CN109411840A - 基于阻抗相位角的锂离子电池温度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于阻抗相位角的锂离子电池温度检测方法,包括以下步骤:步骤1、在锂离子电池的单体电池上安装温度传感器,检测单体电池温度;步骤2、将锂离子电池单体置入环境温度T1的恒温环境舱内;步骤3、经过静置时间H1的静置后,此时单体电池温度为T2,当单体电池的温度T2与环境温度T1相同时,对单体电池采用EIS技术(电化学阻抗谱技术);步骤4、通过电化学工作站检测出当前温度下的电池单体的阻抗相位角Alpha1,并记录;步骤5、改变环境温度T1,并重复步骤2至步骤4得出不同单体电池温度T2下对应的阻抗相位角Alpha1,并将得到的数据组成阻抗相位角‑温度表;优点是能够精准测量锂离子电池的温度。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池温度检测领域,尤其涉及基于阻抗相位角的锂离子电池温度检测方法。
背景技术
随着新能源汽车的发展和推广,新能源汽车市场上出现了混合动力和纯电动汽车,在全球推广使用新能源汽车的大环境下,新能源汽车在未来也必将取代传统的燃油汽车;因此,由发动机、燃料箱组成的传统的动力总成也将转变成由电动机、动力电池组成的新的动力总成。新的动力总成中动力电池是重要组成部分之一,因此动力电池的安全性、可靠性和容量尤为重要;锂离子电池的相对于其他动力电池具有高密度、高功率和无充放电记忆效应等优点,在新能源汽车上被广泛作为动力电池使用。由于锂离子电池属于活跃的碱性金属电池,存在起火爆炸的危险,且锂离子电池的能量密度较大,一旦失控爆炸其造成的伤害相对于其他电池也较大。锂离子电池除暴力碰撞发生爆炸危险外,最主要发生爆炸的原因为温度过高导致锂离子电池失控,因此在新能源汽车发展过程中,锂离子电池的温度的精准检测是必不可少的关键技术之一。
新能源汽车在实际应用时会配备电池管理系统,电池管理系统会对检测到的温度信号进行诊断,若电池温度过高,则会向电机控制器发送降低输出功率的信号,同时通过新能源汽车内的热管理系统加强锂离子电池对外交换能力,若电池温度测量不准确,会出现影响电池管理系统的诊断,一旦出现电池温度达到临界点还继续升温的情形则会引起锂离子电池失控,导致严重的安全事故。
在电池管理系统中,电池的荷电状态的确定主要通过软件查询锂离子电池开路电压-温度表得到,而当锂离子电池温度无法精准确定时,锂离子电池的荷电状态通过现有技术是无法精准检测出的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种可精准测量锂离子电池温度的基于阻抗相位角的锂离子电池温度检测方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
基于阻抗相位角的锂离子电池温度检测方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1、在锂离子电池组上安装温度传感器,并检测锂离子电池组的每个单体电池的温度;
步骤2、将锂离子电池组置入初始温度为-20℃的恒温环境舱内;
步骤3、 经过一段时间的静置,直至锂离子电池组的每个单体电池的温度与初始温度相同时,对每个单体电池采用电化学阻抗谱技术,以检测出当前温度下的每个单体电池的阻抗相位角,并记录;
步骤4、改变初始温度,并重复步骤3,得出每个单体电池相对应的阻抗相位角,并将得到的数据组成阻抗相位角-温度表。
步骤5、将阻抗相位角-温度表与新能源汽车内电池管理系统检测到的动力电池的阻抗相位角进行对比,得出此时动力电池的温度。
优选地,所述的步骤2中的初始温度取值范围为-20℃~40℃。
优选地,所述的初始温度的取值均匀分布在-20℃~40℃内,且取值个数至少为60个。
优选地,所述的步骤3中电化学阻抗谱技术所选用的电流I为2安培,频率f大于5赫兹。
优选地,所述的步骤3和步骤4中的阻抗相位角通过Solartron1287/1255B进行测量。
与现有技术相比,本发明的优点是将锂离子电池组置入恒温环境舱内,并静置一段时间可使得锂离子电池组与外部环境进行充分的热交换,使得锂离子电池组内部温度与环境温度一致,使测量的结果更加准确可靠;在静置之后施加激励电流并通过型号为Solartron1287/1255B的电化学工作站对待测试的锂离子电池组进行阻抗相位角的检测,通过多次试验可知在施加的激励电流的频率一定时,锂离子电池组的阻抗相位角与锂离子电池组的温度为一一对应关系,且和锂离子电池的荷电状态无关;因此可以忽略现有的通过检测锂离子电池荷电状态间接测量锂离子电池温度中电池荷电状态检测误差所导致的锂离子电池温度的不准确,以达到精准检测锂离子电池的温度。
附图说明
图1为本发明中单体电池在施加频率为5赫兹、电压为2安培的激励电流时,测出的阻抗相位角-温度表;
图2为锂离子电池组的单体电池在-20℃时,不同荷电状态下的阻抗相位角;
图3为锂离子电池组的单体电池在0℃时,不同荷电状态下的阻抗相位角;
图4为锂离子电池组荷电状态为0%时,不同温度下测量的阻抗相位角;
图5为锂离子电池组荷电状态为50%时,不同温度下测量的阻抗相位角。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示,基于阻抗相位角的锂离子电池温度检测方法,包括以下步骤:
步骤1、在锂离子电池组上安装温度传感器,并检测显示锂离子电池组的每个单体电池的温度;
步骤2、将锂离子电池组置入初始温度为-20℃的恒温环境舱内;
步骤3、 经过3小时的静置,当锂离子电池组的每个单体电池的温度与初始温度相同时,对每个单体电池采用电化学阻抗谱技术,即对待测锂离子电池组施加电流值为2安培、频率为10赫兹的激励电流,并通过电化学工作站的Solartron1287/1255B仪器检测出当前温度下的每个单体电池的阻抗相位角,并记录;
步骤4、将初始温度提升1度,并重复步骤3,得出每个单体电池相对应的阻抗相位角,并将得到的数据组成阻抗相位角-温度表。
步骤5、将阻抗相位角-温度表与新能源汽车内电池管理系统检测到的以锂离子电池组构成的动力电池的阻抗相位角进行对比,得出此时动力电池的温度。
进一步的,将经过上述步骤得到的阻抗相位角-温度表格输入到新能源汽车的电池管理系统,并在新能源汽车上设置阻抗相位角检测装置,由于阻抗相位角和温度一一对应,只要检测到该时刻锂离子电池的阻抗相位角,即可查表得到相对应的精准的锂离子电池温度,且不受锂离子电池的荷电状态影响。
进一步的,在锂离子电池上安装温度传感器,并将锂离子电池置入不同的恒温环境舱内,如图2所示,将锂离子电池置入-20℃的恒温环境舱内,并静置3小时,并且温度传感器显示为-20℃;此时对单体电池采用EIS技术(电化学阻抗谱技术),即对单体电池施加电流为2安培、频率为5赫兹的激励电流,并通过Solartron1287/1255B仪器检测锂离子电池的阻抗相位角;改变锂离子电池的荷电状态,并重新测量此时锂离子电池的阻抗相位角;如图3所示,将锂离子电池置入0℃的恒温环境舱内,并静置3小时,并且温度传感器显示为0℃;此时对单体电池采用EIS技术(电化学阻抗谱技术),即对单体电池施加电流为2安培、频率为5赫兹的激励电流,并通过Solartron1287/1255B仪器检测锂离子电池的阻抗相位角;改变锂离子电池的荷电状态,并重新测量此时锂离子电池的阻抗相位角。经过多次试验及附图可知在温度一定、频率相同的时候,改变锂离子电池的荷电状态不会改变该时刻的阻抗相位角,且不同荷电状态的阻抗相位角-频率曲线相互重合。
进一步的,在锂离子电池上安装温度传感器,并保持锂离子电池的荷电状态恒定,将锂离子电池置入恒温环境舱内,并静置3小时,保证锂离子电池的温度与恒温环境舱内的温度相同,如图4所示,将锂离子电池的荷电状态保持为0%,并施加电流为2安培的激励电流,并测得该状态下的不同频率对应的锂离子电池的阻抗相位角;改变恒温环境舱内的温度,并分别测量-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃和40℃时的锂离子电池的阻抗相位角;如图5所示,将锂离子电池的荷电状态保持为50%,并施加电流为2安培的激励电流,并测得该状态下的不同频率对应的锂离子电池的阻抗相位角;改变恒温环境舱内的温度,并分别测量-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃和40℃时的锂离子电池的阻抗相位角。有附图和多次测量的数据可知,在相同同锂离子电池荷电状态下,不同温度、不同电流频率所对应的锂离子电池的阻抗相位角不同;在相同同锂离子电池荷电状态下,不同温度、同一电流频率所对应的锂离子电池的阻抗相位角相同。
Claims (5)
1.基于阻抗相位角的锂离子电池温度检测方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1、在锂离子电池组上安装温度传感器,并检测锂离子电池组的每个单体电池的温度;
步骤2、将锂离子电池组置入初始温度为-20℃的恒温环境舱内;
步骤3、 经过一段时间的静置,直至锂离子电池组的每个单体电池的温度与初始温度相同时,对每个单体电池采用电化学阻抗谱技术,以检测出当前温度下的每个单体电池的阻抗相位角,并记录;
步骤4、改变初始温度,并重复步骤3,得出每个单体电池相对应的阻抗相位角,并将得到的数据组成阻抗相位角-温度表;
步骤5、将阻抗相位角-温度表与新能源汽车内电池管理系统检测到的动力电池的阻抗相位角进行对比,得出此时动力电池的温度。
2.如权利要求1所述的基于阻抗相位角的锂离子电池温度检测方法,其特征在于所述的步骤2中的初始温度取值范围为-20℃~40℃。
3.如权利要求2所述的基于阻抗相位角的锂离子电池温度检测方法,其特征在于所述的初始温度的取值均匀分布在-20℃~40℃内,且取值个数至少为60个。
4.如权利要求1所述的基于阻抗相位角的锂离子电池温度检测方法,其特征在于所述的步骤3中电化学阻抗谱技术所选用的电流I为2安培,频率f大于5赫兹。
5.如权利要求1所述的基于阻抗相位角的锂离子电池温度检测方法,其特征在于所述的步骤3和步骤4中的阻抗相位角通过Solartron1287/1255B进行测量。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB03 | Change of inventor or designer information | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Qile Inventor before: Li Qile Inventor before: Zhou Zhimin |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190301 |