CN114497787B - 一种电芯胀气监控方法、装置、电池管理系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电芯胀气监控方法、装置、电池管理系统及电子设备，属于电池技术领域。该方法包括：获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值；基于获取到的Rt值确定Rt增长率；基于所述Rt增长率和预设规则监控所述电芯的胀气情况。通过对电芯在使用过程中的电荷转移内阻Rt值进行检测，并以此来确定Rt增长率，之后基于Rt增长率来监控电芯的胀气情况，从而无需额外增加传感器，就能实现对电芯胀气情况的在线监控，进而也不需要对设备的电池仓进行针对性设计以容纳胀气检测所需的硬件。同时，在监控时，获取的是电芯的电荷转移内阻，以此来消除其他因素，如材料自身老化对内阻的影响，从而可以提高监控结果的准确性。

Description

一种电芯胀气监控方法、装置、电池管理系统及电子设备

技术领域

本申请属于电池技术领域，具体涉及一种电芯胀气监控方法、装置、电池管理系统及电子设备。

背景技术

胀气是电芯常见的一种失效模式，电芯胀气会导致电芯的电性能大幅下降，极大地降低了电芯的理论周期寿命，因此需要对电芯在使用过程中的胀气状态进行监控。

当前电芯胀气在线检测方案，主要是通过在电芯表面增加形变传感器或压力传感器，通过物理传感器的信号反馈电芯胀气情况。但该方案需要额外增加硬件，一方面增加了硬件成本，另一方面需要对设备的电池仓进行针对性设计以容纳胀气检测所需的硬件。而对于消费类产品，如手机、电脑等，由于体积紧凑，电池仓的预留空间有限，一般无法使用上述的使用物理传感器的监控方案。

发明内容

鉴于此，本申请的目的在于提供一种电芯胀气监控方法、装置、电池管理系统及电子设备，以改善现有电芯胀气检测方法需要对设备的电池仓进行针对性设计以容纳胀气检测所需的硬件的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种电芯胀气监控方法，包括：当电芯所处温度在预设温度范围内时，获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值；基于获取到的Rt值确定Rt增长率；基于所述Rt增长率和预设规则监控所述电芯的胀气情况。

在本申请实施例中，发明人在研究本申请时发现电芯在发生胀气时，电芯界面间因气体的存在而影响离子移动和电荷转移过程，使电芯的内阻增大，从而可以通过检测电芯在使用过程中因胀气引起的内阻增长来监控电芯的胀气情况，因此，本申请中，通过对电芯在使用过程中的电荷转移内阻Rt值进行检测，并以此来确定Rt增长率，之后基于Rt增长率来监控电芯的胀气情况，从而无需额外增加传感器，就能实现对电芯胀气情况的在线监控，由于不需要额外增加传感器，进而也不需要对设备的电池仓进行针对性设计以容纳胀气检测所需的硬件。同时，在监控时，获取的是电芯的电荷转移内阻，拆分出受胀气膨胀影响的内阻部分，以此来消除其他因素，如材料自身老化对内阻的影响，从而可以提高监控结果的准确性。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述预设规则包括单值控制图，所述单值控制图上的每个单值表征一个Rt斜率变化率；基于所述Rt增长率和预设规则监控所述电芯的胀气情况，包括：对所述Rt增长率进行一阶微分得到Rt斜率变化率；将得到的Rt斜率变化率与所述单值控制图中的控制上限值进行比较来监控所述电芯的胀气情况；其中，若所述得到的Rt斜率变化率不小于所述单值控制图中的控制上限值，则表征所述电芯已出现胀气。

在本申请实施例中，通过对获取到的Rt增长率进行一阶微分得到Rt斜率变化率，以消除异常增长，之后将该Rt斜率变化率与单值控制图中的控制上限值进行比较，从而可以快速监控电芯的胀气情况。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，若所述得到的Rt斜率变化率小于所述单值控制图中的控制上限值时，所述方法还包括：基于所述得到的Rt斜率变化率更新所述单值控制图。

本申请实施例中，获取到的Rt斜率变化率小于单值控制图中的控制上限值时，基于获取到的Rt斜率变化率更新单值控制图，从而可根据电芯个体的Rt斜率变化率，自适应地调整其胀气报警的阈值（即控制上限），避免电芯个体差异引起的报警误判。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述预设规则包括表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系表；基于所述Rt增长率和预设规则监控所述电芯的胀气情况，包括：基于所述对应关系表，查找所述Rt增长率对应的胀气率；将所述Rt增长率对应的胀气率与预设阈值进行比较来监控所述电芯的胀气情况；其中，若所述Rt增长率对应的胀气率大于所述预设阈值，则表征所述电芯已出现胀气。

本申请实施例中，基于表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系表，来查找获取到的Rt增长率对应的胀气率，并以此来监控电芯的胀气情况，从而可以快速实现对电芯胀气情况的监控。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，在基于所述对应关系表，查找所述Rt增长率对应的胀气率之前，所述方法还包括：每当循环对指定电芯进行充放电的次数到达指定循环数时，获取所述指定电芯的胀气率以及获取所述指定电芯在特定DOD时的Rt值；其中，每次获取Rt值时所述指定电芯的DOD一致；基于获取到的多个指定循环数对应的Rt值，得到表征循环数和Rt增长率的对应关系的第一关系表；基于获取到的多个指定循环数对应的胀气率，得到表征循环数和胀气率的对应关系的第二关系表；对所述第一关系表和所述第二关系表进行相关性处理，得到所述对应关系表。

本申请实施例中，通过模拟电池的使用情况来对指定电芯进行充放电，以使电芯发生胀气，并获取指定电芯的胀气率以及Rt值，并以此得到表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系表，从而使得后续在应用时，基于该对应关系表，来查找获取到Rt增长率对应的胀气率，便可实现对电芯胀气情况的监控，十分的便捷；同时，每次获取电芯的Rt值时，都是在同一个DOD时获取，例如，都是在指定电芯的50%DOD时获取，这样可以避免每次获取Rt值时的DOD不同所带来的误差，提高准确性。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，每次对指定电芯进行充放电的步骤，包括：以第一电流将所述指定电芯充电到第一DOD；在静置指定时长后，以第二电流将所述指定电芯放电到第二DOD，所述第一DOD小于所述第二DOD。

本申请实施例中，通过上述方式来对电芯进行充放电，从而能快速使指定电芯发生胀气。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述第一电流大于所述第二电流，所述第一电流和所述第二电流的取值为0.5库伦至2库伦之间的任一数值。

本申请实施例中，通过快充慢放的方式来真实模拟电池的实际使用场景，以此可以提高监控的准确性。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，获取所述电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值，包括：以第三电流对电量在特定DOD时的所述电芯放电预设时长；分别获取所述预设时长后的第一时刻和第二时刻的所述电芯的电压；基于所述第一时刻的电压、所述第二时刻的电压和所述第三电流的值，得到所述电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，若获取到的Rt值为非首次获取到的Rt值时，则所述Rt增长率为获取到的Rt值相对于首次获取到的Rt值的增长率。

本申请实施例中，将首次获取到的Rt值作为确定Rt增长率的基准，使得后续在确定获取到的Rt值对应的Rt增长率时的基准一致，以此来提高测量准确性。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电芯胀气监控装置，包括：获取单元、监控单元；获取单元，用于当电芯所处温度在预设温度范围内时，获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值，并基于获取到的Rt值确定Rt增长率；监控单元，用于基于所述Rt增长率和预设规则监控所述电芯的胀气情况。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电池管理系统，与电池连接，所述电池包含至少一个电芯，所述电池管理系统用于执行上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的电芯胀气监控方法。

第四方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：本体、电池管理系统和与所述电池管理系统连接的电池，所述电池包含至少一个电芯；所述电池用于为所述本体供电；所述电池管理系统用于执行上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的电芯胀气监控方法。

第五方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时，执行上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的方法。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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。通过附图所示，本申请的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1示出了本申请实施例提供的一种电芯胀气监控方法的流程示意图。

图2示出了本申请实施例提供的一种表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系的曲线示意图。

图3示出了本申请实施例提供的又一种表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系的曲线示意图。

图4示出了本申请实施例提供的基于前6次获取到的Rt斜率变化率所生成的IMR控制图的示意图。

图5示出了本申请实施例提供的一种电芯胀气监控装置的模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

再者，本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

鉴于当前电芯胀气检测方法无法适用于体积紧凑、电池仓的预留空间有限的消费类产品，如手机、电脑等场景，由于电芯胀气在线监控方案需要额外增加物理传感器，使得需要对设备的电池仓进行针对性设计以容纳胀气检测所需的硬件。

鉴于此，本申请实施例提供了一种电芯胀气监控方法，该电芯胀气监控方法不需要额外增加传感器，就能实现对电芯胀气情况进行在线监控，通过对电芯在使用过程中的电荷转移内阻Rt值进行监控，便可实现对电芯的胀气情况的在线监控。

电芯膨胀主要由电极界面的副反应过程引起，而一旦电芯发生较多的副反应，其电极界面的阻抗将增大，而气体的生成则进一步影响电极与电解液间的接触，从而使内阻显著增大。因此可以通过检测电芯在使用过程中因胀气引起的内阻增长来监控电芯的胀气情况。

内阻的增大除了受电芯胀气影响外，还会受其他因素的影响，如材料自身老化也会引起内阻增大，因此本申请中为了提高监控准确性，在监控时，获取的是电荷转移内阻，以拆分出受胀气膨胀影响的内阻部分，以消除其他因素对内阻的影响。

其中，电荷转移内阻指电荷在电解液与电极界面转移时遇到的阻力，用于表征电极过程中电荷穿过电极和电解质溶液两相界面的转移过程这一步骤的难易程度。而内阻是指电池内的电解液和电极的内阻。

下面将结合图1，对本申请实施例提供的电芯胀气监控方法进行说明。该电芯胀气监控方法包括如下步骤：

S1：获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值。

可以是电池管理系统（Battery Management System，BMS）来获取电芯在特定DOD（Depth of Discharge，放电深度）时的电荷转移内阻Rt值。DOD表示的是放电深度，与SOC（State of Charge，剩余电量又称荷电状态）正好相反，如DOD=100%时表示电池没电了，DOD=0%时表示电池满电。电池管理系统可以对电池进行管理，例如可以对电池充电和放电过程进行管理，以及还可以对电池的各项参数，如电压、电流、温度、内阻等参数进行管理。

在获取电芯在特定DOD（如0% ~100%DOD之间但不包括0%DOD和100%DOD）时的电荷转移内阻Rt值时，可以是间隔预设周期，如三天，便获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值，以此来监控电芯的胀气情况。

可选地，获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值的过程可以是：以第三电流对电量在特定DOD时的电芯进行放电，并持续预设时长，分别获取预设时长后的第一时刻和第二时刻的电芯的电压，之后基于第一时刻的电压、第二时刻的电压和第三电流的值，得到电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值。为了更好的理解，下面举例进行说明，例如，当电芯的电量在50%DOD时，以1C（C表示库伦，是表示电荷量的单位，1库仑=1安培.秒）的恒流电流对电芯放电10秒，放电10秒后获取静置0秒时（即放电10秒结束时）的电压和静置1秒时的电压，并以此计算电荷转移内阻Rt值。若用V0s表示静置0秒时的电压，用V1s表示静置1秒时的电压，用I3表示第三电流，则Rt= (V1s – V0s)/I3。

需要说明的是，不能将上述示例的例子中的特定DOD为50%DOD、预设时长为10秒、第三电流为1C、第一时刻为以1C的电流对电芯放电10秒后静置0秒的时刻、第二时刻为以1C的电流对电芯放电10秒后静置1秒的时刻等这些特定值，理解成是对本申请的限制。也即，特定DOD除了为50%外，还可以是其他数值的DOD，如可以是0%~100%DOD之间的任一DOD。同理，上述的预设时长也并不限于10秒，第三电流也并不限于1C，例如第三电流可以是0.5C~2C之间的任一电流。同理，第一时刻和第二时刻也不限于静置0秒和静置1秒，因此，不能将上述示例中的特定值理解成是对本申请的限制。

本申请实施例中，特定DOD可以是（0%，100%），也即可以是0%~100%DOD中的任一数值，但不包含0%DOD以及100%DOD，例如可以是0.1%DOD 、1%DOD 、5%DOD、10%DOD、60%DOD、70%DOD、80%DOD、99%DOD等。一种可选实施方式下，特定DOD优选为10%~60%DOD之间的任一DOD，包含两端点及两端点间的任一数值。由于在 10%~60%DOD区间，电池的内阻相对于DOD的变化曲线为浴盆曲线，此时内阻与胀气率（Swelling）的线性相关性好，因此通过获取电芯在10%~60%DOD时的电荷转移内阻Rt值来监控电芯的胀气情况，可以提高监控的准确性。

在获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值时，可以是当电芯所处温度在预设温度范围内时，才获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值。其中，预设温度范围为[10℃，80℃]，也即预设温度范围可以为10℃~80℃之间的任一温度，且包含10℃、80℃。在该温度范围内获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值，相对10℃~80℃以外的温度而言都是比较准确的。

一种可选实施方式下，预设温度范围优选为[20℃，60℃]，也即优选为20℃~60℃之间的任一温度，且包含20℃和60℃，在此区间内，电荷转移内阻Rt值相对于温度而言影响最小，实现效果最佳。

S2：基于获取到的Rt值确定Rt增长率。

在获取到电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值后，基于获取到的Rt值确定Rt增长率。

在确定Rt增长率时，可以是确定获取到的Rt值相对于首次获取到的Rt值的增长率，也即，若获取到的Rt值为首次获取到的Rt值，则对应的Rt增长率为0，若获取到的Rt值为非首次获取到的Rt值时，则该Rt增长率为获取到的Rt值相对于首次获取到的Rt值的增长率。

其中，Rt增长率的计算过程为[(Rti-Rt1）/Rt1]*100%，Rti表示第i次获取到的Rt值，i的取值为正整数，Rt1表示首次获取到的Rt值。

S3：基于所述Rt增长率和预设规则监控所述电芯的胀气情况。

在基于获取到的Rt值确定出Rt增长率后，便可基于Rt增长率和预设规则监控电芯的胀气情况。

一种实施方式下，预设规则包括表征电芯的Rt增长率和胀气率（Swelling）的对应关系表。此时，基于Rt增长率和预设规则监控电芯的胀气情况的过程可以是：基于对应关系表，查找Rt增长率对应的胀气率，将Rt增长率对应的胀气率与预设阈值（如10%）进行比较来监控电芯的胀气情况。其中，若Rt增长率对应的胀气率大于预设阈值，则表征电芯已出现胀气，若Rt增长率对应的胀气率不大于预设阈值，则表征电芯未出现胀气。

在基于对应关系表来监控电芯的胀气情况时，需要事先获取该对应关系表。一种可选实施方式下，在基于对应关系表，查找Rt增长率对应的胀气率之前，该电芯胀气监控方法还包括获取表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系表。

其中，获取表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系表的过程可以是：每当循环对指定电芯进行充放电的次数到达指定循环数时，获取指定电芯的胀气率以及获取指定电芯在特定DOD时的Rt值，之后，基于获取到的多个指定循环数对应的Rt值，便可得到表征循环数和Rt增长率的对应关系的第一关系表；以及基于获取到的多个指定循环数对应的胀气率，得到表征循环数和胀气率的对应关系的第二关系表；最后对第一关系表和第二关系表进行相关性处理，便可得到对应关系表。

其中，获取指定电芯在特定DOD时的Rt值的具体过程请参阅前述S1中的相应部分内容。需要说明的是，每次获取Rt值时指定电芯的DOD一致，例如均在指定电芯的DOD为50%时，获取指定电芯的Rt值，以此消除不同DOD对Rt值的影响，从而可以提高监控的准确性。

每次循环对指定电芯进行充放电的步骤，包括：以第一电流将指定电芯充电到第一DOD，在静置指定时长后，以第二电流将指定电芯放电到第二DOD，第一DOD小于第二DOD。例如，以0.5C的恒流电对指定电芯进行充电，将指定电芯充电到第一DOD，如充电到0%DOD，在静置指定时长，如静置5分钟后，以0.05C的恒流电对指定电芯进行放电，如将指定电芯放电到第二DOD，如放电到5%DOD，如此便完成了一次对指定电芯进行充放电；静置5分钟后再次循环上述过程，也即，以0.5C的恒流电将指定电芯充电到第一DOD，如0%DOD，在静置指定时长，如5分钟后，以0.05C的恒流电将指定电芯放电到第二DOD，如5%DOD，这样便完成了两次对指定电芯进行充放电。

需要说明的是，不能将上述示例的特定值，如第一DOD为0%DOD，第二DOD为5%DOD，第一电流为0.5C，第二电流为0.05C理解成是对本申请的限制，第一电流和第二电流可以是大于0，且小于等于2C的任一数电流。

电池在使用过程中可能会处于不同的使用工况，如处于浅充浅放、浮充、满充满放等工况。所谓浅充浅放一般是指电池在使用过程中，充电和/或放电不百分百的达到电池的最大容量，即充电不充满，和/或，放电不放完。而浮充是指电池处于充满状态时，仍会持续为电池充电，因为一旦停止充电，电池会自然地释放电能，所以利用浮充的方式来平衡这种自然放电。而满充是指充电百分百的达到电池的最大容，也即充电到0%DOD。满放是指将电量百分百的放电完，也即放电到100%DOD。

对于笔记本电脑的电芯来说，通常包括浅充浅放工况和满充满放工况，不同工况下，在对电芯进行间隔循环（Interval Time Cycle）充放电时，其电芯的DOD以及电芯静置的时间不同。例如，假设在浅充浅放工况测试下，在对电芯进行间隔循环充放电时，其电量可以在0%~5%DOD之间进行循环。而在满充满放工况下，在对电芯进行间隔循环充放电时，其电量在0%~100%DOD之间进行循环。此外，在浅充浅放工况下，电芯充电到0%DOD后的静置时间与满充满放工况下电芯充电到0%DOD后的静置时间不同。例如，在浅充浅放工况下，电芯充电到0%DOD后，需静置5分钟，然后才开始对电芯进行放电，将电芯放电到5%DOD；而在满充满放工况下，电芯充电到0%DOD后，需静置23小时，然后才开始对电芯进行放电，将电芯放电到5%DOD。

为了更好的理解，下面结合具体的实例对如何获取表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系表的过程进行说明。

一种实施方式下，选取电芯型号为钴酸锂-石墨体系电芯，在浅充浅放工况下测试电芯的Rt增长率和胀气率（Swelling）的对应关系。其测试流程如下：

在45℃（此处所示的温度仅为示例，其温度可以是为[10℃，80℃]）恒温条件下，间隔循环（Cycle）地对指定电芯进行充放电，具体的充放电的流程如下：

（1）、利用0.5C的恒流电将电芯充电至0%DOD，然后静置5分钟；

（2）、用0.05C的恒流电将电芯放电到5%DOD；

静置5分钟后循环（1）和（2）直至电芯的胀气率（Swelling）达到指定阈值，如30%停止。

每当循环对指定电芯进行充放电的次数到达指定循环数，例如为50次时，获取指定电芯的胀气率以及获取指定电芯在特定DOD时的Rt值，也即每当循环对指定电芯进行充放电的次数到达50的倍数，如50、100、150、200……时，就需要获取指定电芯的胀气率（Swelling）以及获取指定电芯在特定DOD时的Rt值，然后基于获取到的Rt值便可确定Rt增长率，即Rt（%），具体的测试数据如表1所示。

每当对指定电芯进行充放电的次数到达50次、100、150、200等时，都会获取对应的Rt值，之后，基于第50次、第100次、第150次、第200次……获取到的Rt值，便可得到如表2所示的表征循环数（Cycle No）和Rt增长率（Rt(%)）的对应关系的第一关系表。

其中，在基于获取到的Rt值确定上述表格中的 Rt（%）时，是以首次对指定电芯进行充放电时，获取到的Rt值作为基准，也即，以对指定电芯进行充放电的次数为1次时获取到的Rt值为基准。为了便于理解，以确定Cycle次数为50次的Rt增长率进行说明，若用Rt50表示对指定电芯进行充放电的次数达到50次时获取的Rt值，Rt1表示对指定电芯进行充放电的次数达到1次时获取的Rt值，则第50次循环的Rt(%)=[(Rt50-Rt1）/ Rt1]*100%。

每当对指定电芯进行充放电的次数到达50、100、150、200等次数时，都会获取对应 的胀气率，之后，基于第50次、第100次、第150次、第200次……获取到的胀气率（Swelling）， 得到如表3的表征指定循环数（Cycle No）和胀气率（Swelling）的对应关系的第二关系表。

在得到第一关系表和第二关系表后，对第一关系表和第二关系表进行相关性处理，便可得到如表4所示的对应关系表。

将表4中的数据关系用曲线表示，则可以得到如图2所示的所示的关系曲线。通过 该关系曲线可以看出胀气率与Rt增长率有很强的相关性，因此可以通过监测Rt增长率实现 对电芯胀气情况的在线监测。其中，图2中的表达式y=5.4395x-23.231为表示Rt增长率与胀 气率的相关性曲线的表达式，表达式中的y表示Rt增长率，x表示胀气率。R为相关性系数，

越接近1，表示相关性越好。

其中，指定电芯的胀气率可以通过指定电芯的厚度计算得到，其计算公式为：胀气率=[(最新厚度-初始厚度）/初始厚度]*100%，初始厚度可以是电芯出厂时的初始厚度。可以利用厚度测试仪来测量电芯的厚度，以此来得到电芯的胀气率。例如，每当对指定电芯进行充放电的次数到达7的倍数次时，都会测量电芯的厚度，以此来算对应的胀气率。如第7次的胀气率=[(第7次的测试厚度-初始厚度）/初始厚度]*100%，第14次的胀气率=[(第14次的测试厚度-初始厚度）/初始厚度]*100%，以此类推，便可得到第21次、第28次……的胀气率。

又一种实施方式下，在满充满放工况下，测试电芯的Rt增长率和胀气率（Swelling）的对应关系，其测试原理与上述的浅充浅放工况的测试原理一致，不同之处在于测试工况不一样，对应的静置时长也不同。具体测试流程如下：

在45℃（此处所示的温度仅为示例，其温度可以是为[10℃，80℃]）恒温条件下，间隔循环（Cycle）地对指定电芯进行充放电，具体的充放电的流程如下：

（1）、利用0.5C的恒流电将电芯充电至0%DOD，然后静置23小时；

（2）、用0.5C的恒流电将电芯放电到100%DOD；

静置5分钟后循环（1）和（2）直至电芯的胀气率（Swelling）达到指定阈值，如30%停止。

每当循环对指定电芯进行充放电的次数到达指定循环数，例如为7次时，获取指定电芯的胀气率以及获取指定电芯在特定DOD时的Rt值，也即每当循环对指定电芯进行充放电的次数到达7的倍数，如7、14、21、28……时，就需要获取指定电芯的胀气率（Swelling）以及获取指定电芯在特定DOD时的Rt值，然后基于获取到的Rt值便可确定Rt增长率，即Rt（%），具体的测试数据如表5所示。

每当对指定电芯进行充放电的次数到达7的倍数次时，都会获取对应的Rt值，之后，基于第7次、第14次、第21次、第28次……获取到的Rt值，便可得到如表6所示的表征循环数（Cycle No）和Rt增长率（Rt(%)）的对应关系的第一关系表。

每当对指定电芯进行充放电的次数到达7的倍数时，都会获取对应的胀气率，之后，基于第7次、第14次、第21次、第28次……获取到的胀气率（Swelling），得到如表7的表征指定循环数（Cycle No）和胀气率（Swelling）的对应关系的第二关系表。

在得到第一关系表和第二关系表后，对第一关系表和第二关系表进行相关性处理，便可得到如表8所示的对应关系表。

将表8中的数据关系用曲线表示，则可以得到如图3所示的所示的关系曲线。其中， 图3中的表达式y=5.7965x-33.95为表示Rt增长率与胀气率的相关性曲线的表达式，表达式 中的y表示Rt增长率，x表示胀气率。R为相关性系数，

越接近1，表示相关性越好。

又一种实施方式下，预设规则包括单值控制图，即为IMR控制图中的单值控制图，该单值控制图上的每个单值表征一个Rt斜率变化率。此时，基于Rt增长率和预设规则监控电芯的胀气情况的过程可以是：对Rt增长率进行一阶微分得到Rt斜率变化率，通过对Rt增长率进行一阶微分，以此来消除异常增长；之后，将得到的Rt斜率变化率与单值控制图中的控制上限值进行比较来监控电芯的胀气情况，其中，若得到的Rt斜率变化率不小于单值控制图中的控制上限值，则表征电芯已出现胀气，若得到的Rt斜率变化率小于单值控制图中的控制上限值，则表征电芯未出现胀气。

其中，IMR控制图是按时间排序顺序绘制过程数据的图，包括一条中心线、一个控制上限（ Upper Control Limit，UCL）和一个控制下限（Lower Control Limit，LCL）。中心线表示过程均值。控制限表示过程变异，默认情况下，控制限绘制在中心线上下 3σ （σ为标准差）的位置。

IMR控制图包括是I（Individual，单值）控制图和MR（Moving Range，移动极差）控制图。IMR控制图更新时，相应地I控制图和MR控制图均会相应更新。MR控制图的Y轴（竖直方向）上的每个移动极差是两个连续Rt斜率变化率之间差值的绝对值。

若获取到的Rt斜率变化率小于单值控制图中的控制上限值时，该电芯胀气监控方法还包括：基于获取到的Rt斜率变化率更新单值控制图，也即将最新获取到的Rt斜率变化率代入IMR算法中，获得更新的单值控制图，更新后的单值控制图中的控制上限也会相应的变化。之后在获取到最新的Rt斜率变化率时，又将最新获取到的Rt斜率变化率与最新的单值控制图中的控制上限值进行比较来监控电芯的胀气情况，若获取到的Rt斜率变化率小于单值控制图中的控制上限值时，又会基于获取到的Rt斜率变化率更新单值控制图，如此反复，直至获取到的Rt斜率变化率不小于单值控制图中的控制上限值时报警。通过不断的迭代更新单值控制图以实现对电芯胀气情况的持续监测。

可以通过对获取到的Rt斜率变化率做相应统计过程控制(Statistical ProcessControl，SPC)，生成相应的单值控制图，之后基于单值控制图来监控Rt斜率变化率何时不受控制。为了便于理解，举例进行说明，例如可以基于前5次获取到的Rt斜率变化率来生成单值控制图；当第6次获取到Rt斜率变化率时，将第6次获取到的Rt斜率变化率与基于前5次获取到的Rt斜率变化率生成的单值控制图中的控制上限值进行比较，若第6次获取到的Rt斜率变化率小于该单值控制图中的控制上限值时，则基于获取到的Rt斜率变化率更新单值控制图，也即基于前6次获取到的Rt斜率变化率来生成单值控制图，如此不断地迭代更新。

为了更好的理解，下面结合例子进行说明。假设在基于第6次获取的Rt斜率变化率来监控电芯的胀气情况时，监控到电芯出现胀气，在对电芯的胀气情况进行持续监控的过程中，获取到6次的Rt增长率及对应的Rt斜率变化率如表9所示。

在第5次获取到Rt斜率变化率时，在基于前4次获取到的Rt斜率变化率所生成的单 值控制图监控到电芯还未出现胀气，因此需要基于第5次获取到Rt斜率变化率来更新单值 控制图，也即将第5次获取到的Rt斜率变化率代入IMR算法中，基于前5次获取到的Rt斜率变 化率生成的IMR控制图，从而更新IMR控制图。在第6次获取到Rt斜率变化率时，由于第6次获 取到Rt斜率变化率大于单值控制图中的控制上限，则预示着电芯已经出现胀气问题。基于 前6次获取到的Rt斜率变化率生成的IMR控制图如图4所示，从图4中可以看出，第6次获取到 Rt斜率变化率超出了单值控制图的控制上限。图4中的

表示图中各个单值的平均值，

表示图中各个MR的平均值。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种电池管理系统（BMS），该电池管理系统与电池连接，用于对电池进行管理，实现对电池中的电芯胀气情况的在线监控。例如，BMS可以通过获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值，并基于获取到的Rt值确定Rt增长率，基于Rt增长率和预设规则监控电芯的胀气情况。

其中，可以采用现有的电池管理系统来实现，例如，对于笔记本电脑来说，该电池管理系统可以为当前笔记本电脑中所使用的电池管理系统，其结构已经为本领域所熟知，此处不再进行说明。

电池管理系统实施例所提供的电芯胀气监控原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，电池管理系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括本体、电池管理系统和与电池管理系统连接的电池，该电池包含至少一个电芯。电池用于为本体供电；电池管理系统用于执行上述的电芯胀气监控方法，实现对电芯胀气情况的在线监控。

该电子设备可以是笔记本电脑、平板电脑和智能手机等。可以理解的是，该电子设备并不限于此，还可以是具备动力电池的电动设备，例如，可以是电动交通工具、如电动自行车、电动摩托车、电动汽车等。

电子设备实施例所提供的电芯胀气监控原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，电子设备实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种电芯胀气监控装置100，如图5所示。该电芯胀气监控装置100包括：获取单元110和监控单元120。

获取单元110，用于当电芯所处温度在预设温度范围内时，获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值，并基于获取到的Rt值确定Rt增长率。

监控单元，用于基于所述Rt增长率和预设规则监控所述电芯的胀气情况。

可选地，获取单元110，具体用于以第三电流对电量在特定DOD时的所述电芯放电预设时长；分别获取所述预设时长后的第一时刻和第二时刻的所述电芯的电压；基于所述第一时刻的电压、所述第二时刻的电压和所述第三电流的值，得到所述电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值。

可选地，预设规则包括单值控制图，所述单值控制图上的每个单值表征一个Rt斜率变化率；监控单元120，具体用于对所述Rt增长率进行一阶微分得到Rt斜率变化率；将得到的Rt斜率变化率与所述单值控制图中的控制上限值进行比较来监控所述电芯的胀气情况；其中，若所述得到的Rt斜率变化率不小于所述单值控制图中的控制上限值，则表征所述电芯已出现胀气。

所述预设规则包括表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系表；监控单元120，具体用于基于所述对应关系表，查找所述Rt增长率对应的胀气率；将所述Rt增长率对应的胀气率与预设阈值进行比较来监控所述电芯的胀气情况；其中，若所述Rt增长率对应的胀气率大于所述预设阈值，则表征所述电芯已出现胀气。

在监控单元120基于所述对应关系表，查找所述Rt增长率对应的胀气率之前，获取单元，还用于每当循环对指定电芯进行充放电的次数到达指定循环数时，获取所述指定电芯的胀气率以及获取所述指定电芯在特定DOD时的Rt值；其中，每次获取Rt值时所述指定电芯的DOD一致；基于获取到的多个指定循环数对应的Rt值，得到表征循环数和Rt增长率的对应关系的第一关系表；基于获取到的多个指定循环数对应的胀气率，得到表征循环数和胀气率的对应关系的第二关系表；对所述第一关系表和所述第二关系表进行相关性处理，得到所述对应关系表。

其中，每次对指定电芯进行充放电的步骤，包括：以第一电流将所述指定电芯充电到第一DOD；在静置指定时长后，以第二电流将所述指定电芯放电到第二DOD，所述第一DOD小于所述第二DOD。

本申请实施例所提供的电芯胀气监控装置100，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本申请实施例还提供了一种非易失性的计算机可读取存储介质（以下简称存储介质），该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被计算机如上述的电子设备运行时，执行上述所示的电芯胀气监控方法。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，笔记本电脑,服务器，或者电子设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电芯胀气监控方法，其特征在于，包括：

当电芯所处温度在预设温度范围内时，获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值；

基于获取到的Rt值确定Rt增长率；

基于所述Rt增长率和预设规则监控所述电芯的胀气情况，其中，所述预设规则包括单值控制图，所述单值控制图上的每个单值表征一个Rt斜率变化率，所述Rt斜率变化率为对Rt增长率进行一阶微分得到，或者，所述预设规则包括表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系表。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设规则包括单值控制图；基于所述Rt增长率和预设规则监控所述电芯的胀气情况，包括：

对所述Rt增长率进行一阶微分得到Rt斜率变化率；

将得到的Rt斜率变化率与所述单值控制图中的控制上限值进行比较来监控所述电芯的胀气情况；

其中，若所述得到的Rt斜率变化率不小于所述单值控制图中的控制上限值，则表征所述电芯已出现胀气。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述得到的Rt斜率变化率小于所述单值控制图中的控制上限值时，所述方法还包括：

基于所述得到的Rt斜率变化率更新所述单值控制图。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设规则包括表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系表；基于所述Rt增长率和预设规则监控所述电芯的胀气情况，包括：

基于所述对应关系表，查找所述Rt增长率对应的胀气率；

将所述Rt增长率对应的胀气率与预设阈值进行比较来监控所述电芯的胀气情况；

其中，若所述Rt增长率对应的胀气率大于所述预设阈值，则表征所述电芯已出现胀气。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在基于所述对应关系表，查找所述Rt增长率对应的胀气率之前，所述方法还包括：

每当循环对指定电芯进行充放电的次数到达指定循环数时，获取所述指定电芯的胀气率以及获取所述指定电芯在特定DOD时的Rt值；其中，每次获取Rt值时所述指定电芯的DOD一致；

基于获取到的多个指定循环数对应的Rt值，得到表征循环数和Rt增长率的对应关系的第一关系表；

基于获取到的多个指定循环数对应的胀气率，得到表征循环数和胀气率的对应关系的第二关系表；

对所述第一关系表和所述第二关系表进行相关性处理，得到所述对应关系表。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，每次对指定电芯进行充放电的步骤，包括：

以第一电流将所述指定电芯充电到第一DOD；

在静置指定时长后，以第二电流将所述指定电芯放电到第二DOD，所述第一DOD小于所述第二DOD。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，获取所述电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值，包括：

以第三电流对电量在特定DOD时的所述电芯放电预设时长；

分别获取所述预设时长后的第一时刻和第二时刻的所述电芯的电压；

基于所述第一时刻的电压、所述第二时刻的电压和所述第三电流的值，得到所述电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值。

8.一种电芯胀气监控装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于当电芯所处温度在预设温度范围内时，获取电芯在特定DOD时的电荷转移内阻Rt值，并基于获取到的Rt值确定Rt增长率；

监控单元，用于基于所述Rt增长率和预设规则监控所述电芯的胀气情况，其中，所述预设规则包括单值控制图，所述单值控制图上的每个单值表征一个Rt斜率变化率，所述Rt斜率变化率为对Rt增长率进行一阶微分得到，或者，所述预设规则包括表征电芯的Rt增长率和胀气率的对应关系表。

9.一种电池管理系统，其特征在于，与电池连接，所述电池包含至少一个电芯，所述电池管理系统用于执行如权利要求1至7中任一项所述的电芯胀气监控方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：本体、电池管理系统和与所述电池管理系统连接的电池，所述电池包含至少一个电芯；

所述电池用于为所述本体供电；

所述电池管理系统用于执行如权利要求1至7中任一项所述的电芯胀气监控方法。

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