[发明专利]一种基于电化学变量监测的电池内部故障诊断方法及装置

权利要求书

1.一种基于电化学变量监测的电池内部故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，建立电池内部故障的电池电化学机理模型，并进行模型参数辨识；

步骤2，对所述电池电化学机理模型进行简化降阶后获得描述电池内部各个电化学变量的降阶模型；

步骤3，对目标电池或电池组施加直流激励或交流激励，根据不同的电流激励类型的电化学变量进行故障识别，从而得知所述目标电池或电池组是否存在内部故障，

其中，当步骤3中施加的电流激励为直流激励时，步骤3包括如下子步骤：

步骤3-1，对所述目标电池或所述电池组施加直流激励；

步骤3-2，测量所述目标电池或所述电池组的响应电压、电流和温度后，利用所述电池电化学机理模型或所述降阶模型和状态观测器对所述目标电池或所述电池组内部不同位置处的各个所述电化学变量进行开环或闭环估计；

步骤3-3，根据所述目标电池或所述电池组不同位置处一个或多个所述电化学变量在时域上异常变化的有无来判定所述目标电池或所述电池组是否存在相应内部故障，

当步骤3中施加的电流激励为交流激励时，步骤3包括如下子步骤：

步骤3-a，在所述目标电池或所述电池组的平衡状态下，对所述目标电池或所述电池组施加小振幅交流激励；

步骤3-b，测量1个或多个交流激励周期的电池响应电压、电流和温度后，利用所述电池电化学机理模型或所述降阶模型和状态观测器对所述目标电池或所述电池组内部不同位置处的各个所述电化学变量进行开环或闭环估计；

步骤3-c，利用估计出的各个所述电化学变量的变化，计算所述目标电池或所述电池组不同位置处各个所述电化学变量的交流阻抗，通过该交流阻抗的异常变化的有无来判定所述目标电池或所述电池组是否存在相应内部故障，

所述步骤1中的所述电池内部故障包括微短路、金属锂沉积、SEI膜增厚、析锂、容量跳水、产气、电解液分解以及自放电，

所述步骤2中的所述电化学变量包括固相浓度、液相浓度、固相电势、液相电势以及锂通量。

2.根据权利要求1的基于电化学变量监测的电池内部故障诊断方法，其特征在于：

其中，所述步骤3-1中的所述直流激励包括脉冲、动态电流、恒流、静置。

3.根据权利要求1的基于电化学变量监测的电池内部故障诊断方法，其特征在于：

其中，所述步骤3-c中的所述电化学变量的交流阻抗计算方法包括如下子步骤：

步骤3-c-1，若所述步骤3-a中的交流激励的电流为i_app(t)，则分别计算所述步骤3-b估计出的各个所述电化学变量的时域变化与sin(ωt)和cos(ωt)的积分；

步骤3-c-2，计算各个所述电化学变量的幅值响应|G|和相位响应arg G；

步骤3-c-3，计算各和电化学变量的幅值响应的分贝值|G|_dB和相位响应的角度值argG_deg；

步骤3-c-4，计算各个电化学变量的阻抗Z。