具有能量密度高、功率特性好、循环寿命长、环境适应性好、无记忆效应等优点，在储能领域表现出很大的应用潜力。但锂离子电池毕竟是一个能量载体，在使用过程中，由于使用不当(过充电、过放电、短路等)或者严苛的使用条件(高温、低温、大电流、高功率)，都可能引发电池的热失控，造成安全事故，因此，锂离子电池在使用过程中，必须采取一定的措施，来预防可能发生的安全事故。目前，针对锂离子电池在电动汽车或储能上应用时可能发生的安全隐患，采用的预防措施主要是以下两个方面：(1)每个电池组都加装电池管理系统，及时采集电池的电压、电流、温度等数据，并限制电池的电压范围、最高使用温度、最大使用电流(功率)，当电池的参数超出限制范围时，则立即停止电池工作；(2)把电池组从电动汽车或者储能系统中拆下来，定期对电池组进行维护，测量电池的容量、电压、内阻、温度等参数，对性能异常、具有高安全隐患的电池进行更换。这些方法在一定程度上降低了锂离子电池的使用风险，但由于电池的安全事故通常是由内向外的，即电池内部出现问题，引起电池的热失控，而目前所采取的安全措施不能很好的反映电池内部的情况，也就不能很好的预测电池可能的安全隐患；同时电池的安全事故绝大部分都是发生在使用过程中，这种定期的检测维护不能有效的预防电池安全事故的发生。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种锂离子电池在线安全预警方法，该方法可分离出具有安全隐患的电池。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种锂离子电池在线安全预警方法，所述方法包括以下步骤：(1)确定锂离子电池冲击条件；(2)确定电池电压变化阈值；(3)电池的在线安全预警。本专利技术提供的一种锂离子电池在线安全预警方法，所述步骤(1)中的条件确定过程为：以若干同一类型和同一型号的电池为电池样本；将所述电池样本与充放电检测仪连接进行充放电测试；当电池容量衰减时，进行冲击试验。本专利技术提供的一种锂离子电池在线安全预警方法，所述充放电测试在25℃的环境中，以电流为1/3电池标准容量或以功率为1/3电池额定功率对电池样本进行测试。本专利技术提供的另一优选的一种锂离子电池在线安全预警方法，所述电容容量衰减为5％、10％、15％、20％、25％和30％时，进行冲击试验。本专利技术提供的再一优选的一种锂离子电池在线安全预警方法，所述冲击试验包括以下步骤：将电池样本静置10秒；以电流为1/3电池标准容量或以功率为1/3电池额定功率对所述电池样本进行充电或者放电30秒；以电流为0.5-1.5电池标准容量或以功率为0.5-1.5电池额定功率对所述电池样本进行充电或者放电10秒；将电池样本静置10秒。本专利技术提供的又一优选的一种锂离子电池在线安全预警方法，记录所述电池样本在冲击试验中的电压变化；并根据电压的变化情况，确定适用于不同容量衰减率的电池的冲击条件。本专利技术提供的又一优选的一种锂离子电池在线安全预警方法，所述电池样本的电压采样间隔不高于1秒。本专利技术提供的又一优选的一种锂离子电池在线安全预警方法，所述步骤(2)的阈值包括：对不同容量衰减率的电池样品进行冲击试验，确定安全隐患电池的电压变化值范围和对同样容量衰减率的电池样品进行冲击试验，确定正常的电池电压变化范围。本专利技术提供的又一优选的一种锂离子电池在线安全预警方法，所述电压变化范围通过统计所述电池样本在冲击试验下的电压变化情况确定。本专利技术提供的又一优选的一种锂离子电池在线安全预警方法，所述步骤(3)中的预警通过电池监控系统实现；所述电池监控系统包括电池监测系统、数据存储系统和电池系统控制系统；所述电池监测系统采集测量电池运行过程中的电压、电流和温度参量；所述数据存储系统是将测量到的电池参量存储并进行数据分析；所属电池系统控制系统是根据电池数据分析的结果，对电池系统下达相应的指令，以实现电池系统的控制。对电池的电压变化做横向比对和纵向比对；所述横向比对是在同一次冲击时，不同容量衰减率的电池电压变化情况，对于电压变化高于平均变化电压1.5倍的电池，则认为其安全隐患，应立即停止使用；所述纵向比对时同一容量衰减率的电池在不同次冲击时，电池电压变化情况的比对，当发现电池在某次冲击中，电压变化高于前10次冲击时平均电压变化1.5倍时，则认为该电池具有较高的安全隐患，应立即停止使用。和最接近的现有技术比，本专利技术提供技术方案具有以下优异效果1、本专利技术的方法通过锂离子电池电压的横向比对和纵向比对，就可分离出具有安全隐患的电池；2、本专利技术的方法简便易行；3、本专利技术的方法对锂离子电池运行中的电压变化及时进行分析，并根据分析结果做出判断，实现了电池的在线安全预警；4、本专利技术的方法的预警更为准确和高效；5、本专利技术的方法能更好的预防可能发生的安全事故。附图说明图1为本专利技术的方法的电流冲击示意图；图2为本专利技术的方法的功率冲击示意图。具体实施方式下面结合实施例对专利技术作进一步的详细说明。实施例1：如图1-2所示，本例的专利技术提供的一种锂离子电池在线安全预警方法，锂离子电池在运行过程中，主要是采集电池的电压、电流和温度。温度测量的是电池表面的温度，不能准确的反映电池的内部情况。电池的电压有两种情况，一是电池在静置状态的电压，一是电池在运行中的电压及其变化情况，静置状态下的电压能提供的信息量很少，但运行过程中的电压及其变化能提供的信息量则较多，能同时反映电池的容量和内阻。在一定的时间周期内，锂离子电池的电压变化值随着加载在电池上的电流或功率的大小而变化，并且，随着锂离子电池的容量衰减，电池的内阻逐渐增大，在同等条件下，电压变化值也会随着衰减程度的不同而变化。而电压变化值的大小可以反映电池的安全状态。在锂离子电池运行过程中，既存在较为温和的电流或功率条件，也存在较大的电流或功率的冲击条件，通过截取一定周期内电流或功率冲击条件下电池电压变化值的大小，并将此数值进行横向与纵向比对，可以分离出具有安全隐患的电池单体，从而实现在线安全预警。其中，横向比对是在不同的单体电池之间进行，纵向比对则是对各个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池在线安全预警方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：(1)确定锂离子电池冲击条件；(2)确定电池电压变化阈值；(3)电池的在线安全预警。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池在线安全预警方法，其特征在于：所述方法包括以下步
骤：
(1)确定锂离子电池冲击条件；
(2)确定电池电压变化阈值；
(3)电池的在线安全预警。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池在线安全预警方法，其特征在于：
所述步骤(1)中的条件确定过程为：
以若干同一类型和同一型号的电池为电池样本；
将所述电池样本与充放电检测仪连接进行充放电测试；
当电池容量衰减时，进行冲击试验。
3.如权利要求2所述的一种锂离子电池在线安全预警方法，其特征在于：
所述充放电测试在25℃的环境中，以电流为1/3电池标准容量或以功率为1/3
电池额定功率对电池样本进行测试。
4.如权利要求3所述的一种锂离子电池在线安全预警方法，其特征在于：
所述电容容量衰减为5％、10％、15％、20％、25％和30％时，进行冲击试验。
5.如权利要求2-4任意一项所述的一种锂离子电池在线安全预警方法，其
特征在于：所述冲击试验包括以下步骤：
将电池样本静置10秒；
以电流为1/3电池标准容量或以功率为1/3电池额定功率对所述电池样本
进行充电或者放电30秒；
以电流为0.5-1.5电池标准容量或以功率为0.5-1.5电池额定功率对所述
电池样本进行充电或者放电10秒；
将电池样本静置10秒。
6.如权利要求5所述的一种锂离子电池在线安全预警方法，其特征在于：
记录所述电池样本在冲击试验中的电压变化；并根据电压的变化情况，确定适
用于不同容量衰减率的电池的冲击条件。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘家亮，范茂松，官亦标，王绥军，傅凯，金翼，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11