CN113466721B - 锂离子电池的失效识别方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池的失效识别方法、装置、电子设备及介质，其中，方法包括：在锂离子电池充电时，检测锂离子电池的当前充电阶段；匹配与当前充电阶段相对应的参照压差；计算锂离子电池的电池单体的实际压差，并在实际压差和参照压差的差值大于失效阈值时，判定锂离子电池失效，并进行失效报警。根据本申请实施例的锂离子电池的失效识别方法，解决了相关技术中的故障报警存在一定的滞后性，有时甚至电压还未触发故障阈值，电芯已经失效，甚至产生了热失控，存在一定的安全隐患的问题，有效提高安全性，避免发生安全事故。

Description

锂离子电池的失效识别方法、装置、电子设备及介质
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池的失效识别方法、装置、电子设备及介质。
背景技术
锂离子电池包通常是由几百个到上千个锂离子单体电芯经过串并联组成一个电池包。电池包需要BMS（Battery Management System，电池管理系统）监控电池包中每个单体电芯的电压，以防止电芯发生失效产生热失控等安全问题。
相关技术中，在放电过程中检测电芯的电压，在电压低于可允许使用电压后，BMS会根据实际电压的过低程度进行一定等级的故障报警，触发最高等级故障预警后，BMS会进行下电处理。在充电过程中，检测电芯的电压，在电压高于可允许使用电压后，BMS会根据实际电压的过高程度进行一定等级的故障报警，触发最高等级故障预警后，BMS会进行下电处理。
然而。该方法只有在单体电芯电压过高或者过低到一定程度后，才会触发故障报警，存在一定的滞后性，有时甚至电压还未触发故障阈值，电芯已经失效，甚至产生了热失控，存在一定的安全隐患，亟待解决。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种锂离子电池的失效识别方法，该方法解决了相关技术中的故障报警存在一定的滞后性，有时甚至电压还未触发故障阈值，电芯已经失效，甚至产生了热失控，存在一定的安全隐患的问题，有效提高安全性，避免发生安全事故。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种锂离子电池的失效识别方法，包括以下步骤：
在锂离子电池充电时，检测所述锂离子电池的当前充电阶段；
匹配与所述当前充电阶段相对应的参照压差；以及
计算所述锂离子电池的电池单体的实际压差，并在所述实际压差和所述参照压差的差值大于失效阈值时，判定所述锂离子电池失效，并进行失效报警。
进一步地，所述匹配与所述当前充电阶段相对应的参照压差，包括：
获取上一次充电时刻的相同阶段的电压差值；
将所述电压差值作为所述参照压差。
进一步地，所述获取上一次充电时刻的相同阶段的电压差值，包括：
获取所述锂离子电池在所述相同阶段时的平均电芯电压值和最低电芯电压值；
根据所述平均电芯电压值和所述最低电芯电压值计算所述电压差值。
进一步地，所述检测所述锂离子电池的当前充电阶段，包括：
采集所述锂离子电池的当前荷电状态；
根据所述当前荷电状态的当前所处状态区间确定所述当前充电阶段。
进一步地，所述判定所述锂离子电池失效，并进行失效报警，包括：
根据所述实际压差和所述参照压差的差值判定所述锂离子电池的实际失效类型；
根据所述实际失效类型确定报警方式，并根据所述报警方式控制车辆的报警装置执行相应的报警动作。
相对于现有技术，本发明所述的锂离子电池的失效识别方法具有以下优势：
本发明所述的锂离子电池的失效识别方法，可以在锂离子电池充电时，检测锂离子电池的当前充电阶段，并匹配与当前充电阶段相对应的参照压差，并计算锂离子电池的电池单体的实际压差，并在实际压差和参照压差的差值大于失效阈值时，判定锂离子电池失效，并进行失效报警。由此，解决了相关技术中的故障报警存在一定的滞后性，有时甚至电压还未触发故障阈值，电芯已经失效，甚至产生了热失控，存在一定的安全隐患的问题，有效提高安全性，避免发生安全事故。
本发明的第二个目的在于提出一种锂离子电池的失效识别装置，该装置解决了相关技术中的故障报警存在一定的滞后性，有时甚至电压还未触发故障阈值，电芯已经失效，甚至产生了热失控，存在一定的安全隐患的问题，有效提高安全性，避免发生安全事故。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种锂离子电池的失效识别装置，包括：
检测模块，用于在锂离子电池充电时，检测所述锂离子电池的当前充电阶段；
匹配模块，用于匹配与所述当前充电阶段相对应的参照压差；以及
识别模块，用于计算所述锂离子电池的电池单体的实际压差，并在所述实际压差和所述参照压差的差值大于失效阈值时，判定所述锂离子电池失效，并进行失效报警。
进一步地，所述匹配模块，包括：
获取单元，用于获取上一次充电时刻的相同阶段的电压差值，并将所述电压差值作为所述参照压差。
进一步地，所述获取单元，包括：
获取所述锂离子电池在所述相同阶段时的平均电芯电压值和最低电芯电压值；
根据所述平均电芯电压值和所述最低电芯电压值计算所述电压差值。
进一步地，所述检测模块，包括：
采集单元，用于采集所述锂离子电池的当前荷电状态；
确定单元，用于根据所述当前荷电状态的当前所处状态区间确定所述当前充电阶段。
进一步地，所述识别模块，包括：
判定单元，用于根据所述实际压差和所述参照压差的差值判定所述锂离子电池的实际失效类型；
控制单元，用于根据所述实际失效类型确定报警方式，并根据所述报警方式控制车辆的报警装置执行相应的报警动作。
所述的锂离子电池的失效识别装置与上述的锂离子电池的失效识别方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的第三个目的在于提出一种电子设备。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行如上述实施例所述的锂离子电池的失效识别方法。
本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述实施例所述的锂离子电池的失效识别方法。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的锂离子电池的失效识别方法的流程图；
图2为本发明一个实施例所述的锂电池充电阶段的示意图；
图3为本发明实施例所述的锂离子电池的失效识别装置的方框示意图；
图4为本发明实施例所述的电子设备的方框示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是根据本发明实施例的锂离子电池的失效识别方法的流程图。
如图1所示，根据本发明实施例的锂离子电池的失效识别方法，包括以下步骤：
步骤S101，在锂离子电池充电时，检测锂离子电池的当前充电阶段。
进一步地，在一些实施例中，检测锂离子电池的当前充电阶段，包括：采集锂离子电池的当前荷电状态；根据当前荷电状态的当前所处状态区间确定当前充电阶段。
应当理解的是，锂离子电池包中某颗电芯在开始发生功能快速退化直至功能丧失产生危险，一般会经历一个过程，在这个过程中，电芯电压会相对于其他电芯电压产生比较明显的背离偏差过程。
因此，本申请实施例可以在锂离子电池充电时，检测锂离子电池的当前充电阶段。其中，充电阶段一般分为充电初期，充电中期，充电末期，本申请实施例可以根据锂离子电池的当前荷电状态确定当前所处充电阶段。
步骤S102，匹配与当前充电阶段相对应的参照压差。
进一步地，在一些实施例中，匹配与当前充电阶段相对应的参照压差，包括：获取上一次充电时刻的相同阶段的电压差值；将电压差值作为参照压差。
其中，在一些实施例中，获取上一次充电时刻的相同阶段的电压差值，包括：获取锂离子电池在相同阶段时的平均电芯电压值和最低电芯电压值；根据平均电芯电压值和最低电芯电压值计算电压差值。
应当理解的是，与当前充电阶段相对应的参照压差可以为上一次充电时刻的相同阶段的参照压差。本申请实施例可以分别获取上一次充电时刻锂离子电池在充电初期的平均电芯电压值和最低电芯电压值，上一次充电时刻锂离子电池在充电中期的平均电芯电压值和最低电芯电压值，上一次充电时刻锂离子电池在充电后期的平均电芯电压值和最低电芯电压值，并分别根据每个阶段的平均电芯电压值和最低电芯电压值计算电压差值，并将该电压差值作为与当前充电阶段相对应的参照压差。
步骤S103，计算锂离子电池的电池单体的实际压差，并在实际压差和参照压差的差值大于失效阈值时，判定锂离子电池失效，并进行失效报警。
举例而言，如图2所示，假设锂离子电池当前在充电初期，充电中期，充电末期的平均电芯电压值和最低电芯电压值的电压差值（即实际压差）为ΔVa1，ΔVb1，ΔVc1，锂离子电池在上一个充电过程中的充电初期，充电中期，充电末期的平均电芯电压值和最低电芯电压值的电压差值（即参照压差）为ΔVa2，ΔVb2，ΔVc2，则实际压差和参照压差的差值为：ΔVa’=ΔVa1-ΔVa2；ΔVb’=ΔVb1-ΔVb2；ΔVc’=ΔVc1-ΔVc2。当ΔVa’，ΔVb’，ΔVc’大于定义的变化阈值（即失效阈值）时，判定锂离子电池失效。需要说明的是，ΔVa1，ΔVa2可以为SOC（state of charge，荷电状态）在0~30%范围内的任意一个SOC点，ΔVb1，ΔVb2可以为SOC在30~60%范围内的任意一个SOC点，ΔVc1，ΔVc2可以为SOC在 60~100%范围内的任意一个SOC点。
进一步地，在一些实施例中，判定锂离子电池失效，并进行失效报警，包括：根据实际压差和参照压差的差值判定锂离子电池的实际失效类型；根据实际失效类型确定报警方式，并根据报警方式控制车辆的报警装置执行相应的报警动作。
应当理解的是，本申请实施例可以预先设置有差值与实际失效类型，以及实际失效类型与报警方式之间的映射关系，在差值大于失效阈值时，本申请实施例可以根据该差值确定锂离子电池的实际失效类型，从而进一步确定报警方式，以提示用户到维修站进行故障排查，从而避免危险事故的发生。
其中，报警方式有很多种，例如，语音报警，或者灯光报警，或者语音和灯光同时报警，为避免冗余，在此不做详细赘述。
由此，通过计算两个相邻充电过程中三个不同阶段平均电芯电压值和最低电芯电压值的差值，以根据差值的变化判定锂离子电池是否失效，从而避免相关技术方案中各个因素，比如电芯SOC，焊接工艺，电芯在包中位置，老化等对压差的影响。
根据本发明实施例的锂离子电池的失效识别方法，可以在锂离子电池充电时，检测锂离子电池的当前充电阶段，并匹配与当前充电阶段相对应的参照压差，并计算锂离子电池的电池单体的实际压差，并在实际压差和参照压差的差值大于失效阈值时，判定锂离子电池失效，并进行失效报警。由此，解决了相关技术中的故障报警存在一定的滞后性，有时甚至电压还未触发故障阈值，电芯已经失效，甚至产生了热失控，存在一定的安全隐患的问题，有效提高安全性，避免发生安全事故。
进一步地，如图3所示，本发明的实施例还公开了一种锂离子电池的失效识别装置10，其包括：检测模块100、匹配模块200和识别模块300。
其中，检测模块100用于在锂离子电池充电时，检测锂离子电池的当前充电阶段；
匹配模块200用于匹配与当前充电阶段相对应的参照压差；以及
识别模块300用于计算锂离子电池的电池单体的实际压差，并在实际压差和参照压差的差值大于失效阈值时，判定锂离子电池失效，并进行失效报警。
进一步地，匹配模块200包括：
获取单元，用于获取上一次充电时刻的相同阶段的电压差值，并将电压差值作为参照压差。
进一步地，获取单元，包括：
获取锂离子电池在相同阶段时的平均电芯电压值和最低电芯电压值；
根据平均电芯电压值和最低电芯电压值计算电压差值。
进一步地，检测模块100包括：
采集单元，用于采集锂离子电池的当前荷电状态；
确定单元，用于根据当前荷电状态的当前所处状态区间确定当前充电阶段。
进一步地，识别模块300包括：
判定单元，用于根据实际压差和参照压差的差值判定锂离子电池的实际失效类型；
控制单元，用于根据实际失效类型确定报警方式，并根据报警方式控制车辆的报警装置执行相应的报警动作。
需要说明的是，本发明实施例的锂离子电池的失效识别装置的具体实现方式与锂离子电池的失效识别方法的具体实现方式类似，为了减少冗余，此处不做赘述。
根据本发明实施例的锂离子电池的失效识别装置，可以在锂离子电池充电时，检测锂离子电池的当前充电阶段，并匹配与当前充电阶段相对应的参照压差，并计算锂离子电池的电池单体的实际压差，并在实际压差和参照压差的差值大于失效阈值时，判定锂离子电池失效，并进行失效报警。由此，解决了相关技术中的故障报警存在一定的滞后性，有时甚至电压还未触发故障阈值，电芯已经失效，甚至产生了热失控，存在一定的安全隐患的问题，有效提高安全性，避免发生安全事故。
图4为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器401、处理器402及存储在存储器401上并可在处理器402上运行的计算机程序。
处理器402执行程序时实现上述实施例中提供的锂离子电池的失效识别方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口403，用于存储器401和处理器402之间的通信。
存储器401，用于存放可在处理器402上运行的计算机程序。
存储器401可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器401、处理器402和通信接口403独立实现，则通信接口403、存储器401和处理器402可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构（Industry Standard Architecture，简称为ISA）总线、外部设备互连（PeripheralComponent，简称为PCI）总线或扩展工业标准体系结构（Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA）总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器401、处理器402及通信接口403，集成在一块芯片上实现，则存储器401、处理器402及通信接口403可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器402可能是一个中央处理器（Central Processing Unit，简称为CPU），或者是特定集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC），或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的锂离子电池的失效识别方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (5)

1.一种锂离子电池的失效识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
在锂离子电池充电时，检测所述锂离子电池的当前充电阶段，其中，充电阶段包括充电初期，充电中期，充电末期；
匹配与所述当前充电阶段相对应的参照压差；以及
计算所述锂离子电池的电池单体的实际压差，并在所述实际压差和所述参照压差的差值大于失效阈值时，判定所述锂离子电池失效，并进行失效报警；
其中，所述匹配与所述当前充电阶段相对应的参照压差，包括：获取上一次充电时刻的相同阶段的电压差值；将所述电压差值作为所述参照压差；
所述获取上一次充电时刻的相同阶段的电压差值，包括：获取所述锂离子电池在所述相同阶段时的平均电芯电压值和最低电芯电压值；根据所述平均电芯电压值和所述最低电芯电压值计算所述电压差值；
所述检测所述锂离子电池的当前充电阶段，包括：采集所述锂离子电池的当前荷电状态；根据所述当前荷电状态的当前所处状态区间确定所述当前充电阶段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判定所述锂离子电池失效，并进行失效报警，包括：
根据所述实际压差和所述参照压差的差值判定所述锂离子电池的实际失效类型；
根据所述实际失效类型确定报警方式，并根据所述报警方式控制车辆的报警装置执行相应的报警动作。
3.一种锂离子电池的失效识别装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于在锂离子电池充电时，检测所述锂离子电池的当前充电阶段，其中，充电阶段包括充电初期，充电中期，充电末期；
匹配模块，用于匹配与所述当前充电阶段相对应的参照压差；以及
识别模块，用于计算所述锂离子电池的电池单体的实际压差，并在所述实际压差和所述参照压差的差值大于失效阈值时，判定所述锂离子电池失效，并进行失效报警；
其中，所述匹配模块，包括：获取单元，用于获取上一次充电时刻的相同阶段的电压差值，并将所述电压差值作为所述参照压差；
所述获取单元，包括：获取所述锂离子电池在所述相同阶段时的平均电芯电压值和最低电芯电压值；根据所述平均电芯电压值和所述最低电芯电压值计算所述电压差值；
所述检测模块，包括：采集单元，用于采集所述锂离子电池的当前荷电状态；确定单元，用于根据所述当前荷电状态的当前所处状态区间确定所述当前充电阶段。
4.一种电子设备，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，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-2任一项所述的锂离子电池的失效识别方法。
5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-2任一项所述的锂离子电池的失效识别方法。
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