CN102520362A - 一种锂离子电池运行状态评估分析系统 - Google Patents

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金翼
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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池运行状态评估分析系统，以锂离子电池内外特性之间的耦合关系为基础，所述分析系统包括：并列设置的运行状态评估数据库单元、运行状态无损检测设备和运行状态诊断分析系统。本发明提供的锂离子电池运行状态评估分析系统，将电池外特性参数与电池的内部理化指标结合起来，建立起锂离子电池内外特性之间的耦合关系，得到锂离子电池规模化应用时运行状态的真实评估，能够提前对存在安全隐患以及性能分化严重的锂离子电池进行预警，有效保障电池安全稳定可靠运行。

Description

一种锂离子电池运行状态评估分析系统
技术领域
本发明属于电池储能技术领域，具体涉及一种锂离子电池运行状态评估分析系统。
背景技术
当前，锂离子电池在大规模储能以及电动汽车应用正处于示范运行阶段，对保障安全运行的需求越来越迫切。电池在其全寿命周期内会出现电性能以及安全性能退化，并表现出各种不同的运行状态。如果规模化应用的锂离子电池系统中某些电池偏离了正常的运行状态，会给整个系统带来严重的安全隐患，而这些非正常状态通过简单的监控很难做到及时准确的判断和预警。当前的评估方法是以传统的电压、电流、温度等外特性参数结合数学模型预测为基础，其总结的数学模型均是基于经验值，其模型标准曲线很难与电池的实际运行状态有效对应，因此不能从本质上实现对电池运行状态的监测，无法满足锂离子电池规模化应用对电池运行状态评估的要求。锂离子电池的电性能以及安全性能退化，其本质是电池内部理化反应的恶化，当前电池应用过程中的监控和管理策略只能针对其外特性参数和表观现象，而没有针对真正引起电池运行状态变化的核心特征参数，造成目前仍然无法保证锂离子电池的绝对安全，特别是对于锂离子电池的规模化应用。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种锂离子电池运行状态评估分析系统，将电池外特性参数与电池的内部理化指标结合起来，建立起锂离子电池内外特性之间的耦合关系，得到锂离子电池规模化应用时运行状态的真实评估，能够提前对存在安全隐患以及性能分化严重的锂离子电池进行预警，有效保障电池安全稳定可靠运行。
为实现上述目的，本发明提供一种锂离子电池运行状态评估分析系统，其改进之处在于，以锂离子电池内外特性之间的耦合关系为基础，所述分析系统包括：并列设置的运行状态评估数据库单元、运行状态无损检测设备和运行状态诊断分析系统。
本发明提供的优选技术方案中，所述运行状态评估数据库单元包括依次连接的原始数据存储与备份数据库、基本特征数据库和状态评估数据库。
本发明提供的第二优选技术方案中，所述原始数据存储与备份数据库对原始数据进行存储和备份，所述原始数据包括出厂信息、各种测试终端的实验数据以及各种应用场合的运行数据。
本发明提供的第三优选技术方案中，所述基本特征数据库对原始数据进行自动化处理和分析，并将电池历史运行过程中各种参数的变化趋势及参数之间的关联关系进行存储。
本发明提供的第四优选技术方案中，所述状态评估数据库是针对具体类型电池的状态特征参数建立的状态评估数据库。
本发明提供的第五优选技术方案中，所述耦合关系是指锂离子电池内外特性参数之间的相互影响关系和变化规律。
本发明提供的第六优选技术方案中，所述运行状态诊断分析系统针对不同的应用场合，在确定锂离子电池的不同运行状态对应的特征参数阈值后，将实测参数值与数据库进行对比分析，比较定量的参数值，或者比较定性的变化规律或趋势，通过阈值来判断电池状态是否正常。
本发明提供的第七优选技术方案中，所述锂离子电池运行状态包括对锂离子电池的电化学性能、寿命、安全性和环境适应性的定量或定性描述。
本发明提供的第八优选技术方案中，所述运行状态无损检测设备是针对锂离子电池运行状态的特征参数开发的、在使用现场对锂离子电池进行在线或离线检测的设备。
与现有技术比，本发明提供的一种锂离子电池运行状态评估分析系统，在线检测时不影响电池的运行，离线检测时也不对电池进行任何破坏，以锂离子电池内外特性之间的耦合关系为基础，并通过建立锂离子电池状态评估数据库的方式来建立电池运行状态评估方法，从理论上保证规模化应用的锂离子电池运行状态评估的真实准确性；而且可以针对不同类型锂离子电池建立对应的状态评估数据库，使锂离子电池运行状态评估具有专业性和可操作性；运行状态评估数据库单元基于智能、开放理念设计，并具有可扩展性；再者，在架构上有利于海量电池运行数据的处理与利用；在功能上，可实现对锂离子电池运行数据和特性持续深入的积累，从而可以持续完善与优化状态评估数据库，进而可以不断提高后续锂离子电池状态评估的准确率。
附图说明
图1为锂离子电池运行状态评估分析系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，锂离子电池运行状态评估分析系统所涉及的评估方法以锂离子电池内外特性之间的耦合关系为基础，从中提出表征锂离子电池运行状态的特征参数，围绕特征参数建立锂离子电池状态评估数据库，并结合锂离子电池状态无损检测设备以及锂离子电池运行状态诊断分析系统构建锂离子电池运行状态评估分析系统。
其中，耦合关系揭示的是电池内外特性参数之间的相互影响关系和变化规律，在此基础上提出的特征参数易于无损测量。
数据库基于智能、开放理念设计，具有可扩展性。在架构上，数据库分为三级，一级是原始数据的存储与备份数据库，二级是建立在对原始数据的初级分析的基础上，是基本特征数据库，三级则是针对具体类型电池的状态特征参数建立的状态评估数据库。在功能上，一级数据库解决的是原始数据的存储和备份，这些数据来源包括出厂信息、各种测试终端的实验数据、各种应用场合的运行数据；二级数据库解决的是对原始数据的自动化处理和分析，同时，也可将成熟的研究结论直接录入，其存储的将是电池历史运行过程中各种参数的变化趋势及其之间的关联关系；三级数据库解决的是针对具体应用需求对数据的进一步深度挖掘，具体地说，该级数据库是围绕状态特征参数，由不同工况下电池的特征参数值、全寿命周期过程对应的特征曲线组成，既有定量的数值，也有特定周期范围内定性的变化规律或趋势，这些数据信息可以为状态诊断分析提供基准和边界条件。
状态无损检测设备是针对锂离子电池运行状态的特征参数开发的、在使用现场对锂离子电池进行在线或离线检测的设备，在线检测时不影响电池的运行，离线检测时也不对电池进行任何破坏。
状态诊断分析系统则是针对不同的应用场合，在确定电池不同运行状态对应的特征参数阈值后，将实测参数值与数据库进行对比分析，即可比较定量的参数值，也可以比较定性的变化规律或趋势，通过阈值来判断电池状态的正常与否。
如上所述，通过构建锂离子电池运行状态评估分析系统，来对电力系统储能、电动汽车等规模化应用领域的锂离子电池进行运行状态评估。
所述的锂离子电池运行状态评估分析系统至少包含状态评估数据库、无损检测设备、诊断分析系统。
所述的锂离子电池运行状态包括但不限于锂离子电池的电化学性能、寿命、安全性、环境适应性等指标的定量或定性描述。
所述的锂离子电池运行状态评估方法以锂离子电池内外特性之间的耦合关系作为理论基础。
所述的锂离子电池运行状态评估方法以状态评估数据库作为重要的评估依据。
所述的数据库基于智能、开放理念设计，具有可扩展性。可实现海量数据的存储与备份、基本特征分析，并可通过持续的学习与积累实现自我完善与优化，可以针对不同类型的锂离子电池建立与之对应的专业化状态评估数据库。
需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。

Claims (9)

1.一种锂离子电池运行状态评估分析系统，其特征在于，以锂离子电池内外特性之间的耦合关系为基础，所述分析系统包括：并列设置的运行状态评估数据库单元、运行状态无损检测设备和运行状态诊断分析系统。
2.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于，所述运行状态评估数据库单元包括依次连接的原始数据存储与备份数据库、基本特征数据库和状态评估数据库。
3.根据权利要求2所述的分析系统，其特征在于，所述原始数据存储与备份数据库对原始数据进行存储和备份，所述原始数据包括出厂信息、各种测试终端的实验数据以及各种应用场合的运行数据。
4.根据权利要求2所述的分析系统，其特征在于，所述基本特征数据库对原始数据进行自动化处理和分析，并将电池历史运行过程中各种参数的变化趋势及参数之间的关联关系进行存储。
5.根据权利要求2所述的分析系统，其特征在于，所述状态评估数据库是针对具体类型电池的状态特征参数建立的状态评估数据库。
6.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于，所述耦合关系是指锂离子电池内外特性参数之间的相互影响关系和变化规律。
7.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于，所述运行状态诊断分析系统针对不同的应用场合，在确定锂离子电池的不同运行状态对应的特征参数阈值后，将实测参数值与数据库进行对比分析，比较定量的参数值，或者比较定性的变化规律或趋势，通过阈值来判断电池状态是否正常。
8.根据权利要求7所述的分析系统，其特征在于，所述锂离子电池运行状态包括对锂离子电池的电化学性能、寿命、安全性和环境适应性的定量或定性描述。
9.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于，所述运行状态无损检测设备是针对锂离子电池运行状态的特征参数开发的、在使用现场对锂离子电池进行在线或离线检测的设备。
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