詳解電池內(nèi)短路和電池管理
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-04 11:17
點(diǎn)擊量：次
內(nèi)短路是電池?zé)崾Э氐墓残原h(huán)節(jié)，各種各樣的原因都可能產(chǎn)生不同類型的內(nèi)短路，包括機(jī)械變形、擠壓、撕裂，隔膜破裂、過(guò)充過(guò)放、極端過(guò)熱。更危險(xiǎn)的一種內(nèi)短路是自引發(fā)內(nèi)短路，如波音787的事故，是在制造過(guò)程中引入的雜質(zhì)和顆粒，在長(zhǎng)期運(yùn)行之后累積演變發(fā)生的。
枝晶生長(zhǎng)是可以模擬的，而內(nèi)短路是較難進(jìn)行實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)的現(xiàn)象，需要發(fā)展各種各樣的替代實(shí)驗(yàn)方法。我們發(fā)明了一種新的替代實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行內(nèi)短路的模擬測(cè)試，主要是將特制的具有尖刺結(jié)構(gòu)的記憶合金內(nèi)短路觸發(fā)元件植入電池內(nèi)部，升溫使尖刺結(jié)構(gòu)翹起并刺穿隔膜，模擬內(nèi)短路過(guò)程。
通過(guò)該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要的內(nèi)短路類型包括，鋁-銅、正極-銅、鋁-負(fù)極、正極-負(fù)極等四種電路。其中有的是立即發(fā)生熱失控，如鋁和負(fù)極的接觸；而正極和負(fù)極接觸一般不會(huì)發(fā)生熱失控；鋁和銅接觸的危險(xiǎn)程度也比較高，但是不一定馬上引發(fā)內(nèi)短路。
我們對(duì)熱失控內(nèi)短路建立仿真模型，其中很重要的是內(nèi)短路位置的熔斷，這種熔斷可能導(dǎo)致整個(gè)內(nèi)短路終止，也有可能導(dǎo)致更劇烈的內(nèi)短路發(fā)生。
為此，我們對(duì)影響這種熔斷的各種參數(shù)進(jìn)行了分析。我們對(duì)整個(gè)內(nèi)短路發(fā)生演變的過(guò)程進(jìn)行了綜合分析和總結(jié)，在此基礎(chǔ)上，提出為防止發(fā)生熱失控，必須要在早期階段將內(nèi)短路檢測(cè)出來(lái)。
介紹其中的一種方法，是對(duì)串聯(lián)電池組的內(nèi)短路檢測(cè)方法，主要基于一致性差異進(jìn)行診斷。
具體來(lái)看，可以建立有內(nèi)短路和沒(méi)有內(nèi)短路的等效模型，基于這個(gè)等效模型和平均差異模型進(jìn)行在線參數(shù)估計(jì)，有內(nèi)短路之后電位和等效阻抗發(fā)生了變化，我們對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí)，最后可以找出究竟是哪一個(gè)單體出現(xiàn)了問(wèn)題，通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，很明顯的能夠發(fā)現(xiàn)某一個(gè)電池有內(nèi)短路。
但算法只是一個(gè)基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，我們還要結(jié)合大量工程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終開(kāi)發(fā)出了實(shí)用化的檢測(cè)算法。當(dāng)然僅僅內(nèi)短路檢測(cè)是不夠的，需要對(duì)過(guò)充、過(guò)放、SOP等進(jìn)行綜合管理，才有可能實(shí)現(xiàn)內(nèi)短路以及熱失控的提前預(yù)警，這就是新一代的電池管理系統(tǒng)，是以安全為核心的全方位狀態(tài)估計(jì)和故障檢測(cè)。
