CN112130083A - 一种锂电池用多功能物联网智能检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，包括：容量检测模块；DC‑DC转换控制系统；测试采集模块；数据处理模块；析锂判断模块，本申请所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统具有工作效率高、能有效降低企业成本的优点，具有极大的经济价值和社会价值。
Description
技术领域
本发明涉及基于物联网的锂电池检测技术设计领域，尤其涉及一种锂电池用多功能物联网智能检测系统。
背景技术
锂离子电池作为新型绿色能源，近年来受到越来越多的关注，而随着锂离子电池运用范围的不断扩大，对于其运用条件的要求也愈加苛刻，随之而来的是锂电池行业必须解决的如何提升锂电池在低温下的循环性能和大倍率充电性能。目前锂离子电池负极材料主要为石墨炭材料，在低温充电或大倍率充电时，电池内部会引起较大的极化，而持续的极化，容易引起电池析锂，严重形成锂枝晶，刺穿隔膜，造成正负极短路，对电池的安全性能造成极大的危害，所以要提前判断出锂离子电池析锂窗口。然而，目前对于锂离子电池的质量检测包括充放电检测、析锂检测等方面基本由人工完成，工作效率低，成本高，缺少一种系统的、综合性的锂电池检测系统。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足而提供一种工作效率高、能有效降低企业成本的锂电池用多功能物联网智能检测系统。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：
本发明提供一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，包括：
容量检测模块：检测待检测锂电池组的电压信号和电流信号；
DC-DC转换控制系统：根据待检测锂电池组的电压调节输出电压值和输出电流值并对储能锂电池组进行充电。
测试采集模块：用于将锂离子电池进行充放电测试，并采集充电测试过程中锂离子电池的电压和容量数据；
数据处理模块：用于将所述电压和容量数据做微分处理，得到dV/dQ曲线；
析锂判断模块：用于根据所述dV/dQ曲线，判断锂离子电池内部的析锂状态。
进一步地，所述待检测锂电池组的负极串联有电流取样电阻，所述串联取样电阻并联在容量检测模块上，所述容量检测模块包括放大电路和电压互感器。
进一步地，所述DC-DC转换控制系统包括直流输入端和直流输出端，所述直流输入端的正负极分别连接在储能锂电池组的正负极，所述直流输出端的正极连接在储能锂电池组的正极，所述直流输出端的负极连接在待检测锂电池组的正极，所述DC-DC转换控制系统包括限压恒流IC。
进一步地，所述DC-DC转换控制系统的输出电压值等于储能锂电池组的最高充电保护电压值减去待检测锂电池组的放电终止电压值，所述DC-DC转换控制系统的输出电流值可调范围为0-500A。
进一步地，所述测试采集模块包括：
第一测试单元，用于将锂离子电池进行不同测试倍率下的充电测试；
第二测试单元，用于按照测试倍率将锂离子电池满充至截止电压；
第三测试单元，用于将锂离子电池恒压充至0.05C；
数据采集模块，用于采集充电测试过程中锂离子电池的电压和容量数据
进一步地，所述测试采集模块包括层析成像测量系统、数据采集系统、电化学特性测量系统和检测控制系统，所述层析成像测量系统用于获得重建锂离子电池三维层析图像所需的完整数据；所述数据采集系统用于将所述层析成像测量系统的输出信号进行放大、AD转换处理；所述电化学特性测量系统用于获取锂离子电池电压、电流、容量参数，以及体现电池反应机理的电化学特性信息，所述电化学特性信息包括交流阻抗；
所述检测控制系统主要用于采集数据过程的扫描控制以及综合锂离子电池层析结构形态图像信息与其电化学特性参数得到锂离子电池的自放电率，并对得到的自放电率信息进行显示和存储处理。
进一步地，所述层析成像测量系统包括X射线源、锂离子电池、光电探测器、样品扫描机械系统及辅助系统，所述层析成像测量系统利用X射线的光子流与锂离子电池结构中的原子相互作用，光电探测器对扫描过程中的光电信号作连续地记录。
进一步地，所述数据采集系统包括信号放大器、AD转换器，所述数据采集系统主要指的是从光电探测器输出直到数据采集系统中计算机读入之间的电子电路，用于将从光电探测器输出信号进行放大、AD转换处理。
进一步地，所述电化学特性测量系统包括恒电位仪、恒电流仪、电化学交流阻抗分析仪，所述电化学特性测量系统用于检测电池电压、电流、容量基本参数，以及检测体现电池反应机理的交流阻抗参数，从而完成对多种状态下电池参数的跟踪和分析。
进一步地，所述检测控制系统包括扫描控制模块、图像处理模块、智能检测模块、LCD显示模块，所述扫描控制模块的用于按照预定的扫描模式对控制各运动分系统的电机驱动器发出命令、测定运动的实际位置并通过反馈系统保证运动准确性符合预定的技术要求、同步地控制射线源及射线测量系统按照预定的位置读出测量投影数据；
所述图像处理模块用于锂离子电池的三维层析图像的重建，从电池零部件层析图像中提取电芯极板、隔膜、电解液、杂质和单体电池层析图像以及对层析图像的分析处理；
所述智能检测模块用于综合考虑电池零部件层析结构形态及其物理化学特性，分析出电池层析结构形态及其电化学特性参数与电池自放电之间的关系，从而得到锂离子电池的自放电率，并对其进行存储处理；
所述LCD显示模块用于对自放电率信息进行显示。
本发明的有益效果在于：
本申请所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统具有工作效率高、能有效降低企业成本的优点，具体优点如下：
(1)本发明通过DC-DC转换控制系统能够对储能锂电池组进行充电回收，，达到回收循环利用的效果，降低锂电池检测时的电能浪费，且储能锂电池组可与外部储能发电和逆变系统兼容连接，增加了系统的扩展性和回收利用率；
(2)本发明对析锂现象能够进行准确检测，从而避免人为主观带来的检测误差，同时也避免了由于负极析锂影响电池的安全性，提高锂离子电池的使用寿命和安全性能，操作简便高效，检测精度较高。
综上所述，本申请所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统具有极大的经济价值和社会价值。
附图说明
图1是本发明一种锂电池用多功能物联网智能检测系统的原理图；
图2是本发明一种锂电池用多功能物联网智能检测系统的检测模块原理图；
图3是本发明一种锂电池用多功能物联网智能检测系统的检测控制系统的原理图；
图4是本发明一种锂电池用多功能物联网智能检测系统的电池自放电系统的原理图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
如图1-4所示，本发明提供一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，包括：
容量检测模块：检测待检测锂电池组的电压信号和电流信号；
DC-DC转换控制系统：根据待检测锂电池组的电压调节输出电压值和输出电流值并对储能锂电池组进行充电。
测试采集模块：用于将锂离子电池进行充放电测试，并采集充电测试过程中锂离子电池的电压和容量数据；
数据处理模块：用于将所述电压和容量数据做微分处理，得到dV/dQ曲线；
析锂判断模块：用于根据所述dV/dQ曲线，判断锂离子电池内部的析锂状态。
本实施例中，所述待检测锂电池组的负极串联有电流取样电阻，所述串联取样电阻并联在容量检测模块上，所述容量检测模块包括放大电路和电压互感器。
本实施例中，所述DC-DC转换控制系统包括直流输入端和直流输出端，所述直流输入端的正负极分别连接在储能锂电池组的正负极，所述直流输出端的正极连接在储能锂电池组的正极，所述直流输出端的负极连接在待检测锂电池组的正极，所述DC-DC转换控制系统包括限压恒流IC。
本实施例中，所述DC-DC转换控制系统的输出电压值等于储能锂电池组的最高充电保护电压值减去待检测锂电池组的放电终止电压值，所述DC-DC转换控制系统的输出电流值可调范围为0-500A。
本实施例中，所述测试采集模块包括：
第一测试单元，用于将锂离子电池进行不同测试倍率下的充电测试；
第二测试单元，用于按照测试倍率将锂离子电池满充至截止电压；
第三测试单元，用于将锂离子电池恒压充至0.05C；
数据采集模块，用于采集充电测试过程中锂离子电池的电压和容量数据
本实施例中，所述测试采集模块包括层析成像测量系统、数据采集系统、电化学特性测量系统和检测控制系统，所述层析成像测量系统用于获得重建锂离子电池三维层析图像所需的完整数据；所述数据采集系统用于将所述层析成像测量系统的输出信号进行放大、AD转换处理；所述电化学特性测量系统用于获取锂离子电池电压、电流、容量参数，以及体现电池反应机理的电化学特性信息，所述电化学特性信息包括交流阻抗；
所述检测控制系统主要用于采集数据过程的扫描控制以及综合锂离子电池层析结构形态图像信息与其电化学特性参数得到锂离子电池的自放电率，并对得到的自放电率信息进行显示和存储处理。
本实施例中，所述层析成像测量系统包括X射线源、锂离子电池、光电探测器、样品扫描机械系统及辅助系统，所述层析成像测量系统利用X射线的光子流与锂离子电池结构中的原子相互作用，光电探测器对扫描过程中的光电信号作连续地记录。
本实施例中，所述数据采集系统包括信号放大器、AD转换器，所述数据采集系统主要指的是从光电探测器输出直到数据采集系统中计算机读入之间的电子电路，用于将从光电探测器输出信号进行放大、AD转换处理。
进一步地，所述电化学特性测量系统包括恒电位仪、恒电流仪、电化学交流阻抗分析仪，所述电化学特性测量系统用于检测电池电压、电流、容量基本参数，以及检测体现电池反应机理的交流阻抗参数，从而完成对多种状态下电池参数的跟踪和分析。
本实施例中，所述检测控制系统包括扫描控制模块、图像处理模块、智能检测模块、LCD显示模块，所述扫描控制模块的用于按照预定的扫描模式对控制各运动分系统的电机驱动器发出命令、测定运动的实际位置并通过反馈系统保证运动准确性符合预定的技术要求、同步地控制射线源及射线测量系统按照预定的位置读出测量投影数据；
所述图像处理模块用于锂离子电池的三维层析图像的重建，从电池零部件层析图像中提取电芯极板、隔膜、电解液、杂质和单体电池层析图像以及对层析图像的分析处理；
所述智能检测模块用于综合考虑电池零部件层析结构形态及其物理化学特性，分析出电池层析结构形态及其电化学特性参数与电池自放电之间的关系，从而得到锂离子电池的自放电率，并对其进行存储处理；
所述LCD显示模块用于对自放电率信息进行显示。
本申请所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统具有工作效率高、能有效降低企业成本的优点，具体优点如下：
(1)本发明通过DC-DC转换控制系统能够对储能锂电池组进行充电回收，，达到回收循环利用的效果，降低锂电池检测时的电能浪费，且储能锂电池组可与外部储能发电和逆变系统兼容连接，增加了系统的扩展性和回收利用率；
(2)本发明对析锂现象能够进行准确检测，从而避免人为主观带来的检测误差，同时也避免了由于负极析锂影响电池的安全性，提高锂离子电池的使用寿命和安全性能，操作简便高效，检测精度较高。
综上所述，本申请所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统具有极大的经济价值和社会价值。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，其特征在于：包括：
容量检测模块：检测待检测锂电池组的电压信号和电流信号；
DC-DC转换控制系统：根据待检测锂电池组的电压调节输出电压值和输出电流值并对储能锂电池组进行充电。
测试采集模块：用于将锂离子电池进行充放电测试，并采集充电测试过程中锂离子电池的电压和容量数据；
还包括，数据处理模块和析锂判断模块。
2.根据权利要求1所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，其特征在于：所述待检测锂电池组的负极串联有电流取样电阻，所述串联取样电阻并联在容量检测模块上，所述容量检测模块包括放大电路和电压互感器。
3.根据权利要求1所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，其特征在于：所述DC-DC转换控制系统包括直流输入端和直流输出端，所述直流输入端的正负极分别连接在储能锂电池组的正负极，所述直流输出端的正极连接在储能锂电池组的正极，所述直流输出端的负极连接在待检测锂电池组的正极，所述DC-DC转换控制系统包括限压恒流IC。
4.根据权利要求1所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，其特征在于：所述DC-DC转换控制系统的输出电压值等于储能锂电池组的最高充电保护电压值减去待检测锂电池组的放电终止电压值，所述DC-DC转换控制系统的输出电流值可调范围为0-500A。
5.根据权利要求1所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，其特征在于：所述测试采集模块包括：第一测试单元，第二测试单元，第三测试单元，数据采集模块。
6.根据权利要求1所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，其特征在于：所述测试采集模块包括层析成像测量系统、数据采集系统、电化学特性测量系统和检测控制系统。
7.根据权利要求1所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，其特征在于：所述层析成像测量系统包括X射线源、锂离子电池、光电探测器、样品扫描机械系统及辅助系统，所述层析成像测量系统利用X射线的光子流与锂离子电池结构中的原子相互作用，光电探测器对扫描过程中的光电信号作连续地记录。
8.根据权利要求1所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，其特征在于：所述数据采集系统包括信号放大器、AD转换器，所述数据采集系统主要指的是从光电探测器输出直到数据采集系统中计算机读入之间的电子电路，用于将从光电探测器输出信号进行放大、AD转换处理。
9.根据权利要求1所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，其特征在于：所述电化学特性测量系统包括恒电位仪、恒电流仪、电化学交流阻抗分析仪。
10.根据权利要求1所提供的一种锂电池用多功能物联网智能检测系统，其特征在于：所述检测控制系统包括扫描控制模块、图像处理模块、智能检测模块、LCD显示模块。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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