基于C制造技术

基于C

【技术实现步骤摘要】
基于C2H4变化速率的锂离子电池过充故障诊断方法及系统
本专利技术属于锂离子电池安全
，具体涉及基于C2H4变化速率的锂离子电池过充故障诊断方法及系统。
技术介绍
随着锂离子电池的不断推广和应用，锂离子电池的安全问题凸显出来。过充故障属于锂离子电池最严重的故障之一。锂离子电池通常成组使用，因存在电池组不一致、充电控制技术未能精确调控等问题，不可避免地会出现部分单体发生过充现象。一般地，电池发生过充，会在其负极表面发生析锂现象，对存在长期轻微过充情况，会因活性锂损失而导致电池容量过快衰减的渐变性故障，同时析锂可能诱发锂枝晶，增大隔膜刺破引发微/内短路的安全隐患。在某些极端情况下，例如发生BMS失效时，会发生电池长时间深度过充可能，导致电池温度持续升高，触发如SEI膜分解、电解液分解、隔膜熔融、电解液分解、正极材料分解等一系列放热副反应，最终引发电池内短路、热失控等突发性故障。因此，设计出适用于锂离子电池过充故障的诊断方法尤为重要。锂离子电池内部由活性材料组成的，当发生过充故障时，活性材料开始相互反应，挥发出C2H4气体。因此，可以利用C2H4气体的变化行为对锂离子电池进行过充故障诊断。目前针对利用气体信号实现过充故障诊断的研究相对匮乏。郑洁民，雷占秀，张世洋等在2020年授权的专利技术专利《一种电动汽车动力电池箱漏液控制系统及控制方法》(专利号CN107959066B)提到利用电压和温度信号反应气体信号，再利用气体信号的变化率进行过充故障诊断，但该专利技术未提出利用何种气体信号，同时信号繁琐的转变过程使得该专利技术复杂性极高。王建军，田雷雷，饶睦敏等在2018年公开的《一种检测电池箱内电池是否过充的装置及方法》(专利号CN107732334A)提到通过探测EC、DMC或/及EMC实现过充诊断，但结合当前商业气体传感器技术情况，尚无能够准确区分EC、DMC或/及EMC的气体传感器。总体而言，利用气体信号进一步设计出可靠性高、原理简单、便于实现和容易推广的过充故障诊断方法仍是锂离子电池安全保障的重要工作。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种用于执行上述锂离子电池过充故障诊断方法的系统，包括上位机、C2H4气体传感器，锂离子电池、实际运行负载以及CAN总线。本专利技术采用如下的技术方案：步骤1：设置C2H4气体浓度阈值S、采集时间间隔△t和采样频率f，并通过过充模拟根据计算的C2H4气体浓度变化率设定C2H4气体浓度阈值S；步骤2：使用C2H4气体传感器实时监测过充锂离子电池释放的C2H4气体的浓度值ck，当C2H4气体浓度值ck满足连续b+1个采样点均大于阈值S，即[ck,ck+1...,ck+b]＞S时，进入步骤3，否则重复步骤2；步骤3：根据步骤2所得的C2H4气体浓度值，计算时间间隔△t内待检测锂离子电池的C2H4气体浓度变化率k；步骤4：比较步骤3中C2H4气体浓度变化率k与相应阈值K的关系，当k>K时，随即发出故障信号，并返回步骤2继续监测。所述步骤1包括以下内容：步骤101：先以3A恒电流、0.5C放电倍率对锂离子电池进行充电，直至实验锂电子电池电压达到3.65V；步骤102：以恒电压即3.65V对该锂离子电池进行充电，直到锂离子电池的截止电流低于60mA且其放电倍率小于0.01C；步骤103：将锂离子电池静置1小时以上；步骤104：以恒电流n1倍的电流、恒电压n2倍的电压以及以充电时放电倍率n3倍的放电倍率继续对锂离子电池充电0.5到1小时以完成对锂离子电池的过充模拟。在本实施例中，n1为4，n2为1.75，n3为4，充电时间为1小时；步骤105：使用C2H4气体监测系统对实验锂离子电池的C2H4气体浓度值Ck进行检测；当C2H4气体浓度值Ck满足连续b+1个采样点均大于阈值S，即[Ck,Ck+1...,Ck+b]＞S时，进入步骤106，否则重复步骤105；步骤106：计算C2H4气体浓度在△t内的气体浓度变化率kdc；步骤107：重复步骤101-106，对Dc个相同型号的锂离子电池进行过充模拟并计算它们的气体浓度变化率，取小于所有锂离子电池气体浓度变化率的最大正整数为C2H4气体浓度变化率阈值K。步骤102中的n4为60mA，n5为0.01C。步骤104中的n1为4，n2为1.75，n3为4，t1为[0.5,1]。C2H4浓度阈值S取为0ppm，C2H4气体浓度变化率阈值K取为5ppm/s，△t取为1s，采样频率f取为10Hz。在步骤2中，b的值为2。在步骤3中，通过以下公式计算C2H4气体浓度的变化率：其中，ck+n+b为ck+b后第n个C2H4气体浓度，n＝△t×f。本专利技术还公开了基于锂离子电池过充故障诊断方法的锂离子电池过充故障诊断系统，包括上位机、C2H4气体传感器，锂离子电池、实际运行负载以及CAN总线：C2H4气体传感器布置在温控箱内对C2H4气体情况进行监测；上位机与C2H4气体传感器相连，用于气体浓度值的存储和处理，同时显示本专利技术方法的过充故障诊断判定结果；C2H4气体传感器与实际运行负载以及锂电子电池相连，用于实时监测C2H4气体的浓度值；锂离子电池和实际运行负载相连用以模拟锂离子电池工作情况；CAN总线连接上位机与C2H4气体用于数据传输。本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，原理简单，便于实现，易于推广的特点，能够可靠地诊断锂离子电池的过充故障，为过充故障的防护和进一步干预提供良好基础，能够有效地避免因过充故障导致的锂离子电池安全事故。附图说明图1是锂离子电池过充故障诊断方法的系统图；图2是锂离子电池过充故障诊断方法的流程框图；图3是过充故障下C2H4气体浓度的变化趋势图。具体实施方式下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。图1示出本专利技术所提供的用于执行上述锂离子电池过充故障诊断方法的系统图，包括上位机、C2H4气体传感器，锂离子电池、实际运行负载以及CAN总线。其中，C2H4气体传感器布置在温控箱内对C2H4气体情况进行监测。上位机与C2H4气体传感器相连，上位机用于气体浓度值的存储和处理，同时显示本专利技术方法的过充故障诊断判定结果；C2H4气体传感器用于实时监测C2H4气体的浓度值，C2H4气体传感器与实际运行负载以及锂电子电池相连；锂离子电池和实际运行负载被放置于温控箱内模拟锂离子电池工作情况；实际运行负载为用电设备，在本专利技术中使用电阻充当负载；CAN总线用于连接C2H4气体传感器与上位机，实现数据传输。本专利技术的锂离子电池过充故障诊断方法的流程框图如图2所示，包括以下步骤：步骤1：设置C2H4气体浓度阈值S、采集时间间隔△t和采样频率f，并通过过充模拟根据计算的C2H4气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于C

【技术特征摘要】
1.基于C2H4气体变化速率的锂离子电池过充故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：设置C2H4气体浓度阈值S、采集时间间隔△t和采样频率f，并通过过充模拟根据计算的C2H4气体浓度变化率设定C2H4气体浓度阈值S；
步骤2：使用C2H4气体传感器实时监测过充锂离子电池释放的C2H4气体的浓度值ck，当C2H4气体浓度值ck满足连续b+1个采样点均大于阈值S，即[ck,ck+1...,ck+b]＞S时，进入步骤3，否则重复步骤2；
步骤3：根据步骤2所得的C2H4气体浓度值，计算时间间隔△t内待检测锂离子电池的C2H4气体浓度变化率k；
步骤4：比较步骤3中C2H4气体浓度变化率k与相应阈值K的关系，当k>K时，随即发出故障信号，并返回步骤2继续监测。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池过充故障诊断方法，其特征在于：
所述步骤1包括以下内容：
步骤101：先以3A恒电流、0.5C放电倍率对锂离子电池进行充电，直至实验锂电子电池电压达到3.65V；
步骤102：以恒电压即3.65V对该锂离子电池进行充电，直到锂离子电池的截止电流低于60mA且其放电倍率小于0.01C；
步骤103：将锂离子电池静置1小时以上；
步骤104：以恒电流n1倍的电流、恒电压n2倍的电压以及以充电时放电倍率n3倍的放电倍率继续对锂离子电池充电0.5到1小时以完成对锂离子电池的过充模拟。在本实施例中，n1为4，n2为1.75，n3为4，充电时间为1小时；
步骤105：使用C2H4气体监测系统对实验锂离子电池的C2H4气体浓度值Ck进行检测；当C2H4气体浓度值Ck满足连续b+1个采样点均大于阈值S，即[Ck,Ck+1...,Ck+b]＞S时，进入步骤106，否则重复步骤105；
步骤106：计算C2H4气体浓度在△t内的气体浓度变化率kdc；
步骤107：重复步骤101-106，对Dc个相...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏伟栋，李晨，姜兵，马宏忠，杨启帆，齐飞，许洪华，高沁，刘淳，刘宝稳，彭晓晗，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司南京供电分公司，河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32