锂离子电池内短路故障电热特性等效实验及诊断方法研究
能源短缺和环境污染已经成为21世纪人类工业面临的最重要问题，可再生能源发电因其低碳环保的特点，配合储能装置成为了未来新型电力系统重要的解决方案。锂离子电池因具有高能量密度，快速充放电特性，已在电化学储能装置中得到了广泛应用。但近年来电化学储能领域频频出现自燃、爆炸事故，证明锂离子电池的故障具有潜伏性、自发性和毁灭性。锂离子电池的自燃和爆炸直接原因是热失控，而锂离子电池的内短路故障既是热失控的主要诱因也是共性环节。因此，本文从锂离子电池内短路故障诊断方法入手，结合锂离子电池内短路故障的模拟触发实验，在内短路故障辨识的基础上，对锂离子电池运行时的安全预警方法进行研究。 为了解决锂离子电池内短路故障诊断困难的问题，以储能用磷酸铁锂电池作为实验对象，对内短路故障模拟方法进行研究。结合锂离子电池内/外短路故障具有相近等效电路的特点，从故障模拟量级可控、可复现和可操作的角度出发，选择并联电阻的方式模拟锂离子电池内短路故障过程中的电热特性，根据内短路故障具有的参数效应、耗尽效应以及绝热实验结果，分析内短路故障对锂离子电池电热特性的影响。 根据所设计的实验方案，结合不同内短路模拟量级对触发元件的要求，设计不同材质和结构的内短路故障模拟触发元件。在此基础上，从对内短路故障模拟触发实验的温度分布特性角度出发，分析不同模拟触发元件材质和结构对温度分布特性的影响。 根据锂离子电池内短路故障特性，提出一种基于电压余弦相似性的电池模组内短路故障诊断方法，以电池模组中的电压、电流信号构建二维特征向量，引入包含激励信息的增益倍数，对特征向量进行二次处理，实现对故障信号特征的有效分离，根据实验结果验证了诊断方法的有效性。
锂离子电池;内短路故障;电热特性;模拟触发实验;余弦相似性
哈尔滨理工大学
硕士
电力电子与电力传动
吴晓刚
2022
中文
TM912;TM910.7
2022-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）