CN109921104B - 一种电芯状态监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，公开了一种电芯状态监测方法及装置。电芯状态监测方法为：确定电芯每次受到冲击时的冲击状况，并将电芯当前在每种冲击状况下的冲击次数进行累加得到累加冲击次数，然后根据电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与对应该种冲击状况电芯所能承受的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数，从而判断出电芯的当前状态，相比现有技术，该方法电芯不受到被电子设备壳体和锂离子电池外壳隐蔽的影响，可以实现对电芯状态的实时监测，及时发现电芯的安全问题，从而降低由于电芯安全问题而引起的电池起火的风险。

Description

一种电芯状态监测方法及装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电芯状态监测方法及装置。

背景技术

锂离子电池是一种新型的绿色化学电源，与传统的镍镉电池、镍氢电池相比具有电压高、寿命长、容量和能量密度大、体积小、自放电率低等优点。目前，锂离子电池由于其在应用过程中具有能量密度高、使用寿命长、无记忆效应、环保等特性而得到了广泛的应用，已经被广泛用于各种便携式电子设备。锂离子电池通常由外壳以及包覆于外壳内的电芯和保护电路板组成，其中，电芯作为锂离子电池的核心蓄电部分，其安全状态直接影响着电池的使用状况。

对于便携式电子设备，其往往会面临被跌落或者碰撞的风险，而电芯在跌落或者碰撞时受到外力冲击后较易发生损坏，经过多次外力冲击的累积，电芯内部发生短路的风险升高，这样就会导致电芯发热甚至起火等现象，并且由于电芯受到电子设备壳体和锂离子电池外壳的双重隐蔽，用户难以确定电芯的损坏情况，从而也就无法判断电芯的安全状态。

基于此，如何监测电芯受到外力冲击后的状态，及时发现电芯的安全问题，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种电芯状态监测方法及装置，以实现对电芯状态的实时监测，降低由于电芯安全问题而引起的电池起火的风险。

本发明实施例了一种电芯状态监测方法，包括：

确定电芯在每次冲击下的冲击状况；

根据当前所述电芯所受到的所有冲击的冲击状况，将属于同一种冲击状况的冲击的冲击次数进行累加，确定电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数；

获取电芯冲击信息数据库，所述电芯冲击信息数据库存储有对应于多种冲击状况，所述电芯分别所能承受的最大冲击次数；根据所述电芯冲击信息数据库，确定与所述电芯所受到的每种冲击的冲击状况分别对应的最大冲击次数；

根据所述电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与所述电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数；根据所述表征电芯当前状态的参数，判断电芯当前状态。

优选的，具体基于以下公式，根据所述电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与所述电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数：

D＝(n₁/N₁+n₂/N₂+…+n_x/N_x)*B

其中，D为表征电芯当前状态的参数，n_x为电芯在第x种冲击状况下的累加冲击次数，N_x为电芯在第x种冲击状况下所能承受的最大冲击次数，x为自然数，B为安全系数。

优选的，所述根据所述表征电芯当前状态的参数，判断电芯当前状态，具体包括：

当表征电芯当前状态的参数D<1时，判断电芯当前处于安全状态；

当表征电芯当前状态的参数D≥1时，判断电芯当前处于异常状态。

优选的，所述确定电芯在每次冲击下的冲击状况，具体为：

获取电芯在一次冲击下的冲击位置以及对应该冲击位置的加速度值；

确定所述电芯在一个冲击位置的一个加速度值为一种冲击状况。

较佳的，所述电芯的冲击位置包括电芯的棱边、角部和面部。

采用本发明实施例提供的电芯状态监测方法，通过监测电芯每次受到冲击时的冲击状况，并将电芯当前在每种冲击状况下的冲击次数进行累加得到累加冲击次数，然后根据电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与对应该种冲击状况电芯所能承受的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数，从而判断出电芯的当前状态，相比现有技术，该方法电芯不受到被电子设备壳体和锂离子电池外壳隐蔽的影响，可以实现对电芯状态的实时监测，及时发现电芯的安全问题，从而降低由于电芯安全问题而引起的电池起火的风险。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种电芯状态监测装置，包括：

第一确定单元，用于确定电芯在每次冲击下的冲击状况，并根据当前所述电芯所受到的所有冲击的冲击状况，将属于同一种冲击状况的冲击的冲击次数进行累加，确定电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数；

获取单元，用于获取电芯冲击信息数据库，所述电芯冲击信息数据库包括对应于多种冲击状况，所述电芯分别所能承受的最大冲击次数；

第二确定单元，根据所述电芯冲击信息数据库，确定与所述电芯所受到的每种冲击的冲击状况分别对应的最大冲击次数；

判断单元，根据所述电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与所述电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数；根据所述表征电芯当前状态的参数，判断电芯当前状态。

优选的，所述判断单元，具体基于以下公式，根据所述电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与所述电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数：

D＝(n₁/N₁+n₂/N₂+…+n_x/N_x)*B

其中，n_x为电芯在第x种冲击状况下的累加冲击次数，N_x为电芯在第x种冲击状况下所能承受的最大冲击次数，x为自然数；B为安全系数，D为表征电芯当前状态的参数。

优选的，所述判断单元，具体用于：

当表征电芯当前状态的参数D<1时，判断电芯当前处于安全状态；

当表征电芯当前状态的参数D≥1时，判断电芯当前处于异常状态。

优选的，所述第一确定单元，具体用于：

获取电芯在一次冲击下的冲击位置以及对应该冲击位置的加速度值；

确定所述电芯在一个冲击位置的一个加速度值为一种冲击状况。

较佳的，所述电芯的冲击位置包括电芯的棱边、角部和面部。

采用本发明实施例提供的电芯状态监测装置，通过监测电芯每次受到冲击时的冲击状况，并将电芯当前在每种冲击状况下的冲击次数进行累加得到累加冲击次数，然后根据电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与对应该种冲击状况电芯所能承受的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数，从而判断出电芯的当前状态，相比现有技术，该装置电芯不受到被电子设备壳体和锂离子电池外壳隐蔽的影响，可以实现对电芯状态的实时监测，及时发现电芯的安全问题，从而降低由于电芯安全问题而引起的电池起火的风险。

附图说明

图1为本发明实施例电芯状态监测方法的流程示意图；

图2为图1所示实施例步骤101的具体流程示意图；

图3为本发明实施例电芯状态监测装置的结构示意图。

附图标记：

100-第一确定单元200-获取单元300-第二确定单元

400-判断单元

具体实施方式

为了实现对电芯状态的实时监测，降低由于电芯安全问题而引起的电池起火的风险，本发明实施例提供了一种电芯状态监测方法及装置。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的电芯状态监测方法，包括：

步骤101、确定电芯在每次冲击下的冲击状况；

步骤102、根据当前电芯所受到的所有冲击的冲击状况，将属于同一种冲击状况的冲击的冲击次数进行累加，确定电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数；

步骤103、获取电芯冲击信息数据库，电芯冲击信息数据库存储有对应于多种冲击状况，电芯分别所能承受的最大冲击次数；根据电芯冲击信息数据库，确定与电芯所受到的每种冲击的冲击状况分别对应的最大冲击次数；

步骤104、根据电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数；根据表征电芯当前状态的参数，判断电芯当前状态。

电芯冲击信息数据库可以通过对电芯进行冲击试验获得。具体来说，通过对电芯进行多种冲击状况下的冲击试验，分别获取电芯对应该多种冲击状况的所能承受的最大冲击次数，然后将该多种冲击状况和与之一一对应的最大冲击次数进行存储，形成电芯冲击信息数据库，其中，电芯冲击信息数据库所包括的多种冲击状况应覆盖电芯可能遇到所有冲击状况。在本发明实施例中，电芯对应一种冲击状况所能承受的最大冲击次数，可以理解为对电芯进行这种冲击状况下的反复冲击，直至电芯出现发热、起火或者冲击前后电芯的电压差达到一定值时，确定最后一次冲击的次数为对应该冲击状况电芯所能承受的最大冲击次数。对电芯进行冲击的冲击方法包括跌落或者碰撞等，在此不作赘述。

如图2所示，在本发明实施例中，步骤101具体包括：

步骤1011、获取电芯在一次冲击下的冲击位置以及对应该冲击位置的加速度值；

步骤1012、确定电芯在一个冲击位置的一个加速度值为一种冲击状况。

电芯的不同位置受到冲击时，即使冲击力度相同，电芯的损伤程度也会不同，因此，在本发明实施例中，将电芯在一个冲击位置的一个加速度值作为一种冲击状况，可以细化对不同冲击状况的划分，有利于提高对电芯状态判断的准确度。

作为本发明的优选实施例，电芯的冲击位置包括电芯的棱边、角部和面部。对于具有较为规则的六面体结构的电芯，我们可以将电芯的所有棱边看作同一冲击位置，同理，电芯的所有角部、所有面部也可以分别看作为同一冲击位置。以电芯的棱边受到冲击为例说明，在本发明实施例中，电芯的任一棱边受到相同加速度值的冲击都可看作为同一种冲击状况。

优选的，具体基于以下公式，根据电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数，参见表1所示：

D＝(n₁/N₁+n₂/N₂+…+n_x/N_x)*B

其中，D为表征电芯当前状态的参数，n_x为电芯在第x种冲击状况下的累加冲击次数，N_x为电芯在第x种冲击状况下所能承受的最大冲击次数，x为自然数，B为安全系数。安全系数B的取值不限，在本发明实施例中，B的取值范围为[1.1，1.3]。

表1表征电芯当前状态的参数D的计算表

优选的，根据表征电芯当前状态的参数，判断电芯当前状态，具体包括：

当表征电芯当前状态的参数D<1时，判断电芯当前处于安全状态；

当表征电芯当前状态的参数D≥1时，判断电芯当前处于异常状态。

综上，采用本发明实施例提供的电芯状态监测方法，通过监测电芯每次受到冲击时的冲击状况，并将电芯当前在每种冲击状况下的冲击次数进行累加得到累加冲击次数，然后根据电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与对应该种冲击状况电芯所能承受的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数，从而判断出电芯的当前状态，相比现有技术，该方法电芯不受到被电子设备壳体和锂离子电池外壳隐蔽的影响，可以实现对电芯状态的实时监测，及时发现电芯的安全问题，从而降低由于电芯安全问题而引起的电池起火的风险。

下面以某型号的电芯为例，根据前述所定义的冲击状况计算表征该电芯当前状态的参数，具体参见表2，表中列出了该型号电芯在三个冲击位置分别受到五个不同加速度值的冲击时，电芯当前的累加冲击次数和电芯所能承受的最大冲击次数，其中安全系数B取值为1.2。

表2表征某型号电芯当前状态的参数D的计算表

可见，对于该电芯来说，表征其当前状态的参数D>1，说明该电芯当前处于异常状态，即该电芯已存在安全问题。

在本发明实施例中，对于电子设备而言，电子设备的处理模块应当具有如下功能：获取对电芯当前状态的判断结果，当电芯当前处于异常状态时，应控制电子设备发出提示报警，以提醒用户停止继续使用该电芯，或者直接通过电子设备内部的保护电路强制禁用该电芯。这样，在发现电芯存在安全问题后，可以避免由于用户继续使用该电芯而发生起火危险。

如图3所示，基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种电芯状态监测装置，包括：

第一确定单元100，用于确定电芯在每次冲击下的冲击状况，并根据当前电芯所受到的所有冲击的冲击状况，将属于同一种冲击状况的冲击的冲击次数进行累加，确定电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数；

获取单元200，用于获取电芯冲击信息数据库，电芯冲击信息数据库包括对应于多种冲击状况，电芯分别所能承受的最大冲击次数；

第二确定单元300，根据电芯冲击信息数据库，确定与电芯所受到的每种冲击的冲击状况分别对应的最大冲击次数；

判断单元400，根据电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数；根据表征电芯当前状态的参数，判断电芯当前状态。

优选的，判断单元400，具体基于以下公式，根据电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数：

D＝(n₁/N₁+n₂/N₂+…+n_x/N_x)*B

其中，n_x为电芯在第x种冲击状况下的累加冲击次数，N_x为电芯在第x种冲击状况下所能承受的最大冲击次数，x为自然数；B为安全系数，D为表征电芯当前状态的参数。

优选的，判断单元400，具体用于：

当表征电芯当前状态的参数D<1时，判断电芯当前处于安全状态；

当表征电芯当前状态的参数D≥1时，判断电芯当前处于异常状态。

优选的，第一确定单元100，具体用于：

获取电芯在一次冲击下的冲击位置以及对应该冲击位置的加速度值；

确定电芯在一个冲击位置的一个加速度值为一种冲击状况。

较佳的，电芯的冲击位置包括电芯的棱边、角部和面部。

采用本发明实施例提供的电芯状态监测装置，通过监测电芯每次受到冲击时的冲击状况，并将电芯当前在每种冲击状况下的冲击次数进行累加得到累加冲击次数，然后根据电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与对应该种冲击状况电芯所能承受的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数，从而判断出电芯的当前状态，相比现有技术，该装置电芯不受到被电子设备壳体和锂离子电池外壳隐蔽的影响，可以实现对电芯状态的实时监测，及时发现电芯的安全问题，从而降低由于电芯安全问题而引起的电池起火的风险。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种电芯状态监测方法，其特征在于，包括：

确定电芯在每次冲击下的冲击状况；

根据当前所述电芯所受到的所有冲击的冲击状况，将属于同一种冲击状况的冲击的冲击次数进行累加，确定电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数；

获取电芯冲击信息数据库，所述电芯冲击信息数据库存储有对应于多种冲击状况，所述电芯分别所能承受的最大冲击次数；根据所述电芯冲击信息数据库，确定与所述电芯所受到的每种冲击的冲击状况分别对应的最大冲击次数；

根据所述电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与所述电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数；根据所述表征电芯当前状态的参数，判断电芯当前状态；

具体基于以下公式，根据所述电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与所述电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数：

D＝(n₁/N₁+n₂/N₂+...+n_x/N_x)*B

其中，D为表征电芯当前状态的参数，n_x为电芯在第x种冲击状况下的累加冲击次数，N_x为电芯在第x种冲击状况下所能承受的最大冲击次数，x为自然数，B为安全系数；

根据所述表征电芯当前状态的参数，判断电芯当前状态，具体包括：

当表征电芯当前状态的参数D<1时，判断电芯当前处于安全状态；

当表征电芯当前状态的参数D≥1时，判断电芯当前处于异常状态。

2.如权利要求1所述的电芯状态监测方法，其特征在于，所述确定电芯在每次冲击下的冲击状况，具体为：

获取电芯在一次冲击下的冲击位置以及对应该冲击位置的加速度值；

确定所述电芯在一个冲击位置的一个加速度值为一种冲击状况。

3.如权利要求2所述的电芯状态监测方法，其特征在于，所述电芯的冲击位置包括电芯的棱边、角部和面部。

4.一种电芯状态监测装置，其特征在于，包括：

第一确定单元，用于确定电芯在每次冲击下的冲击状况，并根据当前所述电芯所受到的所有冲击的冲击状况，将属于同一种冲击状况的冲击的冲击次数进行累加，确定电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数；

获取单元，用于获取电芯冲击信息数据库，所述电芯冲击信息数据库包括对应于多种冲击状况，所述电芯分别所能承受的最大冲击次数；

第二确定单元，根据所述电芯冲击信息数据库，确定与所述电芯所受到的每种冲击的冲击状况分别对应的最大冲击次数；

判断单元，根据所述电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与所述电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数；根据所述表征电芯当前状态的参数，判断电芯当前状态；

所述判断单元，具体基于以下公式，根据所述电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与所述电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数：

D＝(n₁/N₁+n₂/N₂+...+n_x/N_x)*B

其中，D为表征电芯当前状态的参数，n_x为电芯在第x种冲击状况下的累加冲击次数，N_x为电芯在第x种冲击状况下所能承受的最大冲击次数，x为自然数，B为安全系数；

所述判断单元，具体用于：

当表征电芯当前状态的参数D<1时，判断电芯当前处于安全状态；

当表征电芯当前状态的参数D≥1时，判断电芯当前处于异常状态。

5.如权利要求4所述的电芯状态监测装置，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于：

获取电芯在一次冲击下的冲击位置以及对应该冲击位置的加速度值；

确定所述电芯在一个冲击位置的一个加速度值为一种冲击状况。

6.如权利要求5所述的电芯状态监测装置，其特征在于，所述电芯的冲击位置包括电芯的棱边、角部和面部。

7.一种计算设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储程序指令；

处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序指令执行：

确定电芯在每次冲击下的冲击状况；

根据当前所述电芯所受到的所有冲击的冲击状况，将属于同一种冲击状况的冲击的冲击次数进行累加，确定电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数；

获取电芯冲击信息数据库，所述电芯冲击信息数据库包括对应于多种冲击状况，所述电芯分别所能承受的最大冲击次数；根据所述电芯冲击信息数据库，确定与所述电芯所受到的每种冲击的冲击状况分别对应的最大冲击次数；

根据所述电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与所述电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数；根据所述表征电芯当前状态的参数，判断电芯当前状态；

具体基于以下公式，根据所述电芯在每种冲击状况下的累加冲击次数与所述电芯冲击信息数据库中对应每种冲击状况的最大冲击次数，得到表征电芯当前状态的参数：

D＝(n₁/N₁+n₂/N₂+...+n_x/N_x)*B

其中，D为表征电芯当前状态的参数，n_x为电芯在第x种冲击状况下的累加冲击次数，N_x为电芯在第x种冲击状况下所能承受的最大冲击次数，x为自然数，B为安全系数；

根据所述表征电芯当前状态的参数，判断电芯当前状态，具体包括：

当表征电芯当前状态的参数D<1时，判断电芯当前处于安全状态；

当表征电芯当前状态的参数D≥1时，判断电芯当前处于异常状态。

8.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行权利要求1～3任一项所述的方法。

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