[发明专利]一种动力电池机械损伤在线探测方法

说明书

本发明提供的动力电池机械损伤在线探测方法，通过EIS芯片对动力电池的初始阻抗谱特性进行标定，在利用有限元法分析风险碰撞方向及载荷形式后，设计挤压试验，在试验中，利用EIS芯片表征动力电池的变形量与阻抗谱特性的对应关系，写入BMS形成损伤映射表，在发生碰撞时，即可通过EIS芯片对动力电池的实时阻抗谱特性进行扫描，并对照损伤映射表查找出变形量，由于动力电池阻抗谱的偏移特性不会随载荷消失而发生变化，能够确保机械损伤探测的准确性，并实现提前感知，同时，通过阻抗谱特性设置安全阀值，也更加可靠，能够对后续处理给出客观准确的指引。

技术领域

本发明属于电池安全技术领域，具体涉及一种动力电池机械损伤在线探测方法。

背景技术

随着新能源技术的发展，动力电池在电动汽车、飞行器和船舶中的应用越来越广泛，在实际使用时，碰撞不可避免，碰撞会导致动力电池出现机械损伤，从而影响动力电池的电性能及安全性。

现有的动力电池大多搭载有对动力电池的电压、阻抗、表面温度等参数进行实时监控的电池管理系统，由于动力电池的电压、阻抗、表面温度等参数不仅受动力电池机械损伤程度的影响，还受动力电池当前电量、循环次数、环境温度等因素的影响，在出现碰撞，特别是轻微碰撞时，仅凭电池管理系统的监测值难以准确反映动力电池的机械损伤程度，无法对后续处理给出客观准确的指引；为解决这一问题，市场上出现了采用视觉检测装置判断动力电池机械损伤的方式，但这类方式的视觉检测装置基本设置在动力电池的电池包之外，只能观察到电池包外壳的损伤情况，无法准确反映内部动力电池的机械损伤程度；也有基于冷却液、电解液泄漏的动力电池机械损伤探测方法，但这类方法在发挥作用时，动力电池大多已失去使用价值，无法在动力电池的损伤发展到无法遏制的阶段之前进行探测，不具有提前感知功能，对避免事故及降低维修成本并无太大帮助。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种准确性好、能够实现提前感知的动力电池机械损伤在线探测方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，动力电池机械损伤在线探测方法，包括以下步骤：

A.利用EIS芯片对动力电池进行初始阻抗谱特性标定；

B.利用有限元法对动力电池进行碰撞变形仿真，获得有风险的碰撞方向及载荷形式；

C.针对有风险的碰撞方向及载荷形式，设计挤压试验；

D.在挤压试验的挤压深度达到设定值时，暂停加载并保持挤压头位置不变，同时，通过EIS芯片在恒温条件下对动力电池初始阻抗谱的不同频率区域进行等效电路参数拟合，表征该动力电池在该变形量下的阻抗谱特性，建立阻抗谱特性与风险的映射关系；

E.将上述映射关系写入BMS，形成损伤映射表；

F.在BMS接收到车辆ECU表征的撞击、碰撞信号后，利用EIS芯片对动力电池进行阻抗谱扫描，获得实时阻抗谱特性，并在BMS的损伤映射表中查找出对应的变形量后反馈给车辆ECU；

G.通过车辆ECU向厂商、服务商和客户提示动力电池的机械损伤情况。

优选地，步骤D中的所述设定值参照动力电池出现组分材料断裂时的最大侵入量设定。

进一步优选地，所述设定值为所述最大侵入量的10%至40%。

优选地，步骤D中通过EIS芯片对所述动力电池进行等效电路参数拟合时，采用峰值电流为500mA的恒流测量方法。

优选地，步骤D中通过EIS芯片对所述动力电池进行等效电路参数拟合时，测量的频率范围为0.05Hz至10kHz。

优选地，步骤D中通过EIS芯片对所述动力电池进行等效电路参数拟合时，同步测量该动力电池的电压及温度，建立电压、温度与风险的映射关系。

进一步优选地，在步骤E中将所述电压、温度与风险的映射关系写入BMS，成为损伤映射表的一部分。