[发明专利]基于动态阻抗测量的锂离子内部温度预测方法

说明书

本发明涉及锂离子电池状态监测技术领域，公开了基于动态阻抗测量的锂离子内部温度预测方法，所述方法包括：在目标状态下使用目标方法得到目标电池的目标动态阻抗，所述目标状态包括充电、放电和静置状态，所述目标方法是一种非侵入式的、在线的、电流激励型的动态阻抗测量方法，所述目标电池指锂离子电池，所述目标动态阻抗是目标电池在一定频率的电流激励下的整体阻抗；基于目标状态下的动态阻抗，计算电池内部的温度，本公开能够通过动态阻抗的测量，计算锂离子电池的内部温度，通过内部温度指导运维操作，保证电池性能、延长电池寿命，并避免电池热失控、爆炸等事故。

技术领域

本发明涉及锂离子电池状态监测技术领域，且特别涉及一种基于动态阻抗测量的锂离子内部温度预测方法。

背景技术人家

随着风能和太阳能等可再生资源的迅速发展，世界各地对电网储能规模的需求继续增加。电网规模的储能有助于促进可再生能源的发展，并为电网提供辅助服务。目前，锂离子电池由于其高能量密度、不断降低的价格、良好的性能，应用方面十分广泛。然而，锂离子电池的运行需要保持在一个合适的温度范围中。温度太高，会破坏电池内的化学平衡，导致副反应，影响电池性能。高温下电池材料的性能会发生退化，电池循环寿命也将大大缩短。并且，一旦锂离子电池发生过热、过度充电或针刺、挤压，容易发展成热失控，并进一步导致起火乃至爆炸。

而现如今的设备无法达到实时监控，因此在运行过程中无法实时得到电池内部温度。因此，有必要开发一种可靠的方法来预测锂离子电池的内部温度，并以此作为运行和维护的依据，可以保证电池的性能、延长电池寿命，也可以避免热失控、爆炸等事故，保证电池和储能系统的安全。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决能够预测锂离子电池的内部温度，并以此作为运行和维护的依据，可以保证电池的性能、延长电池寿命的问题，本发明提供了一种基于动态阻抗测量的锂离子内部温度预测方法。

为了实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案：

在目标状态下使用目标方法得到目标电池的目标动态阻抗，所述目标状态包括充电、放电和静置状态，所述目标方法是电流激励型动态阻抗测量方法，所述目标电池指锂离子电池，所述目标动态阻抗是目标电池在0.1Hz～5kHz之内受内部温度影响较大的频率下的整体阻抗；基于目标状态下的动态阻抗，计算电池内部的温度。

针对特定电池，通过实验确定受内部温度影响较大的动态阻抗的频率，将该频率下的动态阻抗作为计算内部温度的依据，并通过实验获得动态阻抗-内部温度映射曲线。通过动态阻抗测量设备获得目标在最适合频率上的动态阻抗。根据动态阻抗及内部温度-动态阻抗的标定曲线，获得电池实时的内部温度。

基于以上计算出得到的内部温度，指导运维操作，保证电池的性能、延长电池寿命，并避免电池热失控、爆炸等事故，具体操作方式包括：

在内部温度过高时适当减少电池的输出功率，以保证电池的性能。

在长期运行中使电池内部温度保持在一个限值一下，以延长电池的寿命；

当电池内部温度发生突变时，及时切断电池与充放电设备的连接。

进一步地，所述动态阻抗测试方法所需设备包括依次连接的；

多路信号选择器，用于切换被测电池；

激励电流源，用于向整个电池串联单元输出正弦激励电流；

仪表放大器，用于对被测电池两端的电压去直流、滤波；

编程增益放大器，用于滤波后电压交流分量的放大。

模数转换器，用于采集滤波放大电路输出的电压值；

数字信号处理器，通过傅里叶变换计算得出每个电池在特定频率下的电压分量，进而计算得到动态阻抗值。