一种基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法技术

本发明专利技术涉及一种基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法，包括以下步骤：1)对电池进行不同程度的过充电，并获取电池对应的过充电程度值；2)获取不同程度过充电后的电池对应的弛豫电压随时间变化的曲线；3)对不同程度过充电的电池的弛豫电压曲线进行微分计算得到差分电压随时间变化的曲线；4)获取差分电压随时间变化的曲线中的第一个谷值对应的时间；5)拟合得到电池过充电程度值与第一个谷值时间的关系；6)获取待检测电池的差分电压曲线对应的第一个谷值时间，结合步骤5)中的关系对电池过充电程度进行诊断。与现有技术相比，本发明专利技术具有简单有效等优点。明具有简单有效等优点。明具有简单有效等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法


[0001]本专利技术涉及动力电池
，尤其是涉及一种基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法。

技术介绍

[0002]能源危机、环境污染和汽车产业升级推动着电动汽车的飞速发展。电动汽车的诞生为绿色经济的发展做出重要的贡献。当前，电动汽车的动力源主要来源于储能系统。其中锂离子电池以其高能量密度，长循环寿命成为当前应用最为广泛的储能系统。但是在实际使用过程中，存在电池管理系统失效，充电机故障等问题，导致电池出现过充电的情况。轻微的过充电会损害电池的寿命，缩减电池的容量。严重的过充电为引起电池热失控事故，并且产生大量的有毒烟气，威胁着生命财产的安全。
[0003]当前，针对电池过充电问题，主要是研究电池过充电给电池所造成的影响以及带来的危害，电池在经历过充电后容量和安全性均降低的主要原因在于电池过充电后电池内部产生析锂以及阴极结构的坍塌和过渡金属的溶解。如果能够及时的诊断出电池过充电的程度，便能够采取相应的措施缓解甚至阻止灾难事故的产生。然而，到目前为止没有良好的诊断电池过充电的检测方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术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弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法，包括以下步骤：
[0007]1)对电池进行不同程度的过充电，并获取电池对应的过充电程度值；
[0008]2)获取不同程度过充电后的电池对应的弛豫电压随时间变化的曲线；
[0009]3)对不同程度过充电的电池的弛豫电压曲线进行微分计算得到差分电压随时间变化的曲线；
[0010]4)获取差分电压随时间变化的曲线中的第一个谷值对应的时间；
[0011]5)拟合得到电池过充电程度值与第一个谷值时间的关系；
[0012]6)获取待检测电池的差分电压曲线对应的第一个谷值时间，结合步骤5)中的关系对电池过充电程度进行诊断。
[0013]所述的步骤1)具体为对同一批次条件相同的电池进行不同程度的过充电。
[0014]所述的过充电范围为100
‑
120％。
[0015]所述的步骤1)中，采用恒流充电的方式对电池过充电。
[0016]所述的步骤2)中，弛豫电压V具体为电池在过充电停止后静置时的开路电压。
[0017]所述的步骤3)中，差分电压具体为弛豫电压对时间求微分所得到的电压随时间的变化率。
[0018]所述的差分电压的表达式为：
[0019][0020]其中，V为电池的弛豫电压，t为时间，V
n+1
为n+1时刻电池的弛豫电压，V
n
为n时刻电池的弛豫电压，Δt为n+1时刻与n时刻的时间差。
[0021]所述的步骤4)中，差分电压曲线对应的第一个谷值时间具体为差分电压第一次出现极小值时对应的时间。
[0022]所述的步骤5)中，电池过充电程度值与第一个谷值时间之间满足线性关系。
[0023]所述的步骤6)中，利用电池过放电程度值与差分电压第一个谷值时间的线性关系，通过差分曲线上第一个谷值对应的时间获取对应的过放电程度值，完成诊断。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0025]锂离子电池在充电过程中，锂离子从电池阳极迁移到电池阴极，然而，由于阳极中锂离子嵌入到阳极中的速度有限，多余的锂离子会在阳极表面析出，当电池过充电结束时，析出在阳极表面上的可逆锂会重新嵌入到阳极中，这会导致电池的电压出现波动，也就是弛豫电压微分曲线(差分电压)出现拐点的原因，差分电压曲线中极小值对应可逆锂的完全消耗，本专利技术通过借鉴现有在低温条件下利用弛豫电压曲线对析锂的检测方式，创造性的发现，电池在过充电不同程度后，电池的弛豫电压微分曲线的拐点对应时间与电池的过充程度存在良好的线性关系，因此，本专利技术提出了基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法，该方法利用该线性关系，只需获得电池的充电结束后静置时的弛豫电压后，再经过简单的运算处理，便可以检测出电池过充电的程度，从而实现对电池过充电程度的诊断，简单有效。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的总体流程框图。
[0027]图2为电池不同程度过充电后的弛豫电压曲线。
[0028]图3为电池不同程度过充电的差分曲线。
[0029]图4为不同程度过充电与谷值时间关系。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0031]本专利技术提供一种基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法，包括以下步骤：
[0032]1)采用恒流充电的方式对同一批次条件相同的电池进行不同程度的过充电；
[0033]2)获取电池在不同程度过充电后的弛豫电压，即电池在过充电停止后静置时的开路电压；
[0034]3)对不同程度过充电的电池的弛豫电压进行微分计算得到差分电压，该差分电压指的是将弛豫电压对时间求微分所得到的电压随时间的变化率则有：
[0035][0036]其中，V为电池的弛豫电压，t为时间，V
n+1
为n+1时刻电池的弛豫电压，V
n
为n时刻电池的弛豫电压，Δt为n+1时刻与n时刻的时间差；
[0037]4)获取差分电压的第一个谷值对应的时间，即差分电压第一次出现极小值时对应的时间；
[0038]5)建立电池过充电程度与第一个谷值时间的关系，电池过放电程度与差分电压的第一个谷值对应的时间之间满足线性关系；
[0039]6)通过获取差分电压的第一个谷值时间对电池过充电程度进行诊断，具体为：
[0040]利用电池过放电程度与差分电压第一个谷值时间的线性关系，通过检测弛豫电压的微分曲线，即差分曲线，的第一个谷值对应的时间，判断电池过充电的程度。
[0041]实施例
[0042]本专利技术实施例中的具体实施流程如图1所示，实验对象是18650型锂离子电池，实际容量为3400mAh，测试是在充放电测试台架上进行，具体步骤如下：
[0043]在电池充满电状态下，采用标准的0.5C恒流充电方式，分别将锂离子电池过充电170mAh、340mAh、510mAh，即分别将电池过充电至荷电状态(SOC)105％、110％、115％；
[0044]待过充电结束时，获取电池在不同程度过充电之后的弛豫电压，如图2所示，对获取的电池的弛豫电压进行差分处理，所得到的差分电压曲线如图3所示；
[0045]在图3中，分别获取不同程度过充之后的电池的差分曲线的第一个谷值对应的时间，分别为2926.57s、2397.74s、1761.21s；
[0046]将电池的过充电程度与差分电压曲线第一个谷值对应时间进行分析拟合，发现两者之间具有非常良好的线性关系，因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对电池进行不同程度的过充电，并获取电池对应的过充电程度值；2)获取不同程度过充电后的电池对应的弛豫电压随时间变化的曲线；3)对不同程度过充电的电池的弛豫电压曲线进行微分计算得到差分电压随时间变化的曲线；4)获取差分电压随时间变化的曲线中的第一个谷值对应的时间；5)拟合得到电池过充电程度值与第一个谷值时间的关系；6)获取待检测电池的差分电压曲线对应的第一个谷值时间，结合步骤5)中的关系对电池过充电程度进行诊断。2.根据权利要求1所述的一种基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法，其特征在于，所述的步骤1)具体为对同一批次条件相同的电池进行不同程度的过充电。3.根据权利要求2所述的一种基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法，其特征在于，所述的过充电范围为100
‑
120％。4.根据权利要求1所述的一种基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法，其特征在于，所述的步骤1)中，采用恒流充电的方式对电池过充电。5.根据权利要求1所述的一种基于弛豫电压曲线的电池过充电程度的诊断方法，其特征在于，所述的步骤2)中，弛豫电压V具体为电池在过充电停...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏学哲，张广续，戴海峰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：