测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计及方法技术

本发明专利技术公开了测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计，包括磁力计控制系统，还包括多通道并行接收链路、多通道预极化链路、阵列式预极化线圈和阵列式检测线圈，多通道并行接收链路包括多路信号接收链路；多通道预极化链路包括多路预极化链路；阵列式预极化线圈包括多个预极化线圈；阵列式检测线圈包括多个检测线圈；待检测电池组包括多个待检测电池，本发明专利技术还公开了测量动力电池组充放电电流分布的方法，本发明专利技术可实现电池充放电电流的无损测量；提高磁场测量的精度；提高反演结果的可靠性；提高电池特性的评估效率。提高电池特性的评估效率。提高电池特性的评估效率。

【技术实现步骤摘要】
测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计及方法


[0001]本专利技术属于动力电池检测
，具体涉及测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计，还涉及测量动力电池组充放电电流分布的方法，尤其涉及应用磁共振技术测量电池充放电电流的方法。

技术介绍

[0002]截至目前，新能源汽车保有量已达300万辆以上，新能源汽车使用动力电池进行储能，从电网充满电后，它们能给汽车行驶提供清洁的电能。然而动力电池在反复充放电过程中容量会不断衰减，当可用容量衰减到80％左右时，动力电池要从新能源汽车上退役，因此动力电池退役数量将在近年内呈爆发式增长，庞大的退役量也让高效、安全的动力电池回收成为当前行业前行过程中亟待解决的问题。动力电池退役量的持续攀升，不仅给环境带来巨大的压力，也造成了巨大的资源浪费。
[0003]为缓解退役电池日趋累积带来的经济与环境压力，可通过以下两种方式措施予以处理，其一为提高电池的循环利用性能，增加电池使用寿命；其二，可充分利用电池的储能能力，对退役的动力电池进行梯级利用则为缓解与日剧增的报废电池提供了新的应用出口，如动力电池梯级应用主要集中在光伏+电力系统储能、储能式充电桩、通信基站电源等领域。对于提升电池寿命而言，则需要对电池的生产工艺进行优化，同时监测其性能差异，从而严格把控单体电池的质量，比如在单体电池化成工序阶段，同步监测充放电电流对活化过程中形成的SEI膜性能的影响，并依据检测结果制定合理的化成工序或选择成膜添加剂，从而改善SEI 膜的质量，提升电池的循环性能。另一方面，对于动力电池梯级利用，由于退役动力电池组的特性差异较大，首先需要对不同动力电池进行评估，划分出不同的等级，然后结合测评结果对特性差异较大的电池组进行拆分更换，并在此基础上对不同等级的电池进行配阻重组，由此构建不同等级的可重复利用动力电池组。目前，对于动力电池组的特性评估主要依赖于两种方式，一是利用动力电池组部分节点电压分布情况及管理系统存储历史数据进行研判，另一种是结合充放电时电池组的发热情况进行评估。前一种评估方式只能测量部分节点信息，进行粗略的判断，若要准确判断异常电池位置，则需要额外添加更多测评节点，相应地会破坏原有电池组的结构及连接方式。后一种方式受电池组温度梯度及环境温度的影响较大，需要较高的测温精度，且需滤除环境背景噪声的影响。此外，为保证测试结果的可靠性，需要对组内电池进行同步测试，相应的测温设备需具备批量测试功能，会进一步增大测试难度。
[0004]由此，为完善电池特性评价指标与方法，并提高退役电池评估效率，需发展新的测量方法，尤其是基于电池充放电电流分析的无损、批量检测技术或方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计，还提供测量动力电池组充放电电流分布的方法。
[0006]本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0007]测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计，包括磁力计控制系统，还包括多通道并行接收链路、多通道预极化链路、阵列式预极化线圈和阵列式检测线圈，
[0008]多通道并行接收链路包括多路信号接收链路；
[0009]多通道预极化链路包括多路预极化链路；
[0010]阵列式预极化线圈包括多个预极化线圈；
[0011]阵列式检测线圈包括多个检测线圈；
[0012]待检测电池组包括多个待检测电池，
[0013]每个预极化线圈和对应的检测线圈均设置在对应的待检测电池的侧部，
[0014]预极化线圈通过对应的预极化链路与磁力计控制系统连接，
[0015]检测线圈通过对应的信号接收链路与磁力计控制系统连接。
[0016]如上所述的预极化线圈与对应的检测线圈设置在对应的待检测电池的同侧，预极化线圈置于对应的检测线圈外侧，预极化线圈的中心与对应的检测线圈的中心重合且与对应的待检测电池的电解液面的垂直间距为d。
[0017]如上所述的预极化链路包括依次连接的预极化磁场信号产生模块、预极化信号同步控制开关和信号功率放大模块，预极化磁场信号产生模块与磁力计控制系统连接，预极化磁场信号产生模块通过预极化信号同步控制开关与信号功率放大模块连接，信号功率放大模块与对应的预极化线圈连接。
[0018]如上所述的信号接收链路均包括依次连接的低噪声放大器、窄带滤波器、信号调理模块，低噪声放大器与对应的检测线圈连接，信号调理模块与磁力计控制系统连接。
[0019]测量动力电池组充放电电流分布的方法，包括以下步骤：
[0020]步骤1、在待检测电池组的各个待检测电池充放电之前，在待检测电池的电解液面的垂直间距为d的检测位置布置对应的预极化线圈和检测线圈；
[0021]通过测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计测量各个待检测电池的检测位置处的背景磁场强度；
[0022]步骤2、对待检测电池进行充放电，通过测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计测量各个待检测电池的检测位置处的充放电磁场强度；
[0023]步骤3、利用背景磁场强度对充放电磁场强度进行校正，获得各个待检测电池的检测位置处的磁场强度；
[0024]步骤4、根据磁场强度与充放电电流之间的关系，获得对应的待检测电池的充放电电流大小。
[0025]在步骤1和步骤2中，通过测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计测量各个待检测电池的检测位置处的磁场强度包括以下步骤，磁场强度包括背景磁场强度和充放电磁场强度：
[0026]步骤1.1、磁力计控制系统控制预极化链路输出预极化磁场控制信号到对应的预极化线圈；
[0027]步骤1.2、磁力计控制系统控制预极化链路停止输出预极化磁场控制信号到对应的预极化线圈；
[0028]检测线圈接收共振信号并传输到对应的信号接收链路，经信号接收链路放大及波
形调理后发送至磁力计控制系统；
[0029]步骤1.3、磁力计控制系统依据接收到的各路信号接收链路放大及波形调理后的共振信号，计算共振信号频率，计算磁场强度为共振信号频率/γ。
[0030]磁场强度与充放电电流之间的关系为：
[0031][0032][0033]其中，I为充放电电流，μ0为磁导率，a、b、c分别为待检测电池的电解液区域的有效宽度、有效长度、有效厚度，d为检测线圈中心与待检测电池的电解液区域之间的间距，l1为待检测电池的电解液宽度方向的积分变量，dx为检测线圈中心在电解液区域的投影与电解液区域中心所在长度方向直线之间的间距，l2为待检测电池的电解液厚度方向的积分变量，θ1、θ2分别为检测线圈中心与待检测电池电解液区域的长度方向两个等效端点的连线与待检测电池电解液区域的长度方向之间的夹角，待检测电池电解液区域的长度方向两个等效端点为待检测电池电解液各积分区域的两个宽度边沿的中点，dy为检测线圈中心在电解液区域的投影与电解液区域中心所在宽度方向直线之间的间距。
[0034]本专利技术与现有技术相比，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计，包括磁力计控制系统，其特征在于，还包括多通道并行接收链路、多通道预极化链路、阵列式预极化线圈和阵列式检测线圈，多通道并行接收链路包括多路信号接收链路；多通道预极化链路包括多路预极化链路；阵列式预极化线圈包括多个预极化线圈；阵列式检测线圈包括多个检测线圈；待检测电池组包括多个待检测电池，每个预极化线圈和对应的检测线圈均设置在对应的待检测电池的侧部，预极化线圈通过对应的预极化链路与磁力计控制系统连接，检测线圈通过对应的信号接收链路与磁力计控制系统连接。2.根据权利要求1所述的测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计，其特征在于，所述的预极化线圈与对应的检测线圈设置在对应的待检测电池的同侧，预极化线圈置于对应的检测线圈外侧，预极化线圈的中心与对应的检测线圈的中心重合且与对应的待检测电池的电解液面的垂直间距为d。3.根据权利要求1所述的测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计，其特征在于，所述的预极化链路包括依次连接的预极化磁场信号产生模块、预极化信号同步控制开关和信号功率放大模块，预极化磁场信号产生模块与磁力计控制系统连接，预极化磁场信号产生模块通过预极化信号同步控制开关与信号功率放大模块连接，信号功率放大模块与对应的预极化线圈连接。4.根据权利要求1所述的测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计，其特征在于，所述的信号接收链路均包括依次连接的低噪声放大器、窄带滤波器、信号调理模块，低噪声放大器与对应的检测线圈连接，信号调理模块与磁力计控制系统连接。5.测量动力电池组充放电电流分布的方法，利用权利要求1所述的测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在待检测电池组的各个待检测电池充放电之前，在待检测电池的电解液面的垂直间距为d的检测位置布置对应的预极化线圈和检测线圈；通过测量动力电池组充放电电流分布的阵列式磁场计测量各个待检测电池的检测位置处的背景磁场强度；步骤2、对待检测电池进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊飞，陈黎，刘朝阳，杨春升，汪慧娟，陈方，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：