CN114523878B - 一种锂离子电池析锂安全预警方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂离子电池析锂安全预警方法及装置，该方法包括：获取目标车辆中锂离子电池的历史充电数据；基于每次充电循环单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态，确定单体电芯在每次充电对应的容量增量曲线；从单体电芯在每次充电对应的各个容量增量曲线中提取主特征峰对应的主峰值和主峰位；分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的第一主峰值和第一主峰位与第一次充电过程对应的第二主峰值和第二主峰位的差值，得到不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差；基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势，对锂离子电池进行析锂安全预警。实现对锂离子电池的析锂安全预警，保障电池安全工作，提高使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池析锂安全预警方法及装置。
背景技术
锂离子电池具有工作电压大、能量密度高、自放电率低、使用寿命长、无记忆效应、对环境友好等特点，越来越多的应用在电动汽车、储能等大型电池领域。动力锂离子电池作为新能源汽车的核心零部件，除了提高能量密度与充放电倍率等性能外，保证电池安全可靠使用也非常重要。然而在使用过程中，随着使用时间、充电次数的增加，以及一些异常工况的使用，会伴随着极化现象，持续的极化现象容易造成电池析锂，电池出现析锂，一方面，锂离子被还原成锂金属在负极表面析出，活性物质减少，电池容量发生剧烈衰退；另一方面：负极表面析出锂金属会形成锂枝晶，锂枝晶可能会刺穿隔膜引起内短路，造成热失控，发生安全事故。
在现有技术中通常是通过对电池进行拆检的方式来检查电池负极表面是否出现析锂，或者是通过静置过程中观察电压去极化时是否存在电压平台来判断是否存在析锂，然后根据析锂程度评估锂离子电池的安全性能。但是，对电池进行拆检的方式有有损检测，难以应用于在线车辆电池监控，而通过静置过程中观察电压去极化时是否存在电压平台来判断是否存在析锂，对数据要求过高，由于析锂造成的电压变化十分微小，不易观察到电压的异常，且容易受到其他干扰，进而影响锂离子电池的安全性能评估结果。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种锂离子电池析锂安全预警方法及装置，以克服现有技术中缺乏有效应用于在线车辆电池的析锂安全进行预警的问题。
本发明实施例提供了一种锂离子电池析锂安全预警方法，包括：
获取目标车辆中锂离子电池的历史充电数据，所述历史充电数据包括：充电循环次数及每次充电循环所述锂离子电池的各个单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态；
基于每次充电循环单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态，确定单体电芯在每次充电对应的容量增量曲线；
从单体电芯在每次充电对应的各个容量增量曲线中提取主特征峰对应的主峰值和主峰位；
分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的第一主峰值和第一主峰位与第一次充电过程对应的第二主峰值和第二主峰位的差值，得到不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差；
基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势，对所述锂离子电池进行析锂安全预警。
可选地，所述基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势，对所述锂离子电池进行析锂安全预警，包括：
分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率；
基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率与预设增长速率范围的关系，对所述锂离子电池进行析锂安全预警。
可选地，所述分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率，包括：
对单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差进行充电循环次数的一阶微分；
计算当前充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差一阶微分结果与主峰值差和主峰位差的初始一阶微分结果的比值，确定当前充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率。
可选地，所述基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率与预设增长速率范围的关系，对所述锂离子电池进行析锂安全预警，包括：
判断所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差的增长速率是否在第一预设增长速率范围；
当述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差的增长速率在第一预设增长速率范围时，判断所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率是否在第二预设增长速率范围；
当所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率在第二预设增长速率范围时，确定所述锂离子电池的析锂安全预警等级为一级；
当所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率超过第二预设增长速率范围时，确定所述锂离子电池的析锂安全预警等级为二级。
可选地，当述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差的增长速率超过第一预设增长速率范围时，判断所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率是否在第二预设增长速率范围；
当所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率在第二预设增长速率范围时，确定所述锂离子电池的析锂安全预警等级为二级；
当所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率超过第二预设增长速率范围时，确定所述锂离子电池的析锂安全预警等级为三级。
可选地，所述历史充电数据还包括：每次充电循环所述锂离子电池的温度，在从单体电芯在每次充电对应的各个容量增量曲线中提取主特征峰对应的主峰值和主峰位之前，所述方法还包括：
计算当前充电循环所述锂离子电池的温度与预设标准温度的差值；
基于所述差值对当前充电循环所述锂离子电池的容量增量曲线进行修正。
可选地，在获取目标车辆中锂离子电池的历史充电数据之后，所述方法还包括：
判断每次充电循环所述锂离子电池的各个单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态是否满足预设荷电状态要求；
剔除不满足预设荷电状态要求的充电循环的单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态数据。
本发明实施例还提供了一种锂离子电池析锂安全预警装置，包括：
获取模块，用于获取目标车辆中锂离子电池的历史充电数据，所述历史充电数据包括：充电循环次数及每次充电循环所述锂离子电池的各个单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态；
第一处理模块，用于基于每次充电循环单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态，确定单体电芯在每次充电对应的容量增量曲线；
第二处理模块，用于从单体电芯在每次充电对应的各个容量增量曲线中提取主特征峰对应的主峰值和主峰位；
第三处理模块，用于分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的第一主峰值和第一主峰位与第一次充电过程对应的第二主峰值和第二主峰位的差值，得到不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差；
第四处理模块，用于基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势，对所述锂离子电池进行析锂安全预警。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本发明实施例提供的方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明实施例提供的方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供了一种锂离子电池析锂安全预警方法及装置，通过获取目标车辆中锂离子电池的历史充电数据，历史充电数据包括：充电循环次数及每次充电循环锂离子电池的各个单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态；基于每次充电循环单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态，确定单体电芯在每次充电对应的容量增量曲线；从单体电芯在每次充电对应的各个容量增量曲线中提取主特征峰对应的主峰值和主峰位；分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的第一主峰值和第一主峰位与第一次充电过程对应的第二主峰值和第二主峰位的差值，得到不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差；基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势，对锂离子电池进行析锂安全预警。从而通过利用锂离子电池的历史充电数据构建锂离子电池中每个单体电芯的容量曲线，通过比较容量曲线在不同充电循环次数中主特征峰的主峰值和主峰位的变化情况，实现对锂离子电池的析锂安全预警，从而无需对锂离子电池进行拆解，又能够简单便准确的检测析锂程度，从而进行析锂安全预警，及时提醒用户电池潜在的安全风险，保障电池的安全工作，提高用户使用体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中的锂离子电池析锂安全预警方法的流程图；
图2为本发明实施例中不同充电循环次数对应的容量增量变化曲线的示意图；
图3为本发明实施例中的锂离子电池析锂安全预警的具体工作过程示意图；
图4为本发明实施例中的锂离子电池析锂安全预警装置的结构示意图；
图5为本发明实施例中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在现有技术中通常是通过对电池进行拆检的方式来检查电池负极表面是否出现析锂，或者是通过静置过程中观察电压去极化时是否存在电压平台来判断是否存在析锂，然后根据析锂程度评估锂离子电池的安全性能。但是，对电池进行拆检的方式有有损检测，难以应用于在线车辆电池监控，而通过静置过程中观察电压去极化时是否存在电压平台来判断是否存在析锂，对数据要求过高，由于析锂造成的电压变化十分微小，不易观察到电压的异常，且容易受到其他干扰，进而影响锂离子电池的安全性能评估结果。
基于上述问题，本发明实施例提供了一种锂离子电池析锂安全预警方法，如图1所示，该锂离子电池析锂安全预警方法具体包括如下步骤：
步骤S101：获取目标车辆中锂离子电池的历史充电数据。
其中，历史充电数据包括：充电循环次数及每次充电循环锂离子电池的各个单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态。此外，历史充电数据还包括：每次充电循环锂离子电池的温度、时间、电流、电压等。该历史充电数据可以由车辆中的电池管理系统(BMS)中提取，然后进行数据清洗保留有效数据。
步骤S102：基于每次充电循环单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态，确定单体电芯在每次充电对应的容量增量曲线。
其中，随着锂离子电池的充放电，其对应的容量增量曲线也是在不断变化的，不同型号、不同使用状态的锂离子电池在相同充电循环次数下对应的容量增量曲线也不相同。
步骤S103：从单体电芯在每次充电对应的各个容量增量曲线中提取主特征峰对应的主峰值和主峰位。
具体地，将锂离子电池中每个单体电芯作为一单独研究对象，每个单体电芯分别做不同循环次数的(dQ/dV)Tij-V Tij曲线，其中，i为电芯标号，j为循环次数，T为充电温度(整个充电过程最大温度和最小温度的平均值)，dQ/dV-V曲线为容量增量曲线。每个单体电芯分别提取(dQ/dV)Tij-V Tij曲线中不同循环次数的主特征峰的主峰值、主峰位及此循环所对应的温度，记为(dQ/dVp)Tij、(Vp)Tij及Tij。
进一步地，随着充电循环次数的增加锂离子电池的容量增量曲线变化如图2所示，由图2可知，随着循环次数的增加，曲线上主特征峰的主峰位向右偏移、主峰值向下偏移，表明容量随循环次数的增加而逐渐衰减，当偏移速率变快，容量不可逆衰减异常增加，此时电池出现大面积析锂，将会存在安全风险，需及时识别并处置。
步骤S104：分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的第一主峰值和第一主峰位与第一次充电过程对应的第二主峰值和第二主峰位的差值，得到不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差。
具体地，不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差反映了锂离子电池的容量衰减情况，差值越大则对应的容量不可逆衰减增加，电池析锂增多，反之，差值越小对应的容量衰减平缓，电池析锂较少，电池健康状态越好。
示例性地，每个单体电芯分别计算不同循环次数的主特征峰的主峰值(dQ/dVp)ij和主峰位和(Vp)ij与对应的第一次有效充电过程的主峰值(dQ/dVp)ijstart、主峰位和(Vp)ijstart的差，记为delta(dQ/dVp)ij和delta(Vp)ij，公式如下：
delta(dQ/dVp)ij＝(dQ/dVp)ijstart-(dQ/dVp)ij
delta(Vp)ij＝(Vp)ij-(Vp)ijstart
根据上述计算结果，每个单体电芯不同循环次数分别对应一组delta(dQ/dVp)ij值和delta(Vp)ij值。
步骤S105：基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势，对锂离子电池进行析锂安全预警。
具体地，单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势可以直观反映电池析锂程度，如果变化剧烈则说明电池出现大面积析锂，存在安全风险，及时进行析锂安全预警。
通过执行上述步骤，本发明实施例提供的锂离子电池析锂安全预警方法，通过利用锂离子电池的历史充电数据构建锂离子电池中每个单体电芯的容量曲线，通过比较容量曲线在不同充电循环次数中主特征峰的主峰值和主峰位的变化情况，实现对锂离子电池的析锂安全预警，从而无需对锂离子电池进行拆解，又能够简单便准确的检测析锂程度，从而进行析锂安全预警，及时提醒用户电池潜在的安全风险，保障电池的安全工作，提高用户使用体验。
具体地，在一实施例中，上述的步骤S105具体包括如下步骤：
步骤S201：分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率。
具体地，上述步骤S201通过对单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差进行充电循环次数的一阶微分；计算当前充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差一阶微分结果与主峰值差和主峰位差的初始一阶微分结果的比值，确定当前充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率。
进一步地，通过对上述不同单体电芯不同循环次数的delta(dQ/dVp)ij值和delta(Vp)ij值进行一阶微分，得到d(delta(dQ/dVp)ij)/dj和d(delta(Vp)ij)/dj值。
示例性地，当α＝(d(delta(dQ/dVp)ij)/dj)/(d(delta(dQ/dVp)i(jstart+2))/d(jstart+2))≥2时开始进行判断，且满足随着j的增加α持续增加，并计算α增长速率，记为ηα＝Δα/Δj，这种情况下，认为电池存在析锂，且析锂程度随ηα的增大而增大；当β＝(d(delta(Vp)ij)/dj)/(d(delta(Vp)i(jstart+2))/d(jstart+2))≥2时开始进行判断，且满足随着j的增加β持续增加，并计算β增长速率，记为ηβ＝Δβ/Δj，这种情况下，认为电池存在析锂，且析锂程度随ηβ的增大而增大。
步骤S202：基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率与预设增长速率范围的关系，对锂离子电池进行析锂安全预警。
具体地，上述步骤S202通过判断单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差的增长速率是否在第一预设增长速率范围；当述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差的增长速率在第一预设增长速率范围时，判断单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率是否在第二预设增长速率范围；当单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率在第二预设增长速率范围时，确定锂离子电池的析锂安全预警等级为一级；当单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率超过第二预设增长速率范围时，确定锂离子电池的析锂安全预警等级为二级。当述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差的增长速率超过第一预设增长速率范围时，判断单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率是否在第二预设增长速率范围；当单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率在第二预设增长速率范围时，确定锂离子电池的析锂安全预警等级为二级；当单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率超过第二预设增长速率范围时，确定锂离子电池的析锂安全预警等级为三级。
示例性地，根据上述结果，进行电池析锂预警，并记录异常电芯编号i及循环次数j，触发条件及预警等级如下；
满足0≤ηα≤1且满足0≤ηβ≤1时，进行电池析锂一级预警；
满足0≤ηα≤1且满足ηβ≥1或者ηα≥1且满足0≤ηβ≤1时，进行电池析锂二级预警；
满足ηα＞1且满足ηβ＞1时，进行电池析锂三级预警。
具体地，在一实施例中，在执行上述步骤S103之前，本发明实施例提供的锂离子电池析锂安全预警方法还包括如下步骤：
步骤S106：计算当前充电循环锂离子电池的温度与预设标准温度的差值。
具体地，在实际应用中，预设标准温度通常是室温即25°，当然也可以根据不同的计算标准进行灵活的设置，本发明并不以此为限。
步骤S107：基于差值对当前充电循环锂离子电池的容量增量曲线进行修正。
具体地，由于车端充电过程情况复杂，在热管理的作用下，温度会控制在一个有效范围，但不同充电过程的温度仍然存在差异，而温度是影响电池容量增量曲线变化的一个重要因素，因此需要对温度进行归一化处理，示例性地，将25℃设为标准温度进行温度校正，并校正(dQ/dVp)Tij、(Vp)Tij在标准温度下的(dQ/dVp)ij、(Vp)ij值，参考公式如下：
(Vp)ij＝(Vp)Tij*(1+ξ(Tij-25))
其中，λ和ξ为修正系数，λ取值范围(-1，0)，ξ取值范围(0，1)。通过利用不同充电循环温度与标准温度的差异对电池容量增量曲线进行温度修正，以保证其反应的电池析锂情况与真实情况更加相符，从而可以更加准确的对电池析锂安全进行预警，保障预警的精确性和及时性。
具体地，在一实施例中，在执行上述步骤S101之后，本发明实施例提供的锂离子电池析锂安全预警方法还包括如下步骤：
步骤S108：判断每次充电循环锂离子电池的各个单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态是否满足预设荷电状态要求。
步骤S109：剔除不满足预设荷电状态要求的充电循环的单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态数据。
具体地，预设荷电状态要求为充电过程起始SOC和截止SOC，应满足起始SOC≤20％，截止SOC≥60％，若不符合此条件，不进行后续步骤，但保留充电循环次数，避免由于电池在单次充电循环中充电量过小而在电池容量增量曲线上难以准确反映电池析锂情况的问题，进一步提高电池析锂检测的准确性，保障电池析锂安全预警的准确性。
下面将结合具体应用示例，对本发明实施例提供的锂离子电池析锂安全预警方法进行详细的说明。
以电池析锂预警的某车型某辆车为例，进行技术方案说明。此车搭载电池包已返厂，并拆解验证电芯存在大面积析锂。如图3所示，本发明实施例提供的锂离子电池析锂安全预警方法具体实现过程如下：
(1)通过提取车辆历史充电数据，包括时间、电流、电压、SOC、温度、充电状态等BMS采集信息，并进行数据清洗，保留有效数据。
(2)筛选充电过程起始SOC和截止SOC，应满足起始SOC≤20％，截止SOC≥60％，若不符合此条件，不进行以下步骤，但保留充电次数(循环次数)。
(3)电池包中每个单体作为一单独研究对象，每个单体电芯分别做不同循环次数的(dQ/dV)Tij-VTij曲线，其中，i为电芯标号，j为循环次数，T为充电温度(整个充电过程最大温度和最小温度的平均值)，dQ/dV-V曲线为容量增量曲线(3)
(4)每个单体电芯分别提取(dQ/dV)Tij-V Tij曲线中不同循环次数的主特征峰的主峰值、主峰位及此循环所对应的温度，记为(dQ/dVp)Tij、(Vp)Tij及Tij；由于此电池包为1P108S，单体电芯较多，数据量较大，因此只列出定位的异常电芯5#电芯的部分计算结果如表1所示：
表1
| 循环次数 | (dQ/dVp)T5j | (Vp)T5j | T5j |
| 100 | 313.774 | 3.753 | 19 |
| 200 | 300.351 | 3.760 | 21 |
| 300 | 295.865 | 3.749 | 25 |
| 400 | 271.192 | 3.762 | 27 |
| 500 | 267.979 | 3.752 | 30 |
| 600 | 248.389 | 3.742 | 35 |
| 700 | 228.144 | 3.786 | 32 |
| 800 | 205.731 | 3.842 | 28 |
| 900 | 181.625 | 3.858 | 27 |
| 949 | 151.117 | 3.958 | 27 |
| 953 | 141.573 | 3.984 | 25 |
| 955 | 130.643 | 3.967 | 28 |
(5)由于车端充电过程情况复杂，在热管理的作用下，温度会控制在一个有效范围，但不同充电过程的温度仍然存在差异，而温度是影响电池容量增量曲线变化的一个重要因素，因此需要对温度进行归一化处理，将25℃设为标准温度进行温度校正，并校正(dQ/dVp)Tij、(Vp)Tij在标准温度下的(dQ/dVp)ij、(Vp)ij值，公式如下：
(Vp)ij＝(Vp)Tij*(1+ξ(Tij-25))
其中，λ和ξ为修正系数，λ取值范围(-1，0)，ξ取值范围(0，1)；
5#异常电芯的温度修正后的计算结果，如表2所示，其中，λ取值-0.0018，ξ取值0.00215。
表2
(6)每个单体电芯分别计算不同循环次数的特征峰的主峰值和主峰位(dQ/dVp)ij和(Vp)ij与对应的第一次有效充电过程的主峰值、主峰位(dQ/dVp)ijstart和(Vp)ijstart的差，记为delta(dQ/dVp)ij和delta(Vp)ij，公式如下：
delta(dQ/dVp)ij＝(dQ/dVp)ijstart-(dQ/dVp)ij
delta(Vp)ij＝(Vp)ij-(Vp)ijstart
根据上述计算结果，每个单体电芯不同循环次数分别对应delta(dQ/dVp)ij值和delta(Vp)ij值；5#异常电芯不同循环次数的特征峰的主峰值和主峰位(dQ/dVp)5j和(Vp)5j与对应的第一次有效充电过程的主峰值、主峰位(dQ/dVp)5jstart和(Vp)5jstart的差delta(dQ/dVp)5j和delta(Vp)5j的计算结果如表3所示。
表3
(7)对上述不同单体电芯不同循环次数的delta(dQ/dVp)ij值和delta(Vp)ij值进行一阶微分，得到d(delta(dQ/dVp)ij)/dj和d(delta(Vp)ij)/dj值；5#异常电芯不同循环次数的d(delta(dQ/dVp)5j)/dj和d(delta(Vp)5j)/dj值如表4所示。
表4
| 循环次数 | d(delta(dQ/dVp)5j)/dj | d(delta(Vp)5j)/dj |
| 100 | 0.3049 | 0.0002 |
| 200 | 0.1465 | 0.0002 |
| 300 | 0.0665 | 0.0002 |
| 400 | 0.2565 | 0.0003 |
| 500 | 0.0465 | 0.0001 |
| 600 | 0.2165 | 0.0003 |
| 700 | 0.1865 | 0.0002 |
| 800 | 0.2065 | 0.0002 |
| 900 | 0.2365 | 0.0001 |
| 949 | 0.6204 | 0.0020 |
| 953 | 2.2500 | 0.0022 |
| 955 | 5.8175 | 0.0045 |
(8)当α＝(d(delta(dQ/dVp)ij)/dj)/(d(delta(dQ/dVp)i(jstart+2))/d(jstart+2))≥2时开始进行判断，且满足随着j的增加α持续增加，并计算α增长速率，记为ηα＝Δα/Δj，这种情况下，认为电池存在析锂，且析锂程度随ηα的增大而增大；当β＝(d(delta(Vp)ij)/dj)/(d(delta(Vp)i(jstart+2))/d(jstart+2))≥2时开始进行判断，且满足随着j的增加β持续增加，并计算β增长速率，记为ηβ＝Δβ/Δj，这种情况下，认为电池存在析锂，且析锂程度随ηβ的增大而增大。
(9)根据上述结果，进行电池析锂预警，并记录异常电芯编号i及循环次数j，触发条件及预警等级如下；满足0≤ηα≤1且满足0≤ηβ≤1时，进行电池析锂一级预警；满足0≤ηα≤1且满足ηβ≥1或者ηα≥1且满足0≤ηβ≤1时，进行电池析锂二级预警；满足ηα＞1且满足ηβ＞1时，进行电池析锂三级预警；根据上述步骤，5#电芯的预警结果如表5所示。
表5
/>
从上表可以得出：从949次循环开始，α和β均≥2，且随着j的增加α和β持续增加，满足电池析锂预警条件，进行进一步的判断，根据ηα和ηβ的值及预警原则，进行不同等级的安全预警。
通过执行上述步骤，本发明实施例提供的锂离子电池析锂安全预警方法，通过利用锂离子电池的历史充电数据构建锂离子电池中每个单体电芯的容量曲线，通过比较容量曲线在不同充电循环次数中主特征峰的主峰值和主峰位的变化情况，实现对锂离子电池的析锂安全预警，从而无需对锂离子电池进行拆解，又能够简单便准确的检测析锂程度，从而进行析锂安全预警，及时提醒用户电池潜在的安全风险，保障电池的安全工作，提高用户使用体验。
本发明实施例还提供了一种锂离子电池析锂安全预警装置，如图4所示，该锂离子电池析锂安全预警装置具体包括：
获取模块101，用于获取目标车辆中锂离子电池的历史充电数据，历史充电数据包括：充电循环次数及每次充电循环锂离子电池的各个单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态。详细内容参见上述方法实施例中步骤S101的相关描述，在此不再进行赘述。
第一处理模块102，用于基于每次充电循环单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态，确定单体电芯在每次充电对应的容量增量曲线。详细内容参见上述方法实施例中步骤S102的相关描述，在此不再进行赘述。
第二处理模块103，用于从单体电芯在每次充电对应的各个容量增量曲线中提取主特征峰对应的主峰值和主峰位。详细内容参见上述方法实施例中步骤S103的相关描述，在此不再进行赘述。
第三处理模块104，用于分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的第一主峰值和第一主峰位与第一次充电过程对应的第二主峰值和第二主峰位的差值，得到不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差。详细内容参见上述方法实施例中步骤S104的相关描述，在此不再进行赘述。
第四处理模块105，用于基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势，对锂离子电池进行析锂安全预警。详细内容参见上述方法实施例中步骤S105的相关描述，在此不再进行赘述。
上述各个功能模块更进一步的详细描述，具体可参见上述方法实施例的相关描述，在此不再进行赘述。
通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的锂离子电池析锂安全预警装置，通过利用锂离子电池的历史充电数据构建锂离子电池中每个单体电芯的容量曲线，通过比较容量曲线在不同充电循环次数中主特征峰的主峰值和主峰位的变化情况，实现对锂离子电池的析锂安全预警，从而无需对锂离子电池进行拆解，又能够简单便准确的检测析锂程度，从而进行析锂安全预警，及时提醒用户电池潜在的安全风险，保障电池的安全工作，提高用户使用体验。
根据本发明实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，该电子设备可以包括处理器901和存储器902，其中处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
处理器901可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明方法实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的方法。
存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法实施例中的方法。
上述电子设备具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，实现的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (9)
1.一种锂离子电池析锂安全预警方法，其特征在于，包括：
获取目标车辆中锂离子电池的历史充电数据，所述历史充电数据包括：充电循环次数及每次充电循环所述锂离子电池的各个单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态；
基于每次充电循环单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态，确定单体电芯在每次充电对应的容量增量曲线；
从单体电芯在每次充电对应的各个容量增量曲线中提取主特征峰对应的主峰值和主峰位；
分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的第一主峰值和第一主峰位与第一次充电过程对应的第二主峰值和第二主峰位的差值，得到不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差；
基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势，对所述锂离子电池进行析锂安全预警；
所述基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势，对所述锂离子电池进行析锂安全预警，包括：
分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率；
基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率与预设增长速率范围的关系，对所述锂离子电池进行析锂安全预警。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率，包括：
对单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差进行充电循环次数的一阶微分；
计算当前充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差一阶微分结果与主峰值差和主峰位差的初始一阶微分结果的比值，确定当前充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率与预设增长速率范围的关系，对所述锂离子电池进行析锂安全预警，包括：
判断所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差的增长速率是否在第一预设增长速率范围；
当所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差的增长速率在第一预设增长速率范围时，判断所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率是否在第二预设增长速率范围；
当所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率在第二预设增长速率范围时，确定所述锂离子电池的析锂安全预警等级为一级；
当所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率超过第二预设增长速率范围时，确定所述锂离子电池的析锂安全预警等级为二级。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
当述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差的增长速率超过第一预设增长速率范围时，判断所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率是否在第二预设增长速率范围；
当所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率在第二预设增长速率范围时，确定所述锂离子电池的析锂安全预警等级为二级；
当所述单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰位差的增长速率超过第二预设增长速率范围时，确定所述锂离子电池的析锂安全预警等级为三级。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述历史充电数据还包括：每次充电循环所述锂离子电池的温度，在从单体电芯在每次充电对应的各个容量增量曲线中提取主特征峰对应的主峰值和主峰位之前，所述方法还包括：
计算当前充电循环所述锂离子电池的温度与预设标准温度的差值；
基于所述差值对当前充电循环所述锂离子电池的容量增量曲线进行修正。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取目标车辆中锂离子电池的历史充电数据之后，所述方法还包括：
判断每次充电循环所述锂离子电池的各个单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态是否满足预设荷电状态要求；
剔除不满足预设荷电状态要求的充电循环的单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态数据。
7.一种锂离子电池析锂安全预警装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标车辆中锂离子电池的历史充电数据，所述历史充电数据包括：充电循环次数及每次充电循环所述锂离子电池的各个单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态；
第一处理模块，用于基于每次充电循环单体电芯对应的起始荷电状态及截止荷电状态，确定单体电芯在每次充电对应的容量增量曲线；
第二处理模块，用于从单体电芯在每次充电对应的各个容量增量曲线中提取主特征峰对应的主峰值和主峰位；
第三处理模块，用于分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的第一主峰值和第一主峰位与第一次充电过程对应的第二主峰值和第二主峰位的差值，得到不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差；
第四处理模块，用于基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势，对所述锂离子电池进行析锂安全预警，所述基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的变化趋势，对所述锂离子电池进行析锂安全预警，包括：分别计算单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率；基于单体电芯在不同充电循环次数对应的主峰值差和主峰位差的增长速率与预设增长速率范围的关系，对所述锂离子电池进行析锂安全预警。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-6任一项所述方法。
9.一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存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1-6任一项所述的方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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