CN113466702B - 一种锂离子电池预警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池预警方法及系统，包括步骤：获取各个电池串的基础电压参数；根据基础电压参数，获取实际运用中的第一电压参数、第二电压参数、第三电压参数的连续跳变次数；根据跳变次数分别向系统发出二级预警或一级预警；系统包括锂离子电池串、监控单元、保护单元及控制IC；监控单元用于对锂离子电池组中的电池串的电压状态及电量SOC进行监控，并监控信息发送给控制IC；保护单元用于根据监控到的电池串电压及电量信息，对各个电池串进行保护；控制IC用于根据监控信息，向系统发出预警信息，并向保护单元发送控制指令。实施本发明，解决了现有车辆的锂电池管理系统技术手段，无法有效对电池组出现的异常做出预警的问题。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池预警方法及系统。
背景技术
随着技术逐渐成熟、成本大幅下降以及激励政策和油耗法规等因素的综合影响，锂离子电池在今后5～10年仍将是主流动力电池。通常，车用锂离子动力电池系统是由几十个或者数百上千个电池单体通过串并联的方式组合而成。由于电池性能存在“木桶效应”，容量、功率等关键性能的发挥受电池系统中各单体不一致性影响很大，在充放电时，电池系统内各单体的不一致性导致电池容量和功率等性能指标下降，从而直接影响整车的纯电动续驶里程和动力性等指标。特别在低温时，电池单体的不一致性不仅影响电池性能，而且会导致电池触发故障阈值的概率增大，如果控制不好，甚至存在安全隐患。
在电池模组的生产产线上，电池分选往往是第一道工序。目前产线上的电池分选是通过对单体电池的容量、电压、内阻等外特性进行静态筛选，筛选时间短，效率高，但是只能保证筛选出的单体电池的这些指标保持一致，无法反映电池在工作时的动态特性。若采用对电池进行完整充放电实验的方法进行动态分选，则又会耗费大量时间，严重降低产线的生产效率。
目前，车辆的锂电池管理系统，一般都是检测各电池串内阻、温度、电流、容量来判定电池组的健康状态，无法有效对电池组出现的异常做出预先性的判定。
发明内容
针对现有车辆的锂电池管理系统，基于电池串内阻、温度、电流及容量来判定电池组健康状态的技术手段，无法有效对电池组出现的异常做出预警的问题，提出一种锂离子电池预警方法及系统，通过对锂离子电池组中的电池串的电压状态进行监控，当同一电池串的静态电压、充电末端电压及放电末端电压发生连续跳变的次数超高3次时，向系统发出二级预警信息，若进一步，该电池串的电量发生超高1％的衰减时，向系统发出一级预警信息，并且建议用户即刻停止使用，并限制锂离子电池组的充电限制在30％以内，解决了现有车辆的锂电池管理系统，基于电池串内阻、温度、电流及容量来判定电池组健康状态的技术手段，无法有效对电池组出现的异常做出预警的问题。
一种锂离子电池预警方法，包括步骤：
获取各个电池串的基础电压参数；
根据所述基础电压参数，获取实际运用中的第一电压参数、第二电压参数、第三电压参数的连续跳变次数；
根据所述跳变次数分别向系统发出二级预警或一级预警；
其中，所述第一电压参数为静态电压，所述第二电压参数为充电末端电压，所述第三电压参数为放电末端电压。
结合本发明所述的锂离子电池预警方法，第一种可能的实施方式中，所述步骤：获取各个电池串的基础电压参数，包括子步骤：
获取各个电池串的静态电压；
获取各个电池串的在工况条件下的充电末端电压及放电末端电压；
将所述静态电压、充电末端电压及放电末端电压作为基础电压数据。
结合本发明第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述步骤：根据所述基础电压参数，获取实际运用中的第一电压参数、第二电压参数、第三电压参数的连续跳变次数，包括子步骤：
将所述第一电压参数、第二电压参数、第三电压参数分别与所述基础电压参数比较，获取差值；
若所述差值大于规定的阈值，则判定该电压参数发生了跳变。
结合本发明第三种可能的实施方式，第四种可能的实施方式中，所述步骤：根据所述基础电压参数，获取实际运用中的第一电压参数、第二电压参数、第三电压参数的连续跳变次数，还包括子步骤：
获取静态电压最低的发生跳变的第一电池串信息；
获取动态充电末端电压的发生跳变的第二电池串信息；
获取动态放电末端电压的发生跳变的第三电池串信息；
若所述第一电池信息、第二电池串信息、第三电池串信息相同，则获取该电池串的跳变次数。
结合本发明第四种可能的实施方式，第五种可能的实施方式中，所述步骤：根据所述跳变次数分别向系统发出二级预警或一级预警，包括子步骤：
若所述跳变次数大于3次，则向系统发送二级预警；
系统收到所述二级预警信息后，提示用户进行检修。
结合本发明第五种可能的实施方式，第六种可能的实施方式中，所述步骤：根据所述跳变次数分别向系统发出二级预警或一级预警，还包括子步骤：
若所述跳变次数大于3次，且电池串容量下降超过1％，则向系统发送一级预警；
收到所述一级预警后，向用户发送即刻检修指示，并将电池SOC充电限制在30％内。
结合本发明第六种可能的实施方式，第七种可能的实施方式中，所述步骤：根据所述跳变次数分别向系统发出二级预警或一级预警，还包括子步骤：
收到所述一级预警后，向用户发送即刻检修指示，并将电池SOC充电限制在30％内，切断系统电源，禁止继续使用。
一种锂离子电池预警系统，包括：
锂离子电池串；
监控单元；
保护单元；
控制IC；
所述监控单元，用于对所述锂离子电池组中的电池串的电压状态及电量SOC进行监控，并监控信息发送给所述控制IC；
所述保护单元，用于根据监控到的电池串电压及电量信息，对各个电池串进行保护；
所述控制IC，用于根据监控信息，向系统发出预警信息，并向所述保护单元发送控制指令。
结合本发明所述的锂离子电池预警系统，第一种可能的实施方式中，所述系统还包括：
交互单元；
所述交互单元，用于向用户发出预警提示信息，或者用户输入控制指令信息。
实施本发明所述的一种锂离子电池预警系统及方法，通过对锂离子电池组中的电池串的电压状态进行监控，当同一电池串的静态电压、充电末端电压及放电末端电压发生连续跳变的次数超高3次时，向系统发出二级预警信息，若进一步，该电池串的电量发生超高1％的衰减时，向系统发出一级预警信息，并且建议用户即刻停止使用，并限制锂离子电池组的充电限制在30％以内，解决了现有车辆的锂电池管理系统，基于电池串内阻、温度、电流及容量来判定电池组健康状态的技术手段，无法有效对电池组出现的异常做出预警的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中锂离子电池预警方法流程步骤示意图；
图2是本发明中锂离子电池预警方法第一实施例流程步骤示意图；
图3是本发明中锂离子电池预警方法第二实施例流程步骤示意图；
图4是本发明中锂离子电池预警方法第三实施例流程步骤示意图；
图5是本发明中锂离子电池预警方法第四实施例流程步骤示意图；
图6是本发明中锂离子电池预警方法第五实施例流程步骤示意图；
图7是本发明中锂离子电池预警系统第一实施例示意图；
附图中各数字所指代的部位名称为：100——锂离子电池预警系统、110——锂离子电池串、120——监控单元、130——控制IC、140——保护单元、150——交互单元。
具体实施方式
下面将结合发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
现有车辆的锂电池管理系统100，基于电池串110内阻、温度、电流及容量来判定电池组健康状态的技术手段，无法有效对电池组出现的异常做出预警。
针对上述问题，提出一种锂离子电池预警方法及系统100。
一种锂离子电池预警方法，如图1，图1是本发明中锂离子电池预警方法流程步骤示意图，包括步骤：
S1、获取各个电池串110的基础电压参数；优选地，如图2，图2是本发明中锂离子电池预警方法第一实施例流程步骤示意图，步骤S1包括子步骤：
S11、获取各个电池串110的静态电压；
S12、获取各个电池串110的在工况条件下的充电末端电压及放电末端电压；
S13、将静态电压、充电末端电压及放电末端电压作为基础电压数据。
基础电压数据主要包括未实际使用的各个电池串110的静态点验，工况状况下的充电末端电压及放电末端电压，将这些数据作为基础电压数据，与实际使用过程中的电压数据进行比较，以判断是否发生了跳变。
S2、根据基础电压参数，获取实际运用中的第一电压参数、第二电压参数、第三电压参数的连续跳变次数；优选地，如图3，图3是本发明中锂离子电池预警方法第二实施例流程步骤示意图，步骤S2包括子步骤：
S21、将第一电压参数、第二电压参数、第三电压参数分别与基础电压参数比较，获取差值；S22、若差值大于规定的阈值，则判定该电压参数发生了跳变。阈值根据需求进行设置，大于该阈值，则确定该电压参数发生了跳变。
优选地，如图4，图4是本发明中锂离子电池预警方法第三实施例流程步骤示意图，步骤S2还包括子步骤：
S23、获取静态电压最低的发生跳变的第一电池串110信息；
S24、获取动态充电末端电压的发生跳变的第二电池串110信息；
S25、获取动态放电末端电压的发生跳变的第三电池串110信息；
S26、若第一电池信息、第二电池串110信息、第三电池串110信息相同，则获取该电池串110的跳变次数。
若第一电池信息、第二电池串110信息、第三电池串110信息相同，说明同一个静态电压最低的电池串110连续发生了3次跳变。通过对锂离子电池组中的电池串110的电压状态进行监控，当同一电池串110的静态电压、充电末端电压及放电末端电压发生连续跳变的次数超高3次时，向系统100发出二级预警信息。
S3、根据跳变次数分别向系统100发出二级预警或一级预警；
其中，第一电压参数为静态电压，第二电压参数为充电末端电压，第三电压参数为放电末端电压。
优选地，如图5，图5是本发明中锂离子电池预警方法第四实施例流程步骤示意图，步骤S3包括子步骤：
S31、若跳变次数大于3次，则向系统100发送二级预警；S32、系统100收到二级预警信息后，提示用户进行检修。
连续跳变的次数大于3次，则该电池串110极易出现健康恶化，主要表征为自耗电增大，内阻升高，温升升高，此时发送二级预警，提醒用户及时检修，避免电池串110情况继续恶化。
优选地，如图6，图6是本发明中锂离子电池预警方法第五实施例流程步骤示意图，步骤S3还包括子步骤：
S33、若跳变次数大于3次，且电池串110容量下降超过1％，则向系统100发送一级预警；S34、收到一级预警后，向用户发送即刻检修指示，并将电池SOC充电限制在30％内。
优选地，步骤S3还包括子步骤：
S35、收到一级预警后，向用户发送即刻检修指示，并将电池SOC充电限制在30％内，切断系统100电源，禁止继续使用。若该电池串110的电量发生超高1％的衰减时，向系统100发出一级预警信息，并且建议用户即刻停止使用，避免出现安全隐患，并限制锂离子电池组的充电限制在30％以内。
一种锂离子电池预警系统100，如图7，图7是本发明中锂离子电池预警系统100第一实施例示意图，包括锂离子电池组、监控单元120、保护单元140及控制IC130；监控单元120，用于对锂离子电池组中的电池串110的电压状态及电量SOC进行监控，并监控信息发送给控制IC130；保护单元140，用于根据监控到的电池串110电压及电量信息，对各个电池串110进行保护；控制IC130，用于根据监控信息，向系统100发出预警信息，并向保护单元140发送控制指令。
基础电压数据主要包括未实际使用的各个电池串110的静态点验，工况状况下的充电末端电压及放电末端电压，将这些数据作为基础电压数据，与实际使用过程中的电压数据进行比较，以判断是否发生了跳变。
若第一电池信息、第二电池串110信息、第三电池串110信息相同，说明同一个静态电压最低的电池串110连续发生了3次跳变。通过对锂离子电池组中的电池串110的电压状态进行监控，当同一电池串110的静态电压、充电末端电压及放电末端电压发生连续跳变的次数超高3次时，向系统100发出二级预警信息。
优选地，系统100还包括：交互单元150，用于向用户发出预警提示信息，或者用户输入控制指令信息。连续跳变的次数大于3次，则该电池串110极易出现健康恶化，主要表征为自耗电增大，内阻升高，温升升高，此时发送二级预警，通过交互单元150提醒用户及时检修，避免电池串110情况继续恶化。
若该电池串110的电量发生超高1％的衰减时，向系统100发出一级预警信息，并且通过交互单元150建议用户即刻停止使用，避免出现安全隐患，并限制锂离子电池组的充电SOC。
实施本发明的一种锂离子电池预警系统100及方法，通过对锂离子电池组中的电池串110的电压状态进行监控，当同一电池串110的静态电压、充电末端电压及放电末端电压发生连续跳变的次数超高3次时，向系统100发出二级预警信息，若进一步，该电池串110的电量发生超高1％的衰减时，向系统100发出一级预警信息，并且建议用户即刻停止使用，并限制锂离子电池组的充电限制在30％以内，解决了现有车辆的锂电池管理系统100，基于电池串110内阻、温度、电流及容量来判定电池组健康状态的技术手段，无法有效对电池组出现的异常做出预警的问题。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (4)
1.一种锂离子电池预警方法，其特征在于，包括步骤：
获取各个电池串的基础电压参数；
根据所述基础电压参数，获取实际运用中的第一电压参数、第二电压参数、第三电压参数的连续跳变次数；
根据所述跳变次数分别向系统发出二级预警或一级预警；
其中，所述第一电压参数为静态电压，所述第二电压参数为充电末端电压，所述第三电压参数为放电末端电压；
所述步骤：获取各个电池串的基础电压参数，包括子步骤：
获取各个电池串的静态电压；
获取各个电池串的在工况条件下的充电末端电压及放电末端电压；
将所述静态电压、充电末端电压及放电末端电压作为基础电压数据；
所述步骤：根据所述基础电压参数，获取实际运用中的第一电压参数、第二电压参数、第三电压参数的连续跳变次数，包括子步骤：
将所述第一电压参数、第二电压参数、第三电压参数分别与所述基础电压参数比较，获取差值；
若所述差值大于规定的阈值，则判定该电压参数发生了跳变；
所述步骤：根据所述基础电压参数，获取实际运用中的第一电压参数、第二电压参数、第三电压参数的连续跳变次数，还包括子步骤：
获取静态电压最低的发生跳变的第一电池串信息；
获取动态充电末端电压的发生跳变的第二电池串信息；
获取动态放电末端电压的发生跳变的第三电池串信息；
若所述第一电池串信息、第二电池串信息、第三电池串信息相同，则获取该电池串的跳变次数。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池预警方法，其特征在于，所述步骤：根据所述跳变次数分别向系统发出二级预警或一级预警，包括子步骤：
若所述跳变次数大于3次，则向系统发送二级预警；
系统收到所述二级预警信息后，提示用户进行检修。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池预警方法，其特征在于，所述步骤：根据所述跳变次数分别向系统发出二级预警或一级预警，还包括子步骤：
若所述跳变次数大于3次，且电池串容量下降超过1％，则向系统发送一级预警；
收到所述一级预警后，向用户发送即刻检修指示，并将电池SOC充电限制在30％内。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池预警方法，其特征在于，所述步骤：根据所述跳变次数分别向系统发出二级预警或一级预警，还包括子步骤：
收到所述一级预警后，向用户发送即刻检修指示，并将电池SOC充电限制在30％内，切断系统电源，禁止继续使用。
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