一种用于软包锂电池高温化成工艺的温度测控系统
技术领域
本发明涉及温度测控技术领域,具体为一种用于软包锂电池高温化成工艺的温度测控系统。
背景技术
软包锂电池只是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳,在结构上采用铝塑膜包装,在发生安全隐患的情况下软包电池最多只会鼓起裂开,锂电池的化成是指电池制造完成后,通过充放电的方式将电芯内部的正负极物质激活,改善电池的自放电、充放电性能和储存性能,在软包锂电池的高温化成工艺中,温度是至关重要的因素,因此,温度测控在工艺中显得尤其重要;
但是在现有技术中,软包锂电池在进行高温化成工艺前无法进行准确分容,导致温度控制不当,容易造成软包锂电池使用寿命降低,同时分容过程中没有通过静置分析,判定分容的误差,导致软包锂电池在工艺中安全风险增加;在工艺过程中无法对采集温度的误差进行分析,导致软包锂电池性能发生变化,造成电池运行效率降低。
发明内容
本发明的目的就在于提出一种用于软包锂电池高温化成工艺的温度测控系统,根据分析将软包锂电池进行等级分化,分析实时软包锂电池的性能,能够提高温度测控的准确性,防止出现温度控制不当,导致软包锂电池的使用寿命受到影响,大大降低了温度测控的工作效率;将分容后的软包锂电池进行静置分析,防止出现软包锂电池性能参数改变,导致分容出现误差,造成软包锂电池的化成工艺出现安全风险;对实时软包锂电池进行第一次小电流充电,充电的目的是为了使负极表面形成一层保护膜;根据误差大小分析出工艺的工作效率,防止出现温度误差过大导致升温成本的提高或者造成软包锂电池的寿命降低。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种用于软包锂电池高温化成工艺的温度测控系统,包括温度测控平台和工艺分析平台,温度测控平台内设置有服务器,服务器通讯连接有电池分容单元、误差分析单元以及温度采集单元;工艺分析平台内设置有控制器,控制器通讯连接有电池分析单元和温度分析单元;
温度测控平台对软包锂电池的高温化成工艺过程进行温度测控,温度测控平台接收到软包锂电池后,服务器生成分容指令,并将分容指令发送至电池分容单元;通过电池分容单元用于对实时软包锂电池进行分析,并根据分析将软包锂电池进行等级分化,将实时软包锂电池设置一级性能、二级性能以及三级性能;通过温度采集单元在实时软包锂电池的高温化成工艺过程中,对环境温度和实时软包锂电池表面温度进行采集,并将采集的温度值发送至服务器;通过误差分析单元对温度采集单元在高温化成工艺过程中的温度采集进行误差分析;
通过工艺分析平台对实时软包锂电池的高温化成工艺进行分析,控制器生成电池分析指令并将电池分析指令发送至电池分析单元,通过电池分析单元对通过高温化成工艺的实时软包锂电池进行分析,判定实时软包锂电池的性能参数;通过温度分析单元对实时软包锂电池的高温化成工艺成本进行分析。
进一步地,电池分容单元分析过程如下:
采集到实时软包锂电池并在实时软包锂电池的表面设置i个检测点,采集到软包锂电池表面各个检测点对应的电池内阻,并将软包锂电池表面各个检测点对应的电池内阻标记为NZi;采集到软包锂电池表面各个检测点对应电池区域的容量,并将软包锂电池表面各个检测点对应电池区域的容量标记为RLi,通过各个检测点对应区域的容量进行求和计算获取到实时软包锂电池的总容量,通过分析获取到实时软包锂电池的局部分析系数X;
将各个检测点对应电池区域的容量进行排序并构建电池区域容量集合{RL1,RL2,…,RLi},采集到电池区域容量集合内数值最大子集和数值最小子集,通过差值计算获取到电池区域容量集合内最大容量差值,并将其标记为ZC;根据电池区域容量集合求出集合平均值,采集到对应数值与集合平均值一致的子集数量并将其标记为ZS;通过分析获取到实时软包锂电池的总体分析系数Y;
将实时软包锂电池的局部分析系数X和总体分析系数Y分别与局部分析系数阈值和总体分析系数阈值进行比较:
若实时软包锂电池的局部分析系数X大于局部分析系数阈值,且总体分析系数Y小于总体分析系数阈值,则将对应实时软包锂电池设置一级性能;
若实时软包锂电池的局部分析系数X小于局部分析系数阈值,且总体分析系数Y小于总体分析系数阈值,或者实时软包锂电池的局部分析系数X大于局部分析系数阈值,且总体分析系数Y大于总体分析系数阈值,则将对应实时软包锂电池设置二级性能;
若实时软包锂电池的局部分析系数X小于局部分析系数阈值,且总体分析系数Y大于总体分析系数阈值,则将对应实时软包锂电池设置三级性能;
实时软包锂电池设置对应等级后,对实时软包锂电池进行静置并设置静置时间,若在静置时间内,软包锂电池的自放电超过自放电阈值或者软包锂电池内检测点对用内阻超过内阻阈值,则判定对应软包锂电池等级设置不合格,并对其重新进行检测分容;反之,则判定对应软包锂电池等级设置合格,生成分容合格信号并将分容合格信号发送至服务器。
进一步地,误差分析单元误差分析过程如下:
采集到实时软包锂电池在进行高温化成工艺初始设定的环境温度,并将其标记为设定温度,实时采集到软包锂电池周边环境温度并将其标记为实时温度,将设定温度与实时温度进行差值计算并将对应差值标记为C;采集到温度采集单元采集温度数据与温度数值显示的间隔时长,采集到温度采集单元显示温度数值与实际温度数值的差值;
通过公式分析获取到实时软包锂电池在高温化成工艺中温度误差系数WC,将实时软包锂电池在高温化成工艺中温度误差系数WC与温度误差系数阈值进行比较:
若实时软包锂电池在高温化成工艺中温度误差系数≥温度误差系数阈值,则判定温度误差不合格,生成温度误差异常信号并将温度误差异常信号发送至服务器;
若实时软包锂电池在高温化成工艺中温度误差系数<温度误差系数阈值,则判定温度误差合格,生成温度误差正常信号并将温度误差正常信号发送至服务器。
进一步地,电池分析单元分析过程如下:
采集到实时软包锂电池高温化成工艺前的电池表面水平度,并将其标记为额定水平度,设置标号ESP;采集到实时软包锂电池高温化成工艺后的电池表面各个检测点对应的区域表面水平度,并将其标记为SPDi;通过各个检测点对应的区域表面水平度与额定水平度进行差值计算,若对应差值数值大于水平度差值阈值,则判定对应检测点所属区域表面水平度异常,生成水平度异常信号并将水平度异常信号发送至控制器;若对应差值数值小于水平度差值阈值,则判定对应检测点所属区域表面水平度正常,生成水平度正常信号并将水平度正常信号发送至控制器;
控制器接收到水平的异常信号后,采集到对应检测点所属区域的水平度差值类型,水平度差值分为正差值和负差值;
若对应检测点所属区域的水平度为正差值,则控制降低对应检测点所属区域周边温度,若降低温度无法修正水平度差值则将对应锂电池标记为缩减锂电池,同时生成工艺温度超过范围信号并将工艺温度超过范围信号发送至服务器;
若对应检测点所属区域的水平度为负差值,则控制升高对应检测点所属区域周边温度,若降低温度无法修正水平度差值则将对应锂电池标记为膨胀锂电池,同时生成工艺温度未及范围信号并将工艺温度未及范围信号发送至服务器。
进一步地,温度分析单元分析过程如下:
当实时软包锂电池周边环境温度到达设定温度后,采集到周边环境温度出现下降的间隔时长与下降幅度,通过分析获取到实时软包锂电池对应高温化成工艺的温度分析系数CB,将实时软包锂电池对应高温化成工艺的温度分析系数CB与温度分析系数阈值进行比较:
若实时软包锂电池对应高温化成工艺的温度分析系数≥温度分析系数阈值,则判定实时软包锂电池周边环境降温迅速,生成温度持续升高信号并将温度持续升高信号发送至控制器;若实时软包锂电池对应高温化成工艺的温度分析系数<温度分析系数阈值,则判定实时软包锂电池周边环境降温迟缓,生成温度间隔升高信号并将温度间隔升高信号发送至控制器。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明中,根据分析将软包锂电池进行等级分化,分析实时软包锂电池的性能,能够提高温度测控的准确性,防止出现温度控制不当,导致软包锂电池的使用寿命受到影响,大大降低了温度测控的工作效率;将分容后的软包锂电池进行静置分析,防止出现软包锂电池性能参数改变,导致分容出现误差,造成软包锂电池的化成工艺出现安全风险;
对实时软包锂电池进行第一次小电流充电,充电的目的是为了使负极表面形成一层保护膜;根据误差大小分析出工艺的工作效率,防止出现温度误差过大导致升温成本的提高或者造成软包锂电池的寿命降低;判定实时软包锂电池的性能参数,防止高温导致锂电池性能发生变化,导致实时软包锂电池的运行效率降低,从而带来不必要的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,一种用于软包锂电池高温化成工艺的温度测控系统,包括温度测控平台和工艺分析平台,其中,温度测控平台与工艺分析平台为双向通讯连接,温度测控平台内设置有服务器,服务器通讯连接有电池分容单元、误差分析单元以及温度采集单元;工艺分析平台内设置有控制器,控制器通讯连接有电池分析单元和温度分析单元;
温度测控平台对软包锂电池的高温化成工艺过程进行温度测控,温度测控平台接收到软包锂电池后,服务器生成分容指令,并将分容指令发送至电池分容单元;
电池分容单元用于对实时软包锂电池进行分析,并根据分析将软包锂电池进行等级分化,分析实时软包锂电池的性能,能够提高温度测控的准确性,防止出现温度控制不当,导致软包锂电池的使用寿命受到影响,大大降低了温度测控的工作效率,具体分析过程如下:
采集到实时软包锂电池并在实时软包锂电池的表面设置i个检测点,i为大于1的自然数,采集到软包锂电池表面各个检测点对应的电池内阻,并将软包锂电池表面各个检测点对应的电池内阻标记为NZi;采集到软包锂电池表面各个检测点对应电池区域的容量,并将软包锂电池表面各个检测点对应电池区域的容量标记为RLi,通过各个检测点对应区域的容量进行求和计算获取到实时软包锂电池的总容量,并将其标记为RL;通过公式
获取到实时软包锂电池的局部分析系数X,其中,a1和a2均为预设比例系数,且a1>a2>0;
将各个检测点对应电池区域的容量进行排序并构建电池区域容量集合{RL1,RL2,…,RLi},采集到电池区域容量集合内数值最大子集和数值最小子集,通过差值计算获取到电池区域容量集合内最大容量差值,并将其标记为ZC;根据电池区域容量集合求出集合平均值,采集到对应数值与集合平均值一致的子集数量并将其标记为ZS;通过公式
获取到实时软包锂电池的总体分析系数Y,其中,a3、a4以及a5均为预设比例系数,且a3>a4>a5>0;
将实时软包锂电池的局部分析系数X和总体分析系数Y分别与局部分析系数阈值和总体分析系数阈值进行比较:若实时软包锂电池的局部分析系数X大于局部分析系数阈值,且总体分析系数Y小于总体分析系数阈值,则将对应实时软包锂电池设置一级性能;若实时软包锂电池的局部分析系数X小于局部分析系数阈值,且总体分析系数Y小于总体分析系数阈值,或者实时软包锂电池的局部分析系数X大于局部分析系数阈值,且总体分析系数Y大于总体分析系数阈值,则将对应实时软包锂电池设置二级性能;若实时软包锂电池的局部分析系数X小于局部分析系数阈值,且总体分析系数Y大于总体分析系数阈值,则将对应实时软包锂电池设置三级性能;本申请中一级性能、二级性能以及三级性能,均表示为软包锂电池的三个等级,通过局部分析系数能够分析软包锂电池各个检测点的性能参数,通过总体分析系数能够分析软包锂电池总体的性能参数,提高了软包锂电池分级的准确性能;
实时软包锂电池设置对应等级后,对实时软包锂电池进行静置并设置静置时间,若在静置时间内,软包锂电池的自放电超过自放电阈值或者软包锂电池内检测点对用内阻超过内阻阈值,则判定对应软包锂电池等级设置不合格,并对其重新进行检测分容;反之,则判定对应软包锂电池等级设置合格,生成分容合格信号并将分容合格信号发送至服务器;将分容后的软包锂电池进行静置分析,防止出现软包锂电池性能参数改变,导致分容出现误差,造成软包锂电池的化成工艺出现安全风险;
服务器接收到分容合格信号后,对实时软包锂电池进行第一次小电流充电,充电的目的是为了使负极表面形成一层保护膜;同时服务器生成温度采集信号并将温度采集信号发送至温度采集单元,温度采集单元接收到温度采集信号后,在实时软包锂电池的高温化成工艺过程中,对环境温度和实时软包锂电池表面温度进行采集,并将采集的温度值发送至服务器;
服务器接收到温度采集单元发送的温度值后,生成误差分析指令并将误差分析指令发送至误差分析单元;误差分析单元用于接收到误差分析指令,并对温度采集单元在高温化成工艺过程中的温度采集进行误差分析,根据误差大小分析出工艺的工作效率,防止出现温度误差过大导致升温成本的提高或者造成软包锂电池的寿命降低,具体误差分析过程如下:
采集到实时软包锂电池在进行高温化成工艺初始设定的环境温度,并将其标记为设定温度,实时采集到软包锂电池周边环境温度并将其标记为实时温度,将设定温度与实时温度进行差值计算并将对应差值标记为C;
采集到温度采集单元采集温度数据与温度数值显示的间隔时长,并将温度采集单元采集温度数据与温度数值显示的间隔时长标记为JSC;采集到温度采集单元显示温度数值与实际温度数值的差值,并将其标记为CCZ;
通过公式
获取到实时软包锂电池在高温化成工艺中温度误差系数WC,其中,b1和b2均为预设比例系数,且b1>b2>0,当设定温度与实时温度差值C大于温度差值阈值时,则β取值为1.23;当设定温度与实时温度差值C小于温度差值阈值时,则β取值为0.85;
将实时软包锂电池在高温化成工艺中温度误差系数WC与温度误差系数阈值进行比较:若实时软包锂电池在高温化成工艺中温度误差系数≥温度误差系数阈值,则判定温度误差不合格,生成温度误差异常信号并将温度误差异常信号发送至服务器;若实时软包锂电池在高温化成工艺中温度误差系数<温度误差系数阈值,则判定温度误差合格,生成温度误差正常信号并将温度误差正常信号发送至服务器;
工艺分析平台用于对实时软包锂电池的高温化成工艺进行分析,控制器生成电池分析指令并将电池分析指令发送至电池分析单元,电池分析单元用于对通过高温化成工艺的实时软包锂电池进行分析,判定实时软包锂电池的性能参数,防止高温导致锂电池性能发生变化,导致实时软包锂电池的运行效率降低,从而带来不必要的安全隐患,具体分析过程如下:
采集到实时软包锂电池高温化成工艺前的电池表面水平度,并将其标记为额定水平度,设置标号ESP;采集到实时软包锂电池高温化成工艺后的电池表面各个检测点对应的区域表面水平度,并将其标记为SPDi;通过各个检测点对应的区域表面水平度与额定水平度进行差值计算,若对应差值数值大于水平度差值阈值,则判定对应检测点所属区域表面水平度异常,生成水平度异常信号并将水平度异常信号发送至控制器;若对应差值数值小于水平度差值阈值,则判定对应检测点所属区域表面水平度正常,生成水平度正常信号并将水平度正常信号发送至控制器;水平度差值存在正差值和负差值,本申请中差值数值仅为对应数值,不包括符号;
控制器接收到水平的异常信号后,采集到对应检测点所属区域的水平度差值类型,水平度差值分为正差值和负差值,正差值表示对应检测点所属区域凸起,负差值表示对应检测点所属区域凹陷,若对应检测点所属区域的水平度为正差值,则控制降低对应检测点所属区域周边温度,若降低温度无法修正水平度差值则将对应锂电池标记为缩减锂电池,同时生成工艺温度超过范围信号并将工艺温度超过范围信号发送至服务器;若对应检测点所属区域的水平度为负差值,则控制升高对应检测点所属区域周边温度,若降低温度无法修正水平度差值则将对应锂电池标记为膨胀锂电池,同时生成工艺温度未及范围信号并将工艺温度未及范围信号发送至服务器;缩减锂电池可以用于低电量供应需求,膨胀锂电池则不可投入使用;
温度分析单元用于对实时软包锂电池的高温化成工艺成本进行分析,对成本进行监测,在不影响工艺效率的前提下降低工艺成本,大大提高了工艺的工作效率,具体分析过程如下:
当实时软包锂电池周边环境温度到达设定温度后,采集到周边环境温度出现下降的间隔时长与下降幅度,并将周边环境温度出现下降的间隔时长与下降幅度分别标记为XSC和XJF,通过公式
获取到实时软包锂电池对应高温化成工艺的温度分析系数CB,其中,v1和v2均为预设比例系数,且v1>v2>0,e为自然常数;温度分析系数是将实时软包锂电池周边环境的特征参数进行归一化处理得到一个用于评定实时软包锂电池温度变化速度的数值;通过公式可得下降的间隔时长越小以及下降幅度越大,温度分析系数越大,表示实时软包锂电池温度变化速度越大;由公式可得,下降的间隔时与温度分析系数成反比,下降幅度与温度分析系数成正比;
将实时软包锂电池对应高温化成工艺的温度分析系数CB与温度分析系数阈值进行比较:若实时软包锂电池对应高温化成工艺的温度分析系数≥温度分析系数阈值,则判定实时软包锂电池周边环境降温迅速,生成温度持续升高信号并将温度持续升高信号发送至控制器;若实时软包锂电池对应高温化成工艺的温度分析系数<温度分析系数阈值,则判定实时软包锂电池周边环境降温迟缓,生成温度间隔升高信号并将温度间隔升高信号发送至控制器。
一种用于软包锂电池高温化成工艺的温度测控系统,在工作时,温度测控平台对软包锂电池的高温化成工艺过程进行温度测控,温度测控平台接收到软包锂电池后,服务器生成分容指令,并将分容指令发送至电池分容单元;通过电池分容单元用于对实时软包锂电池进行分析,并根据分析将软包锂电池进行等级分化;通过温度采集单元在实时软包锂电池的高温化成工艺过程中,对环境温度和实时软包锂电池表面温度进行采集,并将采集的温度值发送至服务器;通过误差分析单元对温度采集单元在高温化成工艺过程中的温度采集进行误差分析;通过工艺分析平台对实时软包锂电池的高温化成工艺进行分析,控制器生成电池分析指令并将电池分析指令发送至电池分析单元,通过电池分析单元对通过高温化成工艺的实时软包锂电池进行分析,判定实时软包锂电池的性能参数;通过温度分析单元对实时软包锂电池的高温化成工艺成本进行分析。
上述公式均是去量纲取其数值计算,公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式,公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。