CN113161599A - 电池析锂监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池析锂监测方法及装置，所述方法包括：采集锂离子电池在充放电过程中的初始标准电压电容数据，并根据初始标准电压电容数据生成第一曲线；采集锂离子电池在实际使用中的实际电压电容数据，并根据实际电压电容数据生成第二曲线；将第一曲线和第二曲线进行对比判断，确定锂离子电池是否出现析锂现象。本发明通过曲线的峰值变化判断电池内部的析锂情况，无需对电池拆解，在保证电池完整性的同时，无需额外对运行中的电池进行实时监测，通过第一曲线及第二曲线的对比判断得到判定结果，避免了监测误差，操作简单高效，提高了对锂离子电池的安全性能监测。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池析锂监测方法及装置。
背景技术
锂离子电池作为一种新型绿色能源，目前已在汽车、航天、高铁、手持电子设备等多个领域得到了飞速的发展及应用。随着锂电行业的发展。人们对其高能量、高功率以及较好的循环性能提出了相应的要求。
伴随电池的循环使用，由于负极的空间及阻力问题，容易引起电池产生锂枝晶，刺穿隔膜，引发内短路及热失控，对电池的安全产生极大危害。因此，及时判断锂离子电池的析锂情况及量化锂损失，对电池性能及安全做到准确的监测尤为重要。
在现有技术中，判定锂离子电池析锂的方法主要有通过扫描电子显微镜进行元素分析以及通过对负极放电曲线的电压截至电位进行判定确定是否存在析锂风险的方法，但上述方法均不能够对工况电池的析锂情况进行实时无损监测，同时也无法量化单体电池系里所损耗的锂含量。
发明内容
本发明实施例提供一种电池析锂监测方法及装置，用以解决提供一种更好的锂离子电池析锂监测方法。
本发明实施例提供一种电池析锂监测方法，包括：
采集锂离子电池在充放电过程中的初始标准电压电容数据，并根据初始标准电压电容数据生成第一曲线；
采集锂离子电池在实际使用中的实际电压电容数据，并根据实际电压电容数据生成第二曲线；
将第一曲线和第二曲线进行对比判断，确定锂离子电池是否出现析锂现象。
本发明实施例还提供一种电池析锂监测装置，包括：
第一采集模块，用于采集锂离子电池在充放电过程中的初始标准电压电容数据，并根据初始标准电压电容数据生成第一曲线；
第二采集模块，用于采集锂离子电池在实际使用中的实际电压电容数据，并根据实际电压电容数据生成第二曲线；
判断模块，用于将第一曲线和第二曲线进行对比判断，确定锂离子电池是否出现析锂现象。
本发明实施例还提供一种电池析锂监测装置，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述电池析锂监测方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，程序被处理器执行时实现上述电池析锂监测方法的步骤。
采用本发明实施例，通过曲线的峰值变化判断电池内部的析锂情况，无需对电池拆解，在保证电池完整性的同时，无需额外对运行中的电池进行实时监测，通过第一曲线及第二曲线的对比判断得到判定结果，避免了监测误差，操作简单高效，提高了对锂离子电池的安全性能监测。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例的电池析锂监测方法的流程图；
图2是本发明实施例的电池初始时与工况运行后的电压容量对比的示意图；
图3是本发明实施例的第一曲线对比第二曲线的示意图；
图4是本发明实施例的监测并量化锂离子电池析锂的工作流程示意图；
图5是本发明装置实施例一的电池析锂监测装置的示意图；
图6是本发明装置实施例二的电池析锂监测装置的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
方法实施例
根据本发明的实施例，提供了一种电池析锂监测方法，图1是本发明实施例的电池析锂监测方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的电池析锂监测方法具体包括：
步骤101，采集锂离子电池在充放电过程中的初始标准电压电容数据，并根据初始标准电压电容数据生成第一曲线；
需要说明的是，在本发明实施例中锂离子电池为车辆电池模组中的单体锂离子电池。
步骤101具体包括如下处理：在初始化的锂离子电池进行充放电的过程中采集锂离子电池的初始标准电压电容数据，将初始标准电压电容数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的第一曲线。
步骤102，采集锂离子电池在实际使用中的实际电压电容数据，并根据实际电压电容数据生成第二曲线；
步骤102具体包括如下处理：通过电池管理系统(Battery Management System，简称为BMS)采集锂离子电池实际运行后的实际电压容量数据，将实际电压容量数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的第二曲线。
步骤103，将第一曲线和第二曲线进行对比判断，确定锂离子电池是否出现析锂现象。
图2是本发明实施例的电池初始时与工况运行后的电压容量对比的示意图，图3是本发明实施例的第一曲线对比第二曲线的示意图，如图2和图3所示，步骤103具体包括如下处理：将第一曲线和第二曲线进行对比判断，当确定第二曲线具有第一曲线所不具有的特征峰时，确定锂离子电池产生析锂现象。
根据第二曲线是否出现第一曲线上不具有的新的特征峰，作为确定电池是否析锂的标准，是因为电池在正常的充电过程中，随容量的增加，电压会存在下降、平缓、下降的时期，表现在容量增量曲线上就会出现特征峰。如若电池在运行中出现析锂现象，锂金属的存在则会导致电池性能的改变，使得电压与容量增量曲线出现新的特征峰。
在本发明实施例中，为了对析锂进行精确的量化，在确定锂离子电池出现析锂现象后，对第二曲线出现的特征峰的峰面积进行积分处理，根据积分处理结果对析锂消耗锂存量的损失进行量化。即，根据高电位下出现的新峰值，积分面积量化析锂所消耗锂存量的损失。
也就是说，在本发明实施例中，通过上述的处理，分别获取A款锂离子电池的电压与容量增长速率的第一曲线，以及实际使用过程中锂离子电池的电压与容量增长速率的第二曲线，通过对比A款锂离子电池第一曲线以及第二曲线，即可判定A款动力电池在实际运行后是否发生了析锂现象。在一个实例中，通过A款电池前后容量增量曲线一以及曲线二的对比，由于A款电池第二容量增量曲线上，在4V左右出现特征峰，可以判定析锂现象的产生，对A款锂离子电池第二曲线新的特征峰进行积分求面积确定析锂所产生的锂存量损失。
图4是本发明实施例的监测并量化锂离子电池析锂的工作流程示意图，如图4所示，由BMS对单体电池的电容及电压进行实时监测，对输出的数据进行在线数据处理，得到dQ/dV(ICA)曲线，通过曲线的峰值变化判断电池内部的析锂情况，通过数据处理由峰谷间的积分量化电池的析锂量。上述技术方案对电池析锂监测精度较高，无需对电池进行拆解，减免拆解带来的危险，并能监测问题电池的析锂量。
综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，可以对锂离子电池的负极析锂进行监测，并能够进一步量化其所带来的锂损失。本发明实施例的技术方案无需将电池拆解，相比于元素分析等方法，在保证电池完整性的同时，无需额外测试对车辆运行中的电池进行实时监测，通过第一及第二曲线的对比得到判定结果，避免监测误差，操作简单高效，提高了对锂离子电池的安全性能监测。
装置实施例一
根据本发明的实施例，提供了一种电池析锂监测装置，图5是本发明装置实施例一的电池析锂监测装置的示意图，如图5所示，根据本发明实施例的电池析锂监测装置具体包括：
第一采集模块50，用于采集锂离子电池在充放电过程中的初始标准电压电容数据，并根据所述初始标准电压电容数据生成第一曲线；
需要说明的是，在本发明实施例中锂离子电池为车辆电池模组中的单体锂离子电池。
所述第一采集模块50具体用于：
在初始化的锂离子电池进行充放电的过程中采集锂离子电池的初始标准电压电容数据，将所述初始标准电压电容数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的所述第一曲线；
第二采集模块52，用于采集锂离子电池在实际使用中的实际电压电容数据，并根据所述实际电压电容数据生成第二曲线；
所述第二采集模块52具体用于：
通过电池管理系统采集锂离子电池实际运行后的实际电压容量数据，将所述实际电压容量数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的所述第二曲线；
判断模块54，用于将所述第一曲线和所述第二曲线进行对比判断，确定所述锂离子电池是否出现析锂现象。
所述判断模块54具体用于：
将所述第一曲线和所述第二曲线进行对比判断，当确定所述第二曲线具有所述第一曲线所不具有的特征峰时，确定所述锂离子电池产生析锂现象。
在本发明实施例中，为了对析锂进行精确的量化，上述装置进一步包括：
量化模块，用于在确定所述锂离子电池出现析锂现象后，对所述第二曲线出现的特征峰的峰面积进行积分处理，根据所述积分处理结果对析锂消耗锂存量的损失进行量化。
综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，可以对锂离子电池的负极析锂进行监测，并能够进一步量化其所带来的锂损失。本发明实施例的技术方案无需将电池拆解，相比于元素分析等方法，在保证电池完整性的同时，无需额外测试对车辆运行中的电池进行实时监测，通过第一及第二曲线的对比得到判定结果，避免监测误差，操作简单高效，提高了对锂离子电池的安全性能监测。
装置实施例二
根据本发明的实施例，提供了一种电池析锂监测装置，图6是本发明装置实施例二的电池析锂监测装置的示意图，如图6所示，根据本发明实施例的电池析锂监测装置具体包括：存储器60、处理器62及存储在所述存储器60上并可在所述处理器62上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器62执行时实现如下方法步骤：
步骤101，采集锂离子电池在充放电过程中的初始标准电压电容数据，并根据初始标准电压电容数据生成第一曲线；
需要说明的是，在本发明实施例中锂离子电池为车辆电池模组中的单体锂离子电池。
步骤101具体包括如下处理：在初始化的锂离子电池进行充放电的过程中采集锂离子电池的初始标准电压电容数据，将初始标准电压电容数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的第一曲线。
步骤102，采集锂离子电池在实际使用中的实际电压电容数据，并根据实际电压电容数据生成第二曲线；
步骤102具体包括如下处理：通过电池管理系统(Battery Management System，简称为BMS)采集锂离子电池实际运行后的实际电压容量数据，将实际电压容量数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的第二曲线。
步骤103，将第一曲线和第二曲线进行对比判断，确定锂离子电池是否出现析锂现象。
图2是本发明实施例的电池初始时与工况运行后的电压容量对比的示意图，图3是本发明实施例的第一曲线对比第二曲线的示意图，如图2和图3所示，步骤103具体包括如下处理：将第一曲线和第二曲线进行对比判断，当确定第二曲线具有第一曲线所不具有的特征峰时，确定锂离子电池产生析锂现象。
根据第二曲线是否出现第一曲线上不具有的新的特征峰，作为确定电池是否析锂的标准，是因为电池在正常的充电过程中，随容量的增加，电压会存在下降、平缓、下降的时期，表现在容量增量曲线上就会出现特征峰。如若电池在运行中出现析锂现象，锂金属的存在则会导致电池性能的改变，使得电压与容量增量曲线出现新的特征峰。
在本发明实施例中，为了对析锂进行精确的量化，在确定锂离子电池出现析锂现象后，对第二曲线出现的特征峰的峰面积进行积分处理，根据积分处理结果对析锂消耗锂存量的损失进行量化。即，根据高电位下出现的新峰值，积分面积量化析锂所消耗锂存量的损失。
也就是说，在本发明实施例中，通过上述的处理，分别获取A款锂离子电池的电压与容量增长速率的第一曲线，以及实际使用过程中锂离子电池的电压与容量增长速率的第二曲线，通过对比A款锂离子电池第一曲线以及第二曲线，即可判定A款动力电池在实际运行后是否发生了析锂现象。在一个实例中，通过A款电池前后容量增量曲线一以及曲线二的对比，由于A款电池第二容量增量曲线上，在4V左右出现特征峰，可以判定析锂现象的产生，对A款锂离子电池第二曲线新的特征峰进行积分求面积确定析锂所产生的锂存量损失。
图4是本发明实施例的监测并量化锂离子电池析锂的工作流程示意图，如图4所示，由BMS对单体电池的电容及电压进行实时监测，对输出的数据进行在线数据处理，得到dQ/dV(ICA)曲线，通过曲线的峰值变化判断电池内部的析锂情况，通过数据处理由峰谷间的积分量化电池的析锂量。上述技术方案对电池析锂监测精度较高，无需对电池进行拆解，减免拆解带来的危险，并能监测问题电池的析锂量。
装置实施例三
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传输的实现程序，所述程序被处理器62执行时实现如下方法步骤：
步骤101，采集锂离子电池在充放电过程中的初始标准电压电容数据，并根据初始标准电压电容数据生成第一曲线；
需要说明的是，在本发明实施例中锂离子电池为车辆电池模组中的单体锂离子电池。
步骤101具体包括如下处理：在初始化的锂离子电池进行充放电的过程中采集锂离子电池的初始标准电压电容数据，将初始标准电压电容数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的第一曲线。
步骤102，采集锂离子电池在实际使用中的实际电压电容数据，并根据实际电压电容数据生成第二曲线；
步骤102具体包括如下处理：通过电池管理系统(Battery Management System，简称为BMS)采集锂离子电池实际运行后的实际电压容量数据，将实际电压容量数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的第二曲线。
步骤103，将第一曲线和第二曲线进行对比判断，确定锂离子电池是否出现析锂现象。
图2是本发明实施例的电池初始时与工况运行后的电压容量对比的示意图，图3是本发明实施例的第一曲线对比第二曲线的示意图，如图2和图3所示，步骤103具体包括如下处理：将第一曲线和第二曲线进行对比判断，当确定第二曲线具有第一曲线所不具有的特征峰时，确定锂离子电池产生析锂现象。
根据第二曲线是否出现第一曲线上不具有的新的特征峰，作为确定电池是否析锂的标准，是因为电池在正常的充电过程中，随容量的增加，电压会存在下降、平缓、下降的时期，表现在容量增量曲线上就会出现特征峰。如若电池在运行中出现析锂现象，锂金属的存在则会导致电池性能的改变，使得电压与容量增量曲线出现新的特征峰。
在本发明实施例中，为了对析锂进行精确的量化，在确定锂离子电池出现析锂现象后，对第二曲线出现的特征峰的峰面积进行积分处理，根据积分处理结果对析锂消耗锂存量的损失进行量化。即，根据高电位下出现的新峰值，积分面积量化析锂所消耗锂存量的损失。
也就是说，在本发明实施例中，通过上述的处理，分别获取A款锂离子电池的电压与容量增长速率的第一曲线，以及实际使用过程中锂离子电池的电压与容量增长速率的第二曲线，通过对比A款锂离子电池第一曲线以及第二曲线，即可判定A款动力电池在实际运行后是否发生了析锂现象。在一个实例中，通过A款电池前后容量增量曲线一以及曲线二的对比，由于A款电池第二容量增量曲线上，在4V左右出现特征峰，可以判定析锂现象的产生，对A款锂离子电池第二曲线新的特征峰进行积分求面积确定析锂所产生的锂存量损失。
图4是本发明实施例的监测并量化锂离子电池析锂的工作流程示意图，如图4所示，由BMS对单体电池的电容及电压进行实时监测，对输出的数据进行在线数据处理，得到dQ/dV(ICA)曲线，通过曲线的峰值变化判断电池内部的析锂情况，通过数据处理由峰谷间的积分量化电池的析锂量。上述技术方案对电池析锂监测精度较高，无需对电池进行拆解，减免拆解带来的危险，并能监测问题电池的析锂量。
本实施例所述计算机可读存储介质包括但不限于为：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，可以对锂离子电池的负极析锂进行监测，并能够进一步量化其所带来的锂损失。本发明实施例的技术方案无需将电池拆解，相比于元素分析等方法，在保证电池完整性的同时，无需额外测试对车辆运行中的电池进行实时监测，通过第一及第二曲线的对比得到判定结果，避免监测误差，操作简单高效，提高了对锂离子电池的安全性能监测。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池析锂监测方法，其特征在于，包括：
采集锂离子电池在充放电过程中的初始标准电压电容数据，并根据所述初始标准电压电容数据生成第一曲线；
采集锂离子电池在实际使用中的实际电压电容数据，并根据所述实际电压电容数据生成第二曲线；
将所述第一曲线和所述第二曲线进行对比判断，确定所述锂离子电池是否出现析锂现象。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采集锂离子电池在充放电过程中的初始标准电压电容数据，并根据所述初始标准电压电容数据生成第一曲线具体包括：
在初始化的锂离子电池进行充放电的过程中采集锂离子电池的初始标准电压电容数据，将所述初始标准电压电容数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的所述第一曲线。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采集锂离子电池在实际使用中的实际电压电容数据，并根据所述实际电压电容数据生成第二曲线具体包括：
通过电池管理系统采集锂离子电池实际运行后的实际电压容量数据，将所述实际电压容量数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的所述第二曲线。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一曲线和所述第二曲线进行对比判断，确定所述锂离子电池是否出现析锂现象具体包括：
将所述第一曲线和所述第二曲线进行对比判断，当确定所述第二曲线具有所述第一曲线所不具有的特征峰时，确定所述锂离子电池产生析锂现象。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
在确定所述锂离子电池出现析锂现象后，对所述第二曲线出现的特征峰的峰面积进行积分处理，根据所述积分处理结果对析锂消耗锂存量的损失进行量化。
6.一种电池析锂监测装置，其特征在于，包括：
第一采集模块，用于采集锂离子电池在充放电过程中的初始标准电压电容数据，并根据所述初始标准电压电容数据生成第一曲线；
第二采集模块，用于采集锂离子电池在实际使用中的实际电压电容数据，并根据所述实际电压电容数据生成第二曲线；
判断模块，用于将所述第一曲线和所述第二曲线进行对比判断，确定所述锂离子电池是否出现析锂现象。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述第一采集模块具体用于：
在初始化的锂离子电池进行充放电的过程中采集锂离子电池的初始标准电压电容数据，将所述初始标准电压电容数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的所述第一曲线；
所述第二采集模块具体用于：
通过电池管理系统采集锂离子电池实际运行后的实际电压容量数据，将所述实际电压容量数据中的电压与容量进行dQ/dV的微分处理，生成表示电压与容量增长速率的所述第二曲线；
所述判断模块具体用于：
将所述第一曲线和所述第二曲线进行对比判断，当确定所述第二曲线具有所述第一曲线所不具有的特征峰时，确定所述锂离子电池产生析锂现象。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：
量化模块，用于在确定所述锂离子电池出现析锂现象后，对所述第二曲线出现的特征峰的峰面积进行积分处理，根据所述积分处理结果对析锂消耗锂存量的损失进行量化。
9.一种电池析锂监测装置，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的电池析锂监测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的电池析锂监测方法的步骤。
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