[发明专利]一种用于磷酸铁锂电池的多时间尺度综合预警方法

说明书

一种用于磷酸铁锂电池的多时间尺度综合预警方法，属于电池安全使用技术领域。解决了现有磷酸铁锂电池使用过程中存在严重安全隐患，无法实现及时报警的问题。本发明实时采集磷酸铁锂电池中每个电池单体的端电压、温度和剩余电量，计算所有电池单体的平均端电压，提取电池单体的端电压的最低电压值，计算电压差和电压差异变化率；将电压差、温度和剩余电量、电压差异变化率、产热内阻差值ΔR和电池最高温度分别与对应的阈值进行比较，记录分值，综合判断故障，实现电池故障预警。本发明适用于电池安全预警。

技术领域

本发明属于电池安全使用技术领域。

背景技术

可再生能源技术由于具有低碳环保的优点，已被广泛应用在发电系统中。然而，由于风能、太阳能等可再生能源发电的不稳定性，储能系统的应用成为了可再生能源发电系统中不可或缺的一部分。磷酸铁锂电池由于具有长寿命、高能量密度和高功率密度等特点，已经广泛应用在储能电站系统中。然而，近年来频频发生的储能电站的起火事故使得公众对于大规模锂离子电池储能系统的安全性产生了一定的焦虑。2018年，韩国风电场发生起火事故。2019年，美国亚利桑那州2.47MWh的锂电储能系统发生起火爆炸事故。最终的调查报告证明，火灾由电池的内部缺陷导致，特别是异常的锂枝晶生成。如何在运行过程中对锂离子电池实现有效的安全预警管理是现在亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有磷酸铁锂电池使用过程中存在严重安全隐患，无法实现及时报警的问题，提出了一种用于磷酸铁锂电池的多时间尺度综合预警方法。

本发明所述一种用于磷酸铁锂电池的多时间尺度综合预警方法，该方法包括：

设置电池的电压差轻微故障阈值ΔU₁，电压差中等故障阈值ΔU₂，电压差严重故障阈值ΔU₃；

电压差异变化率轻微故障阈值U_rate1，电压差异变化率中等故障阈值U_rate2，电压差异变化率严重故障阈值U_rate3；

电池温度峰值严重故障阈值T_max3，电池温度峰值变化率严重故障阈值dT_max3，电池产热内阻差值故障阈值ΔR_max；

电池剩余电量轻微故障阈值ΔSOC1、电池剩余电量中等故障阈值ΔSOC2、电池剩余电量严重故障阈值ΔSOC3；

多时间尺度综合预警方法，具体为：

步骤一、实时采集磷酸铁锂电池中每个电池单体的端电压、温度和剩余电量；

步骤二、计算所有电池单体的平均端电压U_mean，提取电池单体端电压的最低电压值U_min，计算电压差ΔU＝U_mean-U_min和电压差异变化率U_rate；

同时提取电池单体最高温度值T_max，计算最高温度变化率dT_max和电池单体产热内阻差值ΔR；

同时还提取电池单体的最小剩余电量SOC_min，计算最小剩余电量SOC_min与电池组内电池的平均荷电状态SOCmean差值，获得平均差异ΔSOC；

步骤三、将所述电压差ΔU与电池的电压差轻微故障阈值ΔU₁，电压差中等故障阈值ΔU₂和电压差严重故障阈值ΔU₃进行比较；

当所述电压差ΔU大于电压差轻微故障阈值ΔU₁且小于电压差中等故障阈值ΔU₂时，给出压差故障分值1分，执行步骤四，