CN114583297A - 电化学装置管理方法、电池系统、充电装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例提供了一种电化学装置管理方法、电池系统、充电装置及电子设备,该电化学装置管理方法,包括:获取电化学装置的SOH,并确定所述电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,其中,m为正整数;基于所述SOH的变化,确定电化学装置的使用策略。本公开实施例便于对电化学装置进行管理。
Description
技术领域
本公开实施例涉及电池领域,尤其涉及一种电化学装置管理方法、电池系统、充电装置及电子设备。
背景技术
随着新能源行业的不断发展,锂离子电池越来越多地被用在电子产品之中,其具有能量密度大、循环容量衰减小、自放电率低、体积小等显著优点。锂离子电池在使用过程中可能因各种原因导致不同程度的损坏(例如,析锂、老化、胀气等),因而确定锂离子电池使用过程中的健康状况,这是锂离子电池能够被安全使用的因素。
相关技术中,一般是通过电化学装置使用过程中的SOH(State Of Health,电池健康状况)的绝对值来确定锂离子电池的健康状态,SOH的绝对值越高则锂离子电池的健康状态越好,但是利用SOH的绝对值来判断锂离子电池的健康状态的方式比较单一和局限,难以有效地保证确定锂离子电池的健康状态的可靠性,难以可靠地保证锂离子电池的安全使用。因此,需要一种锂离子电池管理方案来解决这个问题。
发明内容
为了解决上述问题,本公开实施例提供了一种电化学装置管理方法、电池系统、充电装置及电子设备,以至少部分地解决上述问题。
根据本公开的一方面,提供了一种电化学装置管理方法,包括:获取电化学装置的SOH,并确定所述电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,其中,m为正整数;基于所述SOH的变化,确定电化学装置的使用策略。
由此,本公开实施例中的电化学装置管理方法,由于其获取电化学装置的SOH并确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,并基于电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化来确定电化学装置的使用策略,而不必通过电化学装置使用过程中的SOH的绝对值来确定电化学装置的健康状态,相较于现有技术中利用SOH的绝对值来判断锂离子电池的健康状态的方式来说,可以更加合理地确定电化学装置的健康状态并对电化学装置进行管理,因此可以克服单一和局限的问题,从而能够有效地保证确定的健康状态的可靠性,可靠地保证电化学装置(包括但不限于锂离子电池)的安全使用。
在一些可选的实施例中,该电化学装置管理方法中,所述确定所述电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,包括:确定所述电化学装置的第一SOH,所述第一SOH是所述电化学装置在m个充放电循环开始时的SOH;确定所述电化学装置的第二SOH,所述第二SOH是所述电化学装置在m个充放电循环结束时的SOH;根据所述第一SOH和所述第二SOH,确定所述电化学装置在m个充放电循环中的SOH衰减速率。
由此,本公开实施例中通过电化学装置在m个充放电循环开始时的第一SOH和电化学装置在m个充放电循环结束时的第二SOH来确定的电化学装置在m个充放电循环中的SOH衰减速率,可以指示电化学装置在m个充放电循环中的变化,相对于SOH的绝对值而言,其显然也更能直观地体现出电化学装置在使用过程中的健康状态的改变。
在一些可选的实施例中,该电化学装置管理方法中,所述基于所述SOH的变化,确定电化学装置的使用策略,包括:响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值,限制对所述电化学装置的使用。
由此,本公开实施例中的电化学装置管理方法在SOH衰减速率超过第一阈值时,采取限制对电化学装置进行使用的使用策略,以便于更好地保证电化学装置在使用状态下的安全,进而保证用户在使用电化学装置时的安全。
在一些可选的实施例中,该电化学装置管理方法中,所述响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值,限制对所述电化学装置的使用,包括:响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值,降低所述电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一,其中,所述第二阈值大于第一阈值;以及,响应于所述SOH衰减速率大于第二阈值,在预设时间内停止所述电化学装置的使用。
由此,本公开实施例中对SOH衰减速率大于第一阈值时的不同大小的情况分别进行考虑,以更合理地对电化学装置进行管理,以便于更好地保证电化学装置在使用状态下的安全,进而保证用户在使用电化学装置时的安全。
在一些可选的实施例中,该电化学装置管理方法中,以所述第一阈值为下限、以所述第二阈值为上限的SOH衰减速率区间包括A1个SOH衰减速率子区间,其中A1为正整数;每个不同的所述SOH衰减速率子区间,对应有预设的第一充电电压值、第一充电电流值和第一放电电流值;所述响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值,降低所述电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一,包括:响应于所述SOH衰减速率位于第i个SOH衰减速率子区间内,i为小于或等于A1的正整数,则执行以下限制操作B1、限制操作B2和限制操作B3中的至少之一,其中:限制操作B1:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电压值,降低所述电化学装置的充电电压;限制操作B2:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电流值,降低所述电化学装置的充电电流;限制操作B3:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一放电电流值,降低所述电化学装置的放电电流。
由此,本公开实施例中通过这种方式,可以更合理地在电化学装置的SOH衰减速率处于第一阈值和第二阈值之间时对电化学装置进行管理,以便于更好地保证电化学装置在使用状态下的安全,进而保证用户在使用电化学装置时的安全。
在一些可选的实施例中,该电化学装置管理方法中,所述第一阈值为所述电化学装置的参考SOH衰减速率的c倍,所述第二阈值为所述参考SOH衰减速率的d倍,其中c和d均大于0且c小于d,所述参考SOH衰减速率为所述电化学装置的前Q个充放电循环中的SOH衰减速率,其中Q为正整数;以所述第一阈值为下限、以所述第二阈值为上限的SOH衰减速率区间包括A2个SOH衰减速率子区间,其中A2为正整数;每个不同的所述SOH衰减速率子区间,对应有预设的第二充电电压值、第二充电电流值和第二放电电流值;所述响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值,降低所述电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一,包括:响应于所述SOH衰减速率位于第j个SOH衰减速率子区间内,j为小于或等于A2的正整数,则执行以下限制操作B4、限制操作B5和限制操作B6中的至少之一,其中:限制操作B4:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电压值,降低所述电化学装置的充电电压;限制操作B5:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电流值,降低所述电化学装置的充电电流;限制操作B6:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二放电电流值,降低所述电化学装置的放电电流。
由此,本公开实施例中通过这种方式,可以更合理且有针对性地在电化学装置的SOH衰减速率处于第一阈值和第二阈值之间时对电化学装置进行管理,以便于更好地保证电化学装置在使用状态下的安全,进而保证用户在使用电化学装置时的安全。
在一些可选的实施例中,该电化学装置管理方法中,若所述电化学装置为镍钴锰体系的电化学装置,则所述第一阈值的取值范围为【0.02%SOH/cls,0.06%SOH/cls】;若所述电化学装置为钴酸锂体系的电化学装置,则所述第一阈值的取值范围为【0.03%SOH/cls,0.07%SOH/cls】。
由此,本公开实施例中通过对于不同的电化学装置的种类,选取合适的第一阈值的取值范围,有利于针对性地对电化学装置进行管理,以便于更好地保证电化学装置在使用状态下的安全,进而保证用户在使用电化学装置时的安全
根据本公开实施例中的另一方面,提供了一种电子设备,包括:第一确定单元和第二确定单元;所述第一确定单元,用于获取电化学装置的SOH,并确定所述电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,其中,m为正整数;所述第二确定单元,用于基于所述SOH的变化,确定电化学装置的使用策略。
根据本公开实施例中的再一方面,提供了一种电池系统,包括处理器、机器可读存储介质,所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令,所述处理器执行所述机器可执行指令时,实现前述任一项所述的电化学装置管理方法。
根据本公开实施例中的再一方面,提供了一种充电装置,包括处理器和机器可读存储介质,所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令,所述处理器执行所述机器可执行指令时,实现前述任一项所述的电化学装置管理方法。
综合以上内容,本公开实施例中的电化学装置管理方案,由于其获取电化学装置的SOH并确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,并基于电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化来确定电化学装置的使用策略,而不必通过电化学装置使用过程中的SOH的绝对值来确定电化学装置的健康状态,相较于现有技术中利用SOH的绝对值来判断锂离子电池的健康状态的方式来说,可以更加合理地确定电化学装置的健康状态并对电化学装置进行管理,因此可以克服单一和局限的问题,从而能够有效地保证确定的健康状态的可靠性,可靠地保证电化学装置(包括但不限于锂离子电池)的安全使用。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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,下面描述中的附图仅仅是本公开实施例中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本公开的一种示例性的电化学装置管理方法的流程图。
图2示出了根据本公开的步骤S101的一个可选的子步骤流程图。
图3示出了根据本公开的“响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值,限制对所述电化学装置的使用”的一个可选的子步骤流程图。
图4示出了根据本公开的一种示例性的电子设备的结构框图。
图5示出了根据本公开的一种示例性的充电装置的示意图。
图6示出了根据本公开的一种示例性的电池系统的示意图。
图7示出了一个示例性的电芯的SOH随充放电循环数量变化的曲线图以及电芯的厚度偏移量随充放电循环数量变化的曲线图。
图8示出了一种示例性的两个电芯的SOH随充放电循环数量变化的对比的曲线图。
图9示出了再一个示例的电芯的SOH随充放电循环数量变化的曲线图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本公开实施例中的技术方案,下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本公开实施例一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开实施例中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都应当属于本公开实施例保护的范围。
需要说明的是,本公开实施例中各个附图仅用作便于对本公开实施例中进行示例性解释,其未必是按照实际比例绘制的。
随着新能源行业的不断发展,锂离子电池越来越多地被用在电子产品之中,其具有能量密度大、循环容量衰减小、自放电率低、体积小等显著优点。锂离子电池在使用过程中可能因各种原因导致不同程度的损坏(例如,析锂、老化、胀气等),因而确定锂离子电池使用过程中的健康状况,这是锂离子电池能够被安全使用的因素。相关技术中,一般是通过电化学装置使用过程中的SOH(State Of Health,电池健康状况)的绝对值来确定锂离子电池的健康状态,SOH的绝对值越高则锂离子电池的健康状态越好,但是利用SOH的绝对值来判断锂离子电池的健康状态的方式比较单一和局限,难以有效地保证确定锂离子电池的健康状态的可靠性,难以可靠地保证电化学装置(包括但不限于锂离子电池)的安全使用。
参照图1中的流程图,根据本公开实施例中的第一方面,提供了一种电化学装置管理方法,其包括步骤S101和S102,具体地:
S101:获取电化学装置的SOH,并确定所述电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,其中,m为正整数。
S102:基于所述SOH的变化,确定电化学装置的使用策略。
本公开实施例中的电化学装置管理方法,由于其获取电化学装置的SOH并确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,并基于电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化来确定电化学装置的使用策略,而不必通过电化学装置使用过程中的SOH的绝对值来确定电化学装置的健康状态,相较于现有技术中利用SOH的绝对值来判断锂离子电池的健康状态的方式来说,可以更加合理地确定电化学装置的健康状态并对电化学装置进行管理,因此可以克服单一和局限的问题,从而能够有效地保证确定的健康状态的可靠性,可靠地保证电化学装置(包括但不限于锂离子电池)的安全使用。
本公开实施例中的电化学装置管理方法可以由电化学装置的电池管理系统(BMS系统)执行,也可以由一台电子设备执行,在此不进行限制,下面对该电化学装置管理方法的各步骤进行详细的说明,应当理解的是,上述各步骤未必是按照顺序执行的。
需要说明的是,本公开实施例的内容中,以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本公开。但是本公开实施例中的电化学装置可以包括但不限于锂离子电池,该电化学装置可以包括一个或者多个电芯,其每个电芯都可以是锂离子电池。或者电化学装置也可以是其他类型的电池,在此不进行限制。
S101:获取电化学装置的SOH,并确定所述电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,其中,m为正整数。
本公开实施例中,如前面提到,SOH(State Of Health,电池健康状况)是电化学装置使用过程中的一个重要参数,可以衡量电化学装置的健康状态。电化学装置的SOH的获取方式本公开实施例中不进行具体限制,可以参照相关技术进行,只要可以满足需求即可。
本公开实施例中,确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,具体地,该m个充放电循环可以是任意的m个充放电循环,本公开实施例中不进行限制。例如在一些实施例中,该m个充放电循环可以是存在间隔的m个充放电循环(以m=5来举例,例如该m=5个充放电循环可以是第2、5、8、11、12个充放电循环,可以看出,所取的m=5个充电循环两两之间均存在一个或者多个充放电循环);或者,在另外一些实施例中,该m个充放电循环可以是连续的m个充放电循环(仍以m=5来举例,例如该m=5个充放电循环可以是第5、6、7、8、9个充放电循环,可以看出,所取的m=5个充电循环为连续的多个充放电循环),可以理解的是,这些举例仅作为便于理解,并不作为对本公开实施例中的任何限制。
本公开实施例中,m的取值不进行具体限制,例如,m的取值范围可以是【1,100】,在一些较为优选的实施例中,m的取值范围为【5,20】,或者也可以是其他取值范围,例如【7,15】、【10,20】、【3,18】等等。当m的取值范围是【5,20】时,m具体可以为5、8、10、15、20等等,以满足需求为准。为了便于说明本公开实施例中的电化学装置管理方案,以下以m=10(也即10个充放电循环)为例。
本公开实施例中,确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,可以是指确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化大小,或者确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,可以是指确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化趋势,又或者也可以是指确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化程度,再或者也可以是指确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化速度等等,在此不进行特别限制。应当理解的是,只要是可以指示或者衡量电化学装置的在m个充放电循环内的SOH的变化的参数,均应视为本公开的一种可选的实施方式(可以理解,SOH的变化大小、变化趋势、变化程度、变化速度等等均可以在一定程度上指示或者衡量电化学装置的SOH的变化)。
在一些可选的实施例中,参照图2中的流程图,步骤S101中的“确定所述电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化”可以包括如下步骤S1011、S1012、S1013:
S1011:确定所述电化学装置的第一SOH,所述第一SOH是所述电化学装置在m个充放电循环开始时的SOH。
S1012:确定所述电化学装置的第二SOH,所述第二SOH是所述电化学装置在m个充放电循环结束时的SOH。
S1013:根据所述第一SOH和所述第二SOH,确定所述电化学装置在m个充放电循环中的SOH衰减速率。
显然,本公开实施例中通过电化学装置在m个充放电循环开始时的第一SOH和电化学装置在m个充放电循环结束时的第二SOH来确定的电化学装置在m个充放电循环中的SOH衰减速率,可以指示电化学装置在m个充放电循环中的变化,相对于SOH的绝对值而言,其显然也更能直观地体现出电化学装置在使用过程中的健康状态的改变。
作为可选的实施方式,S1011中确定的电化学装置的第一SOH可以是电化学装置在连续的m个充放电循环开始时的SOH,S1012中确定的电化学装置的第二SOH可以是电化学装置在连续的m个充放电循环结束时的SOH,而S1013中根据第一SOH和第二SOH所确定的电化学装置在m个充放电循环中的SOH衰减速率,可以是电化学装置在连续的m个充放电循环中的SOH衰减速率。这样可以更好的体现出电化学装置在使用过程中的健康状态的改,也更便于进行量化和计算。
在一些可选的实施方式中,步骤S1013(即“根据所述第一SOH和所述第二SOH,确定所述电化学装置在m个充放电循环中的SOH衰减速率”)可以包括:
其中,K为SOH衰减速率,SOH(2)为所述第二SOH,SOH(1)为所述第一SOH,SOH(0)为电化学装置的第1个充放电循环开始时的SOH,m为充放电循环个数。
具体地,电化学装置的第1个充放电循环开始时的SOH,即SOH(0),可以是指电化学装置在使用历史中的第1个充放电循环开始时的SOH,因此SOH(0)一般为100%。
一般来说,m取值较大时第二SOH和第一SOH之间的差值SOH(2)-SOH(1)越大,计算SOH衰减率K的准确性越好,但是m取值较大时SOH衰减率K的识别失效性会降低,因此,可以依据需要选取合理的m,对SOH衰减率进行计算,如前述相同地,m可以取值为【1,100】,而综合统计准确性和时效性考虑,优选m的取值范围为【5,20】。
以一个便于理解的例子对该可选实施方式进行说明,在此例子中,m=10,即根据第一SOH和第二SOH确定在电化学装置的连续的10个充放电循环中的SOH衰减速率。在此例子中,在电化学装置的第N(N为大于m的正整数)个充放电循环结束时来确定电化学装置的SOH的变化,则此时第一SOH即为该第N-m个充放电循环开始时的SOH,而第二SOH即为该第N个充放电循环结束时的SOH(可以理解的是,第N-m个充放电循环到第N个充放电循环之间正好为m个连续的充放电循环,因此,第N-m个充放电循环开始时的SOH实际上也即是电化学装置在连续的m=10个充放电循环开始时的SOH(即第一SOH),而第N个充放电循环结束时的SOH实际上也即是电化学装置在连续的m=10个充放电循环结束时的SOH(即第二SOH)),之后依据公式计算SOH衰减速率K。
本公开实施例中,通过这样的具体方式来计算电化学装置在m个充放电循环中的SOH衰减速率,能够有效保证电化学装置的SOH衰减速率的准确性和合理性,从而便于后续根据SOH衰减速率来对电化学装置进行合理地管理。
S102:基于所述SOH的变化,确定电化学装置的使用策略。
本公开实施例中,先通过获取电化学装置的SOH,并确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,之后基于SOH的变化,确定电化学装置的使用策略,便于依据该使用策略对电化学装置进行合理地管理。
本公开实施例中的电化学装置的使用策略可以是任意合理的使用策略,只要能够满足电化学装置使用时的需要即可。例如,可以是提高或者降低充放电电压、充放电电流等,本公开实施例中不进行具体限制。
在一些可选的实施例中,该步骤S102具体包括:响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值,限制对所述电化学装置的使用。
由于SOH衰减速率过快意味着电化学装置的健康状态的快速下滑,因此本公开实施例中的电化学装置管理方法在SOH衰减速率超过第一阈值时,采取限制对电化学装置进行使用的使用策略(该使用策略也可以认为是EOL(End of life)策略),以便于更好地保证电化学装置在使用状态下的安全,进而保证用户在使用电化学装置时的安全。可以理解的是,本公开实施例中,当SOH衰减速率超过第一阈值时,可以说明电化学装置的健康状态已经会对电化学装置的使用产生一定的不良影响。
本公开实施例中,第一阈值的大小可以依据实际电化学装置的种类以及实际需要进行取值,例如,在一些可选的实施例中,若所述电化学装置为镍钴锰体系的电化学装置,则所述第一阈值的取值范围为【0.02%SOH/cls,0.06%SOH/cls】;若所述电化学装置为钴酸锂体系的电化学装置,则所述第一阈值的取值范围为【0.03%SOH/cls,0.07%SOH/cls】。显然,本公开实施例中通过对于不同的电化学装置的种类,选取合适的第一阈值的取值范围,有利于针对性地对电化学装置进行管理,以便于更好地保证电化学装置在使用状态下的安全,进而保证用户在使用电化学装置时的安全。
可以理解的是,0.02%SOH/cls的含义即:每一个充电循环电化学装置的SOH衰减0.02%,其余可以以此类推,不再赘述。此外,对于m=10而言,【0.02%SOH/cls,0.06%SOH/cls】也可以记为【0.2%SOH/10cls,0.6%SOH/10cls】,【0.03%SOH/cls,0.07%SOH/cls】也可以记为【0.3%SOH/10cls,0.7%SOH/10cls】,其余不同的m的取值可以以此类推,不再赘述。
显然,上述镍钴锰体系的电化学装置中,其第一阈值的取值范围为【0.02%SOH/cls,0.06%SOH/cls】仅为一个可选的实施例,其也可以为其他取值范围,例如:【0.01%SOH/cls,0.05%SOH/cls】、【0.025%SOH/cls,0.07%SOH/cls】等等,在此不进行特别限制。另外,在第一阈值的取值范围为【0.02%SOH/cls,0.06%SOH/cls】时,第一阈值具体可以取值为0.02%SOH/cls、0.03%SOH/cls、0.035%SOH/cls、0.04%SOH/cls、0.05%SOH/cls、0.06%SOH/cls等等,或者也可以是其他具体取值,在此不进行限制。
同样地,上述钴酸锂体系的电化学装置中,其第一阈值的取值范围为【0.03%SOH/cls,0.07%SOH/cls】仅为一个可选的实施例,其也可以为其他取值范围,例如:【0.035%SOH/cls,0.075%SOH/cls】、【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls】等等,在此不进行特别限制。另外,在第一阈值的取值范围为【0.03%SOH/cls,0.07%SOH/cls】时,第一阈值具体可以取值为0.03%SOH/cls、0.04%SOH/cls、0.045%SOH/cls、0.05%SOH/cls、0.06%SOH/cls、0.07%SOH/cls等等,或者也可以是其他具体取值,在此不进行限制。
为了实现对电化学装置更合理的管理,以便于更好地保证电化学装置在使用状态下的安全,进而保证用户在使用电化学装置时的安全,在一些可选的实施例中,参照图3中的流程图,“响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值,限制对所述电化学装置的使用”包括步骤S1021以及S1022,具体地:
S1021:响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值,降低所述电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一,其中,所述第二阈值大于第一阈值。
S1022:响应于所述SOH衰减速率大于第二阈值,在预设时间内停止所述电化学装置的使用。
由于即使SOH衰减速率大于第一阈值时的不同大小也对应于电化学装置的不同健康状态,因此本公开实施例中对SOH衰减速率大于第一阈值时的不同大小的情况分别进行考虑,以更合理地对电化学装置进行管理。
本公开实施例中,在SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值时,可以将之认为是电化学装置处于“亚健康状态”,在一状态下,可将其理解为电化学装置的状态已经受到SOH衰减的影响,但还可以维持一定的功能,这时本公开实施例中可以对其充电电压、充电电流和放电电流进行限制和降低,从而保证电化学装置的使用安全、延长电化学装置的使用寿命。
而在SOH衰减速率大于第二阈值时,可以将之认为是电化学装置处于“危险状态”,在一状态下,可将其理解为电化学装置的状态已经严重受到SOH衰减的影响,难以继续维持电化学装置的功能,继续使用将会在短时间内使得电化学装置有发生严重析锂而导致着火、或者胀气等严重后果的风险,因此本公开实施例中在预设时间内停止电化学装置的使用,从而保证电化学装置的使用安全。可以理解的是,预设时间可以依据电化学装置的实际情况来调整,例如,可以为1秒、2秒、10秒、30秒、1分钟、24小时、48小时等等,在此不进行具体限制,只要能满足需要即可。
需要说明的是,本公开实施例中,停止电化学装置的使用可以是指停止对电化学装置充电和放电,并强行关闭电化学装置,使得电化学装置不能被使用,这样就能确保电化学装置在危险状态(即SOH衰减速率大于第二阈值)时,能够尽可能地保证电化学装置的使用安全。
而在另外一些可选的实施例中,在响应于电化学装置的衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值时,除了可以降低电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一以外,也可以降低电化学装置的放电电压,本公开实施例中不进行限制。
与第一阈值相同地,第二阈值也可以依据实际电化学装置的种类以及实际需要进行取值,例如,在一些示例性的实施例中,第二阈值的取值范围可以是【0.8%SOH/cls,1.2%SOH/cls】、【1%SOH/cls,1.3%SOH/cls】等等,在此不进行限制。当第二阈值的取值范围可以是【0.8%SOH/cls,1.2%SOH/cls】时,其具体取值可以为:1%SOH/cls、0.85%SOH/cls、0.9%SOH/cls、1.1%SOH/cls、1.2%SOH/cls等等,在此不进行限制。下面为了便于进行解释说明,以第二阈值的取值为1%SOH/cls进行说明。
本公开实施例中,不限制步骤S1021中在电化学装置SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值时,降低电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一的具体限制策略,可以依据实际需要确定不同的策略,而在一些示例性的实施例中,本公开实施例中给出一些限制策略和方式,下面对其进行详细说明。
在一些可选的实施例中,以所述第一阈值为下限、以所述第二阈值为上限的SOH衰减速率区间包括A1个SOH衰减速率子区间,其中A1为正整数;每个不同的所述SOH衰减速率子区间,对应有预设的第一充电电压值、第一充电电流值和第一放电电流值;
在此基础上,所述步骤S1021中的“响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值,降低所述电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一”,包括:
响应于所述SOH衰减速率位于第i个SOH衰减速率子区间内,i为小于或等于A1的正整数,则执行以下限制操作B1、限制操作B2和限制操作B3中的至少之一,其中:
限制操作B1:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电压值,降低所述电化学装置的充电电压;
限制操作B2:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电流值,降低所述电化学装置的充电电流;
限制操作B3:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一放电电流值,降低所述电化学装置的放电电流。
本公开实施例中通过这种方式,可以更合理地在电化学装置的SOH衰减速率处于第一阈值和第二阈值之间时对电化学装置进行管理,以便于更好地保证电化学装置在使用状态下的安全,进而保证用户在使用电化学装置时的安全。
在这些可选的实施例中,第一阈值和第二阈值采用固定阈值的方式,也就是说,对于不同电化学装置而言执行本方案时第一阈值和第二阈值是不变的。例如以第一阈值设定为0.04%SOH/cls、第二阈值设定为1%SOH/cls(也即m=10时,第一阈值设定为(0.4*m)%SOH/m cls=0.4%SOH/10cls、第二阈值设定为(1*m)%SOH/m cls=10%SOH/10cls)为例,在电化学装置使用过程中进行管理时,第一阈值一直维持0.04%SOH/cls不变、第二阈值一直维持1%SOH/cls不变。
本公开实施例中,SOH衰减速率区间中的A1个SOH衰减速率子区间,每相邻两个SOH衰减速率子区间的宽度(可以理解为该SOH衰减速率子区间的上限值减去该SOH衰减速率子区间的下限值)可以彼此相同,也可以彼此不同。此外,每相邻两个SOH衰减速率子区间对应的第一充电电压值、第一充电电流值和第一放电电流值的大小均可以依据需要进行确定,并且每相邻两个SOH衰减速率子区间之间对应的第一充电电压值、第一充电电流值和第一放电电流值的差值,也可以彼此相同或者彼此不同,在此不进行限制。
例如,下面给出几个示例(在以下示例1.1、1.2、1.3、1.4中,均仅以上述的限制操作B1为例,可以理解,其余限制操作B2、限制操作B3的相关情形可以以此类推,因此不再进行赘述)进行简单说明。
示例1.1:参照下表1.1,示出了其中一个示例,该示例中,第一阈值设定为0.04%SOH/cls、第二阈值设定为1%SOH/cls,以第一阈值为下限、第二阈值为上限的SOH衰减区间【0.04%SOH/cls,1%SOH/cls)包括多个SOH衰减子区间,前3个即:【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)、【0.07%SOH/cls,0.13%SOH/cls)、【0.13%SOH/cls,0.16%SOH/cls),等等。(可以理解的是,【0.04%SOH/cls,1%SOH/cls)是指左侧端点0.04%SOH/cls为闭、右侧端点1%SOH/cls为开的区间,其他相类似的区间表示可以以此类推,不再赘述。)
在电化学装置的SOH衰减速率大于第一阈值(0.04%SOH/cls),且位于第1个(即i=1)SOH衰减子区间即【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.05%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压50mV(可以理解的是,50mV是SOH衰减子区间【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)所对应的第一充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第2个(即i=2)SOH衰减子区间即【0.07%SOH/cls,0.13%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.09%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压100mV(可以理解的是,100mV是SOH衰减子区间【0.07%SOH/cls,0.13%SOH/cls)所对应的第一充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第3个(即i=3)SOH衰减子区间即【0.13%SOH/cls,0.16%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.15%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压150mV(可以理解的是,150mV是SOH衰减子区间【0.13%SOH/cls,0.16%SOH/cls)所对应的第一充电电压值)。
在电化学装置的SOH衰减速率大于第二阈值即1%SOH/cls时,关闭电池停止电化学装置的使用。
从这示例1.1可以看出,其每相邻两个SOH衰减速率子区间的宽度(可以理解为该SOH衰减速率子区间的上限值减去该SOH衰减速率子区间的下限值)可以彼此不同,而相邻两个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电压值之间的差值可以彼此相同。
表1.1
示例1.2:参照下表1.2,示出了其中另一个示例,该示例中,第一阈值设定为0.04%SOH/cls、第二阈值设定为1%SOH/cls,以第一阈值为下限、第二阈值为上限的SOH衰减区间【0.04%SOH/cls,1%SOH/cls)包括多个SOH衰减子区间,前3个即:【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)、【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls)、【0.12%SOH/cls,0.16%SOH/cls),等等。
在电化学装置的SOH衰减速率大于第一阈值(0.04%SOH/cls),且位于第1个(即i=1)SOH衰减子区间即【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.05%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压50mV(可以理解的是,50mV是SOH衰减子区间【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)所对应的第一充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第2个(即i=2)SOH衰减子区间即【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.09%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压90mV(可以理解的是,90mV是SOH衰减子区间【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls)所对应的第一充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第3个(即i=3)SOH衰减子区间即【0.12%SOH/cls,0.16%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.15%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压140mV(可以理解的是,140mV是SOH衰减子区间【0.12%SOH/cls,0.16%SOH/cls)所对应的第一充电电压值)。
在电化学装置的SOH衰减速率大于第二阈值即1%SOH/cls时,关闭电池停止电化学装置的使用。
从这示例1.2可以看出,其每相邻两个SOH衰减速率子区间的宽度(可以理解为该SOH衰减速率子区间的上限值减去该SOH衰减速率子区间的下限值)可以彼此相同,而相邻两个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电压值之间的差值可以彼此不同。
表1.2
示例1.3:参照下表1.3,示出了其中再一个示例,该示例中,第一阈值设定为0.04%SOH/cls、第二阈值设定为1%SOH/cls,以第一阈值为下限、第二阈值为上限的SOH衰减区间【0.04%SOH/cls,1%SOH/cls)包括多个SOH衰减子区间,前3个即:【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)、【0.07%SOH/cls,0.13%SOH/cls)、【0.13%SOH/cls,0.16%SOH/cls),等等。
在电化学装置的SOH衰减速率大于第一阈值(0.04%SOH/cls),且位于第1个(即i=1)SOH衰减子区间即【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.05%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压50mV(可以理解的是,50mV是SOH衰减子区间【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)所对应的第一充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第2个(即i=2)SOH衰减子区间即【0.07%SOH/cls,0.13%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.09%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压90mV(可以理解的是,90mV是SOH衰减子区间【0.07%SOH/cls,0.13%SOH/cls)所对应的第一充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第3个(即i=3)SOH衰减子区间即【0.13%SOH/cls,0.16%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.15%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压140mV(可以理解的是,140mV是SOH衰减子区间【0.13%SOH/cls,0.16%SOH/cls)所对应的第一充电电压值)。
在电化学装置的SOH衰减速率大于第二阈值即1%SOH/cls时,关闭电池停止电化学装置的使用。
从这示例1.3可以看出,其每相邻两个SOH衰减速率子区间的宽度(可以理解为该SOH衰减速率子区间的上限值减去该SOH衰减速率子区间的下限值)可以彼此不同,且相邻两个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电压值之间的差值也可以彼此不同。
表1.3
示例1.4:参照下表1.4,示出了其中再一个示例,该示例中,第一阈值设定为0.04%SOH/cls、第二阈值设定为1%SOH/cls,以第一阈值为下限、第二阈值为上限的SOH衰减区间【0.04%SOH/cls,1%SOH/cls)包括多个SOH衰减子区间,前3个即:【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)、【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls)、【0.12%SOH/cls,0.16%SOH/cls),等等。
在电化学装置的SOH衰减速率大于第一阈值(0.04%SOH/cls),且位于第1个(即i=1)SOH衰减子区间即【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.05%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压50mV(可以理解的是,50mV是SOH衰减子区间【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)所对应的第一充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第2个(即i=2)SOH衰减子区间即【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.09%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压100mV(可以理解的是,100mV是SOH衰减子区间【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls)所对应的第一充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第3个(即i=3)SOH衰减子区间即【0.12%SOH/cls,0.16%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.15%SOH/cls),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压150mV(可以理解的是,150mV是SOH衰减子区间【0.12%SOH/cls,0.16%SOH/cls)所对应的第一充电电压值)。
在电化学装置的SOH衰减速率大于第二阈值即1%SOH/cls时,关闭电池停止电化学装置的使用。
从这示例1.4可以看出,其每相邻两个SOH衰减速率子区间的宽度(可以理解为该SOH衰减速率子区间的上限值减去该SOH衰减速率子区间的下限值)可以彼此相同,且相邻两个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电压值之间的差值也可以彼此相同,宽度和差值可呈正相关关系。
表1.4
可以理解的是,以上为便于说明,仅以上述的限制操作B1为例,限制操作B2和限制操作B3可以以此类推,在执行时,限制操作B1、限制操作B2和限制操作B3至少执行一个,在此不进行赘述。
基于此,在上述示例1.1和示例1.4中,其也示出了本公开实施例中的一种可选的实施方式,这其中,第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电压值(记为U1_i),与第1个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电压值(记为U1_1)之间的比值为i,即:U1_i/U1_1=i;在此基础上,和/或,第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电流值(记为I1_i),与第1个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电流值(记为I1_1)之间的比值为i,即:I1_i/I1_1=i;和/或,第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一放电电流值(记为I2_i),与第1个SOH衰减速率子区间所对应的第一放电电流值(记为I2_1)之间的比值为i,即:I2_i/I2_1=i。这样的实施方式进行限制操作B1、B2、B3,方便对电化学装置进行管理。
另外,在上述示例1.2和示例1.4中,其也示出本公开实施例中的一种可选的实施方式,这其中,第i个SOH衰减速率子区间的下限值(记为Si)与第一阈值(也即第1个SOH衰减速率子区间的下限值,记为S1)之间的比值等于i,即:Si/S1=i。这样的实施方式进行限制操作,方便对电化学装置进行管理。
在另一些可选的实施例中,所述第一阈值为所述电化学装置的参考SOH衰减速率的c倍,所述第二阈值为所述参考SOH衰减速率的d倍,其中c和d均大于0且c小于d,所述参考SOH衰减速率为所述电化学装置的前Q个充放电循环中的SOH衰减速率,其中Q为正整数;
以所述第一阈值为下限、以所述第二阈值为上限的SOH衰减速率区间包括A2个SOH衰减速率子区间,其中A2为正整数;每个不同的所述SOH衰减速率子区间,对应有预设的第二充电电压值、第二充电电流值和第二放电电流值;
在此基础上,所述步骤S1021中的“响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值,降低所述电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一”,包括:
响应于所述SOH衰减速率位于第j个SOH衰减速率子区间内,j为小于或等于A2的正整数,则执行以下限制操作B4、限制操作B5和限制操作B6中的至少之一,其中:
限制操作B4:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电压值,降低所述电化学装置的充电电压;
限制操作B5:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电流值,降低所述电化学装置的充电电流;
限制操作B6:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二放电电流值,降低所述电化学装置的放电电流。
在这些可选的实施例中,第一阈值和第二阈值采用浮动阈值的方式,也就是说,第一阈值和第二阈值对于不同的电化学装置来说是可以不同的。对于一个电化学装置而言,其使用过程的早期一般来说健康状态良好,会在多个充放电循环后出现健康状态下降的情况,因此本公开实施例中通过这种方式,可以更合理且有针对性地在电化学装置的SOH衰减速率处于第一阈值和第二阈值之间时对电化学装置进行管理,以便于更好地保证电化学装置在使用状态下的安全,进而保证用户在使用电化学装置时的安全。
该参考SOH衰减速率为电化学装置的前Q个充放电循环中的SOH衰减速率,Q的取值可以视电化学装置的实际情况来合理设定,例如可以将Q设定为40、50、60等等(或者也可以为其他合适的取值,在此不进行限制)。此外,c、d的值也可以是根据实际需要取值,例如,c可以为3、4、5等等(或者也可以为其他合适的取值,在此不进行限制),d可以为20、25、30等等(或者也可以为其他合适的取值,在此不进行限制)。
为了便于说明本公开实施例,下面以Q=50、c=4、d=25为例,例如,若电化学装置的前Q=50个充放电循环中的SOH衰减速率为0.01%SOH/cls(当然这一取值仅为示例,而非限制),则第一阈值为(4*0.01)%SOH/cls=0.04%SOH/cls、第二阈值为(25*0.01)%SOH/cls=0.25%SOH/cls;又例如,若电化学装置的前Q=50个充放电循环中的SOH衰减速率为0.015%SOH/cls,则第一阈值为(4*0.015)%SOH/cls=0.06%SOH/cls、第二阈值为(25*0.015)%SOH/cls=0.375%SOH/cls,其他的可以以此类推,不再进行赘述。
本公开实施例中,SOH衰减速率区间中的A2个SOH衰减速率子区间,每相邻两个SOH衰减速率子区间的宽度(可以理解为该SOH衰减速率子区间的上限值减去该SOH衰减速率子区间的下限值)可以彼此相同,也可以彼此不同。此外,每相邻两个SOH衰减速率子区间对应的第二充电电压值、第二充电电流值和第二放电电流值的大小均可以依据需要进行确定,并且每相邻两个SOH衰减速率子区间之间对应的第二充电电压值、第二充电电流值和第二放电电流值的差值,也可以彼此相同或者彼此不同,在此不进行限制。
例如,下面也给出几个示例(在以下示例2.1、2.2、2.3、2.4中,均仅以上述的限制操作B4为例,可以理解,其余限制操作B5、限制操作B6的相关情形可以以此类推,因此不再进行赘述)进行简单说明。Q=50、c=4、d=25,将电化学装置的前Q=50个充放电循环中的SOH衰减速率记为Z,Z=0.01%SOH/cls。
示例2.1:参照下表2.1,示出了其中一个示例,该示例中,Q=50、c=4、d=25,将电化学装置的前Q=50个充放电循环中的SOH衰减速率记为Z,Z=0.01%SOH/cls,则第一阈值为c*Z=0.04%SOH/cls、第二阈值为d*Z=0.25%SOH/cls。
以第一阈值为下限、第二阈值为上限的SOH衰减区间【0.04%SOH/cls,0.25%SOH/cls)(也即【4倍参考SOH衰减速率,25倍参考SOH衰减速率))包括多个SOH衰减子区间,前2个即:【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)、【0.07%SOH/cls,0.12%SOH/cls),等等。
在电化学装置的SOH衰减速率大于第一阈值(0.04%SOH/cls),且位于第1个(即j=1)SOH衰减子区间即【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.05%SOH/cls,即5倍参考SOH衰减速率),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压50mV(可以理解的是,50mV是SOH衰减子区间【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)所对应的第二充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第2个(即j=2)SOH衰减子区间即【0.07%SOH/cls,0.12%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.09%SOH/cls,即9倍参考SOH衰减速率),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压100mV(可以理解的是,100mV是SOH衰减子区间【0.07%SOH/cls,0.12%SOH/cls)所对应的第二充电电压值)。
在电化学装置的SOH衰减速率大于25倍参考SOH衰减速率时,关闭电池停止电化学装置的使用。
从这示例2.1可以看出,其每相邻两个SOH衰减速率子区间的宽度(可以理解为该SOH衰减速率子区间的上限值减去该SOH衰减速率子区间的下限值)可以彼此不同,而相邻两个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电压值之间的差值可以彼此相同。
表2.1
示例2.2:参照下表2.2,示出了其中另一个示例,该示例中,Q=50、c=4、d=25,将电化学装置的前Q=50个充放电循环中的SOH衰减速率记为Z,Z=0.01%SOH/cls,则第一阈值为c*Z=0.04%SOH/cls、第二阈值为d*Z=0.25%SOH/cls。
以第一阈值为下限、第二阈值为上限的SOH衰减区间【0.04%SOH/cls,0.25%SOH/cls)(也即【4倍参考SOH衰减速率,25倍参考SOH衰减速率))包括多个SOH衰减子区间,前2个即:【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)、【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls),等等。
在电化学装置的SOH衰减速率大于第一阈值(0.04%SOH/cls),且位于第1个(即j=1)SOH衰减子区间即【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.05%SOH/cls,即5倍参考SOH衰减速率),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压50mV(可以理解的是,50mV是SOH衰减子区间【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)所对应的第二充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第2个(即j=2)SOH衰减子区间即【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.09%SOH/cls,即9倍参考SOH衰减速率),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压90mV(可以理解的是,90mV是SOH衰减子区间【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls)所对应的第二充电电压值)。
在电化学装置的SOH衰减速率大于25倍参考SOH衰减速率时,关闭电池停止电化学装置的使用。
从这示例2.2可以看出,其每相邻两个SOH衰减速率子区间的宽度(可以理解为该SOH衰减速率子区间的上限值减去该SOH衰减速率子区间的下限值)可以彼此相同,而相邻两个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电压值之间的差值可以彼此不同。
表2.2
示例2.3:参照下表2.3,示出了其中再一个示例,该示例中,Q=50、c=4、d=25,将电化学装置的前Q=50个充放电循环中的SOH衰减速率记为Z,Z=0.01%SOH/cls,则第一阈值为c*Z=0.04%SOH/cls、第二阈值为d*Z=0.25%SOH/cls。
以第一阈值为下限、第二阈值为上限的SOH衰减区间【0.04%SOH/cls,0.25%SOH/cls)(也即【4倍参考SOH衰减速率,25倍参考SOH衰减速率))包括多个SOH衰减子区间,前2个即:【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)、【0.07%SOH/cls,0.12%SOH/cls),等等。
在电化学装置的SOH衰减速率大于第一阈值(0.04%SOH/cls),且位于第1个(即j=1)SOH衰减子区间即【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.05%SOH/cls,即5倍参考SOH衰减速率),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压50mV(可以理解的是,50mV是SOH衰减子区间【0.04%SOH/cls,0.07%SOH/cls)所对应的第二充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第2个(即j=2)SOH衰减子区间即【0.07%SOH/cls,0.12%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.09%SOH/cls,即9倍参考SOH衰减速率),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压90mV(可以理解的是,90mV是SOH衰减子区间【0.07%SOH/cls,0.12%SOH/cls)所对应的第二充电电压值)。
在电化学装置的SOH衰减速率大于25倍参考SOH衰减速率时,关闭电池停止电化学装置的使用。
从这示例2.3可以看出,其每相邻两个SOH衰减速率子区间的宽度(可以理解为该SOH衰减速率子区间的上限值减去该SOH衰减速率子区间的下限值)可以彼此不同,且相邻两个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电压值之间的差值也可以彼此不同。
表2.3
示例2.4:参照下表2.4,示出了其中一个示例,该示例中,Q=50、c=4、d=25,将电化学装置的前Q=50个充放电循环中的SOH衰减速率记为Z,Z=0.01%SOH/cls,则第一阈值为c*Z=0.04%SOH/cls、第二阈值为d*Z=0.25%SOH/cls。
以第一阈值为下限、第二阈值为上限的SOH衰减区间【0.04%SOH/cls,0.25%SOH/cls)(也即【4倍参考SOH衰减速率,25倍参考SOH衰减速率))包括多个SOH衰减子区间,前2个即:【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)、【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls),等等。
在电化学装置的SOH衰减速率大于第一阈值(0.04%SOH/cls),且位于第1个(即j=1)SOH衰减子区间即【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.05%SOH/cls,即5倍参考SOH衰减速率),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压50mV(可以理解的是,50mV是SOH衰减子区间【0.04%SOH/cls,0.08%SOH/cls)所对应的第二充电电压值);
在电化学装置的SOH衰减速率位于第2个(即j=2)SOH衰减子区间即【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls)内时(例如SOH衰减速率K为0.09%SOH/cls,即9倍参考SOH衰减速率),采取限制操作B1,降低电化学装置的充电电压100mV(可以理解的是,100mV是SOH衰减子区间【0.08%SOH/cls,0.12%SOH/cls)所对应的第二充电电压值)。
在电化学装置的SOH衰减速率大于25倍参考SOH衰减速率时,关闭电池停止电化学装置的使用。
从这示例2.4可以看出,其每相邻两个SOH衰减速率子区间的宽度(可以理解为该SOH衰减速率子区间的上限值减去该SOH衰减速率子区间的下限值)可以彼此相同,且相邻两个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电压值之间的差值可以彼此相同,宽度和差值可呈正相关关系。
表2.4
可以理解的是,以上为便于说明,仅以上述的限制操作B4为例,限制操作B5和限制操作B6可以以此类推,在执行时,限制操作B4、限制操作B5和限制操作B6至少执行一个,在此不进行赘述。
基于此,在上述示例2.1和示例2.4中,其也示出了本公开实施例中的一种可选的实施方式,即:第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电压值(记为U2_j),与第1个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电压值(记为U2_1)之间的比值为j,即:U2_j/U2_1=j;在此基础上,和/或,第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电流值(记为I3_j),与第1个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电流值(记为I3_1)之间的比值为j,即:I3_j/I3_1=j;和/或,第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二放电电流值(记为I4_j),与第1个SOH衰减速率子区间所对应的第二放电电流值(记为I4_1)之间的比值为j,即:I4_j/I4_1=j。这样的实施方式进行限制操作B4、B5、B6,方便对电化学装置进行管理。
另外,在上述示例2.2和示例2.4中,其也示出本公开实施例中的一种可选的实施方式,这其中,第j个SOH衰减速率子区间的下限值(记为Sj)与第一阈值(也即第1个SOH衰减速率子区间的下限值,记为S1)之间的比值等于j,即:Sj/S1=j。这样的实施方式进行限制操作,方便对电化学装置进行管理。
下面再结合图7-图9的一些示例性的实际的电芯状态曲线图,对本公开实施例中的电化学装置管理方案的必要性、合理性以及有益效果进行进一步地解释说明,但应当理解的是,图7-图9以及下文中的内容均不作为对本公开实施例中的任何限制。
参照图7所示,其示出了一个示例性的电芯(即电化学装置)的SOH随充放电循环数量变化的曲线图W1以及电芯的厚度偏移量随充放电循环数量变化的曲线图W2。在图7中,电芯在充放电循环数量达到600之后发生产气(也即电化学装置的胀气现象)。从曲线图W1中可以看出,在充放电循环数量接近600前(例如500~600),电芯的SOH相对于充放电循环数量未接近600时(例如0~500)发生了明显的快速变化,且在充放电循环数量大于600后电芯的SOH急剧下降,SOH衰减速率极快。从曲线图W2中可以看出,在充放电循环数量接近600前(例如500~600),电芯的厚度偏移量相对于充放电循环数量未接近600时(例如0~500)发生了明显的快速变化,直至充放电循环数量达到600后发生产气。
因此可以看出,本公开实施例中通过确定电芯的SOH的变化(例如是确定电芯的SOH衰减速率),来基于SOH的变化确定电芯的使用策略,可以在电芯发生产气这一对电芯使用产生严重安全危害的现象之前,对电芯的健康状况进行准确的识别,以对电芯的使用进行合理管控。
参照图8所示,其示出了一个示例性的两个电芯(即电化学装置)的SOH随充放电循环数量变化的对比的曲线图。为了方便描述,将两个电芯分别成为第一电芯和第二电芯,其中,曲线W3记为第一电芯所对应的曲线,曲线W4记为第二电芯所对应的曲线。本公开中第一阈值设定为0.04%SOH/cls,SOH衰减速率大于第一阈值则电芯进入亚健康状态。对比图8中的W3和W4可以得出,这两个电芯中,第二电芯在第557个充放电循环时的SOH衰减速率为:0.4%SOH/10cls(m=10,也即:0.04%SOH/cls,SOH衰减速率达到第一阈值,第二电芯进入亚健康状态),并在达到0.04%SOH/cls后很快发生产气,例如曲线W4中,充放电循环数量达到600之后,第二电芯发生产气;而第一电芯在第557个充放电循环时的SOH衰减速率为:0.1%SOH/10cls(m=10,也即:0.01%SOH/cls,第一电芯不处于亚健康状态),第一电芯并不会很快发生产气现象,例如曲线W3中,充放电循环数量达到600之后,第二电芯不发生产气,且在短时间内都不会出现产气现象。
因此可以看出,本公开实施例中通过SOH衰减速率与第一阈值的比较,确定电芯(即电化学装置)的健康状况(即判断电芯是否处于亚健康状态),来对电芯的使用进行有效限制,不仅可以保证电化学装置的健康状况的正确性,更可以对用户安全使用电化学装置提供更好的保障。
参照图9所示,其示出了再一个电芯(即电化学装置)的SOH随充放电循环数量变化的曲线图W5。本公开中第二阈值设定为1%SOH/cls,SOH衰减速率大于第一阈值则电芯进入危险状态。在曲线图W5中,电芯在充放电循环数量达到680时,SOH衰减速率为15.4%SOH/10cls(m=10,也即1.54%SOH/cls,大于第二阈值1%SOH/cls,电芯处于危险状态),这之后的短时间内电芯出现危险情况,例如在曲线W5中,电芯的充放电循环数量达到683时电芯因析锂严重而发生着火,由此可见应当尽快停止电芯的使用以保证安全。
因此可以看出,本公开实施例中,通过SOH衰减速率与第二阈值的比较,确定电芯(即电化学装置)的健康状况(即判断电芯是否处于危险状态),来在预设时间内停止电芯的使用是十分必要的,这可以对用户对电化学装置的安全使用提供有效保障。
以上示例性的说明,可以很明确地看出,本公开实施例中的电化学装置管理方案在实际电化学装置的管理中可以有十分优良的应用前景,能够取得很好的技术效果。
可以理解的是,上述实验例仅作为本公开实施例中的一些示例的实验例,而非对本公开实施例中的电化学装置管理方案的任何限制。
综合以上内容可以看出,本公开实施例中的电化学装置管理方法,由于基于电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化来确定电化学装置的使用策略,而不必通过电化学装置使用过程中的SOH的绝对值来确定电化学装置的健康状态,相较于现有技术中利用SOH的绝对值来判断锂离子电池的健康状态的方式来说,可以更加合理地确定电化学装置的健康状态并对电化学装置进行管理,因此可以克服单一和局限的问题,从而能够有效地保证确定的健康状态的可靠性,可靠地保证电化学装置(包括但不限于锂离子电池)的安全使用。
参照图4中的框图,根据本公开实施例中的另一方面,提供了一种电子设备1000,其包括:第一确定单元101和第二确定单元102;所述第一确定单元101,用于获取电化学装置的SOH,并确定所述电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,其中,m为正整数;所述第二确定单元102,用于基于所述SOH的变化,确定电化学装置的使用策略。
在一些可选的实施例中,所述第一确定单元101具体用于:确定所述电化学装置的第一SOH,所述第一SOH是所述电化学装置在m个充放电循环开始时的SOH;确定所述电化学装置的第二SOH,所述第二SOH是所述电化学装置在m个充放电循环结束时的SOH;根据所述第一SOH和所述第二SOH,确定所述电化学装置在m个充放电循环中的SOH衰减速率。
在一些可选的实施例中,所述第二确定单元102具体用于:响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值,限制对所述电化学装置的使用。
在一些可选的实施例中,所述第二确定单元102具体用于:响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值,降低所述电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一,其中,所述第二阈值大于第一阈值;以及,响应于所述SOH衰减速率大于第二阈值,在预设时间内停止所述电化学装置的使用。
在一些可选的实施例中,以所述第一阈值为下限、以所述第二阈值为上限的SOH衰减速率区间包括A1个SOH衰减速率子区间,其中A1为正整数;每个不同的所述SOH衰减速率子区间,对应有预设的第一充电电压值、第一充电电流值和第一放电电流值;
在此基础上,所述第二确定单元102具体用于:响应于所述SOH衰减速率位于第i个SOH衰减速率子区间内,i为小于或等于A1的正整数,则执行以下限制操作B1、限制操作B2和限制操作B3中的至少之一,其中:限制操作B1:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电压值,降低所述电化学装置的充电电压;限制操作B2:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电流值,降低所述电化学装置的充电电流;限制操作B3:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一放电电流值,降低所述电化学装置的放电电流。
在一些可选的实施例中,所述第一阈值为所述电化学装置的参考SOH衰减速率的c倍,所述第二阈值为所述参考SOH衰减速率的d倍,其中c和d均大于0且c小于d,所述参考SOH衰减速率为所述电化学装置的前Q个充放电循环中的SOH衰减速率,其中Q为正整数;以所述第一阈值为下限、以所述第二阈值为上限的SOH衰减速率区间包括A2个SOH衰减速率子区间,其中A2为正整数;每个不同的所述SOH衰减速率子区间,对应有预设的第二充电电压值、第二充电电流值和第二放电电流值;
在此基础上,所述第二确定单元102具体用于:响应于所述SOH衰减速率位于第j个SOH衰减速率子区间内,j为小于或等于A2的正整数,则执行以下限制操作B4、限制操作B5和限制操作B6中的至少之一,其中:限制操作B4:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电压值,降低所述电化学装置的充电电压;限制操作B5:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电流值,降低所述电化学装置的充电电流;限制操作B6:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二放电电流值,降低所述电化学装置的放电电流。
本公开实施例中的电子设备1000,由于其第一确定单元101获取电化学装置的SOH并确定电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,第二确定单元102基于电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化来确定电化学装置的使用策略,而不必通过电化学装置使用过程中的SOH的绝对值来确定电化学装置的健康状态,相较于现有技术中利用SOH的绝对值来判断锂离子电池的健康状态的方式来说,可以更加合理地确定电化学装置的健康状态并对电化学装置进行管理,因此可以克服单一和局限的问题,从而能够有效地保证确定的健康状态的可靠性,可靠地保证电化学装置(包括但不限于锂离子电池)的安全使用。
根据本公开实施例中的再一方面,提供了一种充电装置200,包括处理器和机器可读存储介质,所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令,所述处理器执行所述机器可执行指令时,实现前述任一项所述的电化学装置管理方法。
参照图5所示,该充电装置200包括处理器201和机器可读存储介质202,该充电装置200还可以包括充电电路模块203、接口204、电源接口205、整流电路206。其中,充电电路模块203用于接收处理器201发出的指令,对锂离子电池2000(即电化学装置)进行充电;充电电路模块203还可以获取锂离子电池2000的相关参数,并将其发送至处理器201;接口204用于与锂离子电池2000电连接,以将锂离子电池2000连接到充电装置200上;电源接口205用于与外部电源连接;整流电路206用于对输入电流进行整流;机器可读存储介质202存储有能够被处理器执行的机器可执行指令,处理器201执行机器可执行指令时,实现上述任一实施方案所述的电化学装置管理方法步骤。
根据本公开实施例中的再一方面,提供了一种电池系统300,包括处理器、机器可读存储介质,所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令,所述处理器执行所述机器可执行指令时,实现前述任一项所述的电化学装置管理方法。
参照图6所示,该电池系统300包括第二处理器301和第二机器可读存储介质302,该电池系统300还可以包括充电电路模块303、锂离子电池304(即电化学装置)以及第二接口305。其中,充电电路模块303用于接收第二处理器301发出的指令,对电化学装置进行充电;充电电路模块303还可以获取锂离子电池304(即电化学装置)的相关参数,并将其发送至第二处理器301。第二接口305用于与外部充电器400的接口连接;外部充电器400用于提供电力;第二机器可读存储介质302存储有能够被处理器执行的机器可执行指令,第二处理器301执行机器可执行指令时,实现上述任一实施方案所述的电化学装置管理方法步骤。外部充电器400可以包括第一处理器401、第一机器可读存储介质402、第一接口403及相应的整流电路,该外部充电器可以是市售充电器,本公开实施例对其结构不做具体限定。
机器可读存储介质可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM),也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)、网络处理器(Network Processor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing,简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit,简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,简称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。
根据本公开实施例中的再一方面,提供了一种计算机可读存储介质,其中,所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现前述任一项的电化学装置管理方法。
对于电池系统/充电装置/电子设备/存储介质实施例而言,由于其基本相似于上述电化学装置管理方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见上述电化学装置管理方法实施例的部分说明即可,在此不再进行赘述。
可以理解的是,上述实验例仅作为本公开实施例中的一些示例的实验例,而非对本公开实施例中的电化学装置管理方法、电池系统、充电装置及电子设备的任何限制。
需要说明的是,本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括,即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”;术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”;术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意,本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分,并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意,本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的,本领域技术人员应当理解,除非在上下文另有明确指出,否则应该理解为“一个或多个”。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本公开实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种电化学装置管理方法,包括:
获取电化学装置的SOH,并确定所述电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,其中,m为正整数;
基于所述SOH的变化,确定电化学装置的使用策略。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述确定所述电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,包括:
确定所述电化学装置的第一SOH,所述第一SOH是所述电化学装置在m个充放电循环开始时的SOH;
确定所述电化学装置的第二SOH,所述第二SOH是所述电化学装置在m个充放电循环结束时的SOH;
根据所述第一SOH和所述第二SOH,确定所述电化学装置在m个充放电循环中的SOH衰减速率。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述基于所述SOH的变化,确定电化学装置的使用策略,包括:
响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值,限制对所述电化学装置的使用。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值,限制对所述电化学装置的使用,包括:
响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值,降低所述电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一,其中,所述第二阈值大于第一阈值;以及,
响应于所述SOH衰减速率大于第二阈值,在预设时间内停止所述电化学装置的使用。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,以所述第一阈值为下限、以所述第二阈值为上限的SOH衰减速率区间包括A1个SOH衰减速率子区间,其中A1为正整数;
每个不同的所述SOH衰减速率子区间,对应有预设的第一充电电压值、第一充电电流值和第一放电电流值;
所述响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值,降低所述电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一,包括:
响应于所述SOH衰减速率位于第i个SOH衰减速率子区间内,i为小于或等于A1的正整数,则执行以下限制操作B1、限制操作B2和限制操作B3中的至少之一,其中:
限制操作B1:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电压值,降低所述电化学装置的充电电压;
限制操作B2:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一充电电流值,降低所述电化学装置的充电电流;
限制操作B3:以第i个SOH衰减速率子区间所对应的第一放电电流值,降低所述电化学装置的放电电流。
6.根据权利要求4所述的方法,其中,所述第一阈值为所述电化学装置的参考SOH衰减速率的c倍,所述第二阈值为所述参考SOH衰减速率的d倍,其中c和d均大于0且c小于d,所述参考SOH衰减速率为所述电化学装置的前Q个充放电循环中的SOH衰减速率,其中Q为正整数;
以所述第一阈值为下限、以所述第二阈值为上限的SOH衰减速率区间包括A2个SOH衰减速率子区间,其中A2为正整数;
每个不同的所述SOH衰减速率子区间,对应有预设的第二充电电压值、第二充电电流值和第二放电电流值;
所述响应于所述SOH衰减速率大于第一阈值且小于第二阈值,降低所述电化学装置的充电电压、充电电流和放电电流中的至少之一,包括:
响应于所述SOH衰减速率位于第j个SOH衰减速率子区间内,j为小于或等于A2的正整数,则执行以下限制操作B4、限制操作B5和限制操作B6中的至少之一,其中:
限制操作B4:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电压值,降低所述电化学装置的充电电压;
限制操作B5:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二充电电流值,降低所述电化学装置的充电电流;
限制操作B6:以第j个SOH衰减速率子区间所对应的第二放电电流值,降低所述电化学装置的放电电流。
7.根据权利要求3所述的方法,其中,若所述电化学装置为镍钴锰体系的电化学装置,则所述第一阈值的取值范围为【0.02%SOH/cls,0.06%SOH/cls】;
若所述电化学装置为钴酸锂体系的电化学装置,则所述第一阈值的取值范围为【0.03%SOH/cls,0.07%SOH/cls】。
8.一种电池系统,包括处理器、机器可读存储介质,所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令,所述处理器执行所述机器可执行指令时,实现权利要求1-7任一项所述的电化学装置管理方法。
9.一种充电装置,包括处理器和机器可读存储介质,所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令,所述处理器执行所述机器可执行指令时,实现权利要求1-7任一项所述的电化学装置管理方法。
10.一种电子设备,包括:第一确定单元和第二确定单元;
所述第一确定单元,用于获取电化学装置的SOH,并确定所述电化学装置在m个充放电循环内的SOH的变化,其中,m为正整数;
所述第二确定单元,用于基于所述SOH的变化,确定电化学装置的使用策略。
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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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