中国科学技术大学毛磊获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学技术大学申请的专利一种基于弛豫过程的锂离子电池内短路故障诊断方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115932611B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211234609.6,技术领域涉及:G01R31/3835;该发明授权一种基于弛豫过程的锂离子电池内短路故障诊断方法是由毛磊;余昆;章恒设计研发完成,并于2022-10-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于弛豫过程的锂离子电池内短路故障诊断方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种基于弛豫过程的锂离子电池内短路故障诊断方法,其为一种基于弛豫电压曲线的内短路故障预警方法,该方法探究了内短路电阻与弛豫过程中压降的关联性。通过比较内短路故障电池与正常电池在弛豫过程中的电压,来判断被测电池是否发生内短路故障,并可计算内短路电阻大小以判断故障的严重程度。该方法计算复杂度低,便于在嵌入式电池管理系统中实现,为简单高效的内短路故障预警提供了新思路。
本发明授权一种基于弛豫过程的锂离子电池内短路故障诊断方法在权利要求书中公布了:1.一种基于弛豫过程的锂离子电池内短路故障诊断方法,其特征在于:通过比较内短路的故障电池与正常电池在弛豫过程中的电压,来判断被测电池是否发生内短路故障,并计算短路电阻大小以判断故障的严重程度,具体包括如下步骤: 步骤1、建立极化与弛豫的关联:所述极化的大小表示为过电位,过电位随电流强度的增大而增大;所述弛豫是极化的逆过程,即电池结束充放电后,电池回到平衡电位的过程;电池一旦发生内部短路,短路电流消耗电能,电池荷电状态SOC降低,引起电池电压下降;通过分析电池放电后的电压响应来识别ISC故障; 步骤2、分析内部短路故障电池的弛豫过程: 内部短路故障电池的弛豫过程和损耗过程均影响电池停止工作后的电压,弛豫过程和损耗过程的影响是相互独立的;在内部短路故障电池放电后,对内部短路故障电池的弛豫电压VFR和损耗电压VD求和,得到内部短路故障电池的电压响应VSC,如式1所示: VSC=VFR+VD1 式1中的损耗电压VD与短路电阻有关,用于评估电池的内部短路故障水平;短路电阻值减小,短路电流增大,荷电状态进一步减小,使得损耗电压VD增加; 基于式1,损耗电压VD通过内部短路故障电池的电压响应VSC和弛豫电压VFR计算得到,其中内部短路故障电池的电压响应VSC直接通过测量内部短路故障电池电压得到;将式1的弛豫电压VFR替换为正常电池的弛豫电压VNR以评估内部短路故障水平,如式2所示: VSC=VNR+VD2 步骤3、获得正常电池的弛豫电压VNR:在一定的电流区间内,电池的过电位与电流线性相关,即弛豫电压大小与电流线性相关; 步骤4、计算短路电阻: 在损耗过程中,用式3计算短路电阻损耗的电量: W=UIt3 其中,W是损耗的电能,U和I分别是电池电压和流经短路电阻的电流,t是电池停止工作后的静置时间;为了评估电池ISC程度,将电池停止工作前的放电截止电压设为恒定值,即电池电压U是定值;设定电池停止工作后的静置时间t为定值,通过式3计算在电池停止工作后相同时间内损耗的电能; 对于不同内部短路程度的短路电阻r1,r2,流经短路电阻回路的电流和损耗电能按如下表达: 其中,r2=kr1,下标1和2代表不同的内部短路程度,k是常数,用来表示不同ISC程度下内短路电阻的数值关系,I1和I2分别表示不同ISC程度下流经短路内阻的电流,W1和W2分别表示不同ISC程度短路内阻消耗的电量; 从式4中得出损耗电能与短路电阻的乘积是一个定值,在此处被定义为C0,即: W2r2=W1r1=C05 基于式5,电池短路电阻按照式6计算: 其中W为短路电阻损耗的电能,由于损耗电压与损耗电能的关系是恒定的,式6中的W用损耗电压VD来替代;式7中的常数C表示损耗电压与短路电阻的乘积: 最后,基于式7和损耗过程的电压响应算出短路电阻,通过短路电阻大小判断内部短路故障的严重程度。
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