WO2023070323A1 - 电化学装置管理方法、系统、电化学装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种电化学装置管理方法、系统、电化学装置及电子设备,包括:以充电电流对电化学装置进行第一充放电循环;在第一充放电循环后的第一时刻,获取电化学装置的SOH1;响应于SOH1满足预设条件,以第一检测电流对电化学装置进行间歇式充电操作,在间歇式充电操作中获取与电化学装置相关的数据,基于与电化学装置相关的数据确定电化学装置的当前析锂SOC1;响应于SOC1大于第一SOC阈值,以充电电流对电化学装置进行第二充放电循环;响应于SOC1小于或等于第一SOC阈值、且大于或等于第二SOC阈值,控制电化学装置执行风险控制操作;响应于SOC1小于第二SOC阈值,控制电化学装置停止工作。本申请实施例能够降低出现析锂的风险,提高电化学装置的安全性。
Description
本申请涉及电化学技术领域,具体涉及一种电化学装置管理方法、系统、电化学装置及电子设备。
锂离子电池具有比能量密度较大、循环寿命较长等许多特点,在消费电子领域具有广泛的应用。
锂离子电池在使用过程中,可能出现析锂,需要在检测到电池有析锂风险时,及时采取措施降低析锂风险,以保证电池安全。需要提供一种析锂检测方法,提升电池的安全性能。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种电化学装置管理方法、系统、电化学装置及电子设备,可以提升电池的安全性能。本申请一些实施例提供的技术方案还可以降低析锂检测频次,节省检测时间。具体技术方案如下:
本申请实施例的第一方面提供了一种电化学装置管理方法,包括:S1:以充电电流对电化学装置进行第一充放电循环;S2:在第一充放电循环后的第一时刻,获取所述电化学装置的SOH,作为SOH
1;S3:响应于所述SOH
1满足预设条件,以第一检测电流对所述电化学装置进行间歇式充电操作,在所述间歇式充电操作中获取与所述电化学装置相关的数据,基于所述与所述电化学装置相关的数据确定所述电化学装置的当前析锂SOC,作为SOC
1;S4-1响应于所述SOC
1大于第一SOC阈值,以所述充电电流对所述电化学装置进行第二充放电循环;或者S4-2响应于所述SOC
1小于或等于所述第一SOC阈值、且大于或等于第二SOC阈值,控制所述电化学装置执行风险控制操作;其中,所述第二SOC阈值小于所述第一SOC阈值;或者S4-3响应于所述SOC
1小于所述第二SOC阈值,控制所述电化学装置停止工作。
本申请实施例包括的技术效果:可以在第一充放电循环后的第一时刻,获取电化学装置的SOH
1,并响应于SOH
1满足预设条件时,才对电化学装置进行析锂检测分析,从而降低了析锂检测的频次。进一步的,通过对电化学装置进行间歇式充电操作,在间歇式充电操作中获取与电化学装置相关的数据,基于该相关数据确定电化学装置的析锂SOC,作为SOC
1,再基于SOC
1与第一SOC阈值和第二SOC阈值的大小关系,控制电化学装置停止工作,或者控制所述电化学装置执行风险控制操作,从而降低电化学装置因析锂后继续使用带来的安全隐患,提高了电化学装置在使用过程中的安全性。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述响应于所述SOH
1满足预设条件包括:响应于所述SOH
1不高于第一阈值。本申请实施例中SOH
1不高于第一阈值时,对电化学装置进行析锂检测分析,降低了析锂检测频次,同时提高了电化学装置在使用过程中的安全性。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述方法还包括:S5:在执行步骤S4-1或者步骤S4-2之后的第二时刻,获取所述电化学装置的当前SOH,作为SOH
2;和S6:响应于所述SOH
2不高于第二阈值,以第二检测电流对所述电化学装置进行间歇式充电操作,在所述间歇式充电操作中获取与电化学装置相关的数据,基于所述与电化学装置相关的数据确定电化学装置的当前析锂SOC,作为SOC
2,所述第二阈值小于所述第一阈值。本申请实施例中通过SOH
2作为进行析锂检测分析的判断标注,降低了析锂检测的频次,进一步的可以在电化学装置整个生命周期内,对电化学装置的进行析锂检测分析,从而降低电化学装置在整个生命周期内析锂风险的发生。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述第二阈值按照以下步骤确定,包括:获取SOH与SOC的映射关系表,所述映射关系表包括多个SOH和多个SOC;确定所述映射关系表中,与所述SOH
1最接近的SOH,作为参数SOH
1’;确定所述映射关系表中,所述SOH
1’对应的SOC,作为SOC
1’; 确定小于所述SOC
1’,且与所述SOC
1’的差值为第一差值的SOC,作为SOC
2’;确定所述映射关系表中所述SOC
2’对应的SOH,作为所述第二阈值。本申请实施例中通过映射关系表,确定进行析锂检测分析的第二阈值,降低了析锂检测频次。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述方法还包括:S7-1:响应于所述SOC
2大于所述SOC
2’,以所述充电电流对所述电化学装置进行第三充放电循环;或者S7-2:响应于所述SOC
2小于或等于所述SOC
2’、且大于或等于所述第二SOC阈值,控制所述电化学装置执行风险控制操作;S7-3:响应于所述SOC
2小于所述第二SOC阈值,控制所述电化学装置停止工作。本申请实施例中通过对电化学装置进行间歇式充电操作,基于SOH
2与SOC
2’和第二SOC阈值的大小关系,控制电化学装置停止工作,或者控制所述电化学装置执行风险控制操作,从而降低电化学装置因析锂后继续使用带来的安全隐患,提高了电化学装置在使用过程中的安全性。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述方法还包括:在执行步骤S7-1或者步骤S7-2之后的第三时刻,获取所述电化学装置的当前SOH,作为SOH
3;响应于所述SOH
3不高于第三阈值,以所述检测电流对所述电化学装置进行间歇式充电操作,所述第三阈值小于所述第二阈值。本申请实施例中通过SOH
3作为进行析锂检测分析的判断标注,降低了析锂检测的频次,进一步的可以在电化学装置整个生命周期内,对电化学装置的进行析锂检测分析,从而降低电化学装置在整个生命周期内析锂风险的发生。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述第三阈值按照以下步骤确定,包括:确定小于所述SOC
2’,且与所述SOC
2’的差值为第二差值的SOC,作为SOC
3’,所述第二差值小于所述第一差值;确定所述映射关系表中所述SOC
3’对应的SOH,作为所述第三阈值。本申请实施例中,第二差值小于第一差值,可以随着电化学装置使用时间的增大,适当提高确定电化学装置的析锂SOC的频次,从而在降低析锂检测分析次数的同时,提高了电化学装置在使用过程中的安全性。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述风险控制操作包括:降低所述电化学装置的充电电压、降低所述电化学装置的充电电流、对所述电化学装置进行分阶段充电以及生成风险提示信息中的至少一种。本申请实施例在SOC
1小于或等于第一SOC阈值时,控制电化学装置执行降低电化学装置的充电电压、降低电化学装置的充电电流、对电化学装置进行分阶段充电以及生成风险提示信息中的至少一种,从而降低电化学装置因析锂后继续使用带来的安全隐患,提高了电化学装置在使用过程中的安全性。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述电化学装置为镍钴锰酸体系电化学装置,所述第二SOC阈值大于等于10%,且小于等于30%;所述电化学装置为锰酸锂体系电化学装置,所述第二SOC阈值大于等于20%,且小于等于40%;所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述第二SOC阈值大于等于10%,且小于等于40%。本申请实施例针对不同体系的电化学装置,提供不同的第二SOC阈值,能够更准确地确定不同体系的电化学装置的停止工作的时机,从而提高了不同体系的电化学装置在使用过程中的安全性。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述与所述电化学装置相关的数据包括电化学装置的SOC和电化学装置的内阻,所述间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间,所述在所述间歇式充电操作中获取与所述电化学装置相关的数据,基于与所述电化学装置相关的数据确定所述SOC
1的步骤包括:在间歇式充电操作过程中,对于所述多个间断期间中的每个间断期间,获取所述间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻,基于所获取的电化学装置的多个SOC和与所述多个SOC对应的电化学装置的多个内阻,得到第一曲线,所述第一曲线为所述电化学装置的SOC和内阻对应的映射曲线;基于所述第一曲线,确定所述SOC
1。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述基于所述第一曲线,确定所述SOC
1的步骤包括方法1或方法2中的至少一种,其中:方法1包括:对所述第一曲线进行一阶微分,得到第二曲线;和确定所述第二曲线首次出现斜率为负的点对应的SOC为所述SOC
1,方法2包括:对所述第一曲线进行一阶微分,得到第二曲线;对所述第二曲线进行二阶微分,得到第三曲线;和确定所述第三曲线首次 出现纵坐标小于零的点对应的SOC为所述SOC
1。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述间歇式充电操作包括多个充电周期,每个充电周期包括充电期间和间断期间,在每个所述充电期间中,所述电化学装置的SOC增加单位幅度。本申请实施例能够基于间歇式充电操作确定电化学装置的析锂SOC,降低电化学装置析锂风险的发生。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述电化学装置包括磷酸铁锂体系电化学装置、镍钴锰酸锂体系电化学装置或钴酸锂体系电化学装置中的至少一种,其中,所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至15秒;所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至30秒;所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至30秒。本申请实施例更有针对性地对不同体系的电化学装置进行间歇式充电操作,能够更准确地得到不同体系的电化学装置的析锂SOC。
在本申请实施例的一种实施方案中,所述方法满足条件a)至f)中的任一个:a)所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述电化学装置处于-10℃至10℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为5秒至15秒;b)所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至10秒;c)所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于-10℃至10℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为10秒至30秒;d)所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至10秒;e)所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于-10℃至10℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为15秒至30秒;f)所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至10秒。本申请实施例更有针对性地对不同温度环境中的电化学装置进行间歇式充电操作,能够更准确地得到不同体系的电化学装置的析锂SOC。
本申请实施例的第二方面提供了一种系统,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,实现上述任一方面所述的方法。
本申请实施例的第三方面提供了一种电化学装置,所述电化学装置包括如第三方面所述的系统。
本申请实施例的第四方面提供了一种电子设备,其中,所述电子设备包括如第四方面所述的电化学装置。
本申请实施例的第五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上述任一方面所述的方法。
本申请实施例提供一种电化学装置管理方法、系统、电化学装置及电子设备,可以在第一充放电循环后的第一时刻,获取电化学装置的SOH
1,并响应于SOH
1满足预设条件时,才对电化学装置进行析锂检测分析,从而降低了析锂检测的频次。进一步的,通过对电化学装置进行间歇式充电操作,在间歇式充电操作中获取与电化学装置相关的数据,基于该相关数据确定电化学装置的析锂SOC,作为SOC
1,再基于SOC
1与第一SOC阈值和第二SOC阈值的大小关系,控制电化学装置停止工作,或者控制所述电化学装置执行风险控制操作,从而降低电化学装置因析锂后继续使用带来的安全隐患,提高了电化学装置在使用过程中的安全性。当然,实施本申请实施例的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
为了更清楚地说明本申请实施例和现有技术的技术方案,下面对实施例和现有技术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,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为本申请一种实施方案的电化学装置管理方法的流程示意图;
图2为本申请一种实施方案提供的一种SOH与SOC的映射关系表;
图3为本申请一种实施方案的风险提示信息的示意图;
图4为本申请一种实施方案提供的第二阈值确定的流程示意图;
图5为本申请一种实施方案的电化学装置管理方法的另一流程示意图;
图6为本申请一种实施方案的电化学装置管理方法的又一流程示意图;
图7为本申请一种实施方案的第一曲线的示意图;
图8为本申请一种实施方案的第二曲线的示意图;
图9为本申请一种实施方案的系统的结构示意图;
图10为本申请另一种实施方案的系统的结构示意图。
为使本申请的目的、技术方案、及优点更加清楚明白,以下参照附图并举实施例,对本申请进一步详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。本领域普通技术人员基于本申请中的实施例所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的内容中,以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本申请,但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。
本申请实施例提供了一种电化学装置管理方法,如图1所示,该方法包括以下步骤:
S1:以充电电流对电化学装置进行第一充放电循环;
本申请实施例的执行主体可以是电池管理系统。电化学装置工作过程中,电池管理系统可以对电化学装置进行管理,例如对电化学装置的充电和放电过程进行管理。
本申请实施例中,电池管理系统可以控制电化学装置充放电循环过程中的充电电流,例如,在电化学装置工作过程中,电池管理系统中的充放电装置以一充电电流对电化学装置进行充放电循环。本申请实施例的充放电循环可以是指电化学装置在工作过程中进行充电、放电、充电的循环过程。第一充放电循环中,可以采用上述充电电流在电化学装置的充电阶段对其充电。另外,充放电循环中的放电电流可根据用电设备进行适配,本申请实施例对此不作限制。
本申请实施例对充放电装置的结构没有特别限制,例如可以包括领域内是公众所知的充放电电路,本申请对此不做限制。本申请实施例的充电电流没有特别限制,例如可以是0.1A至3A之间的任意一个电流,示例性地,如0.1A、0.2A、0.3A、0.5A、0.7A、1A、1.5A、2A、2.5A或3A。
S2:在第一充放电循环后的第一时刻,获取电化学装置的SOH,作为SOH
1;
其中,第一时刻可以为第一充放电循环结束的时刻,上述电化学装置的SOH(State Of Health,健康状态)可以为电化学装置的容量保持率、电池容量、性能状态等,可选的,可以通过SOH读取算法实时读取电化学装置的SOH。
S3:响应于SOH
1满足预设条件,以第一检测电流对电化学装置进行间歇式充电操作,在间歇式充电操作中获取与电化学装置相关的数据,基于与电化学装置相关的数据确定电化学装置的当前析锂SOC,作为SOC
1;
其中,预设条件可以根据实际应用场景和需求确定,可选的,当SOH
1不高于第一阈值时,即SOH
1小于等于第一阈值时,则可认为SOH
1满足预设条件。上述第一阈值可以根据需求设定,是提前设置的阈值,并且第一阈值可以提前存储在与电化学装置连接的存储介质中,当SOH为容量保持率时,上述第一阈值可以位于95~100%之间,例如98%,此时,当SOH
1不高于98%时,以第一检测电流对电化学装置进行间歇式充电操作。
上述间歇式充电操作可以是指对电化学装置进行间歇式充电的过程。析锂SOC(State Of Charge,荷电状态)可以是指与电化学装置的析锂状态相关的SOC。
例如,电池管理系统中的析锂SOC分析装置902可以对电化学装置进行间歇式充电操作。本申请实施例对析锂SOC分析装置没有特别限制,只要能实现间歇式充电操作即可。析锂SOC分析装置902可以是电池管理系统(Battery Management System,BMS)板中的控制器单元(Microcontroller Unit,MCU)。在一种示例中,充放电装置901对电化学装置进行第一充放电循环后,析锂SOC分析装置902在第一充放电循环结束后的第一时刻,获取SOH
1,并响应于SOH
1满足预设条件,以第一检测电流对电化学装置进行间歇式充电操作,并在间歇式充电操作过程中对电化学装置进行析锂检测分析,在间歇式充电操作中获取与电化学装置相关的数据,基于与电化学装置相关的数据确定电化学装置的析锂SOC作为SOC
1。以上所示过程的操作仅出于说明的目的。
其中,与电化学装置相关的数据可以是指能够反映电化学装置状态的数据,包括但不限于电化学装置的充电电压、充电电流、内阻、SOC等数据。本申请实施例对间歇式充电操作中的充电方式没有特别限制,只要能实现本申请实施例目的即可,可以是恒压充电,也可以是恒流充电,还可以是恒流和恒压充电,或者分段恒流式充电。
S4-1响应于SOC
1大于第一SOC阈值,以充电电流对电化学装置进行第二充放电循环;
其中,在一些实施例中,第一SOC阈值可以为SOH与SOC的映射关系表中,与SOH
1存在映射关系的SOC,如图2所示,为本申请实施例提供的一种SOH与SOC的映射关系表,该映射关系表可以为预先在实验条件下对电化学装置进行测量所得到的,SOH
1为98%,则第一SOC阈值为39%。
例如,在室温25℃±5℃的实验条件下,按照指定充电电流及充电电压下,采用包括恒流恒压连续循环或恒流恒压工况循环的循环方式,对电化学装置进行循环充放电,测量得到不同SOH所映射的析锂SOC,进而得到SOH与SOC的映射关系表。
需要说明的是,由于析锂SOC与温度相关,因此,针对电化学装置在不同的温度区间对应有不同的SOH与SOC的映射关系表,因此,本申请实施例中,在确定第一SOC阈值之前,还可以先确定电化学装置当前温度下所对应的SOH与SOC的映射关系表,进而基于该SOH与SOC的映射关系表,确定与SOH
1映射的SOC,作为第一SOC阈值。
可以理解的,本申请实施例中,SOH与SOC的映射关系表可以以表格的形式存在,或者,也可以以函数关系的形似存在,或者,还可以以算法模型的形式存在,这都是可以的,只需能表征SOH与SOC之间存在的映射关系即可。
对于电化学装置而言,当电化学装置的析锂SOC低到一定程度时,电化学装置内的电芯继续使用会有发生着火的风险,而为了提前判定电化学装置继续使用存在着火风险,第一SOC阈值可以大于电化学装置具有着火风险时的析锂SOC。
在确定SOC
1之后,当SOC
1大于第一SOC阈值时,表明电化学装置还未出现析锂,可以继续工作,基于此,本申请实施例可以以充电电流对电化学装置进行第二充放电循环,使电化学装置继续保持工作,改善了电化学装置未到达寿命便被弃用的“误杀”问题。
一种示例中,析锂SOC分析装置902,在间歇式充电操作过程中对电化学装置进行析锂检测分析,在SOC
1大于第一SOC阈值的情况下,向充放电装置901发送第一信号,充放电装置901接收第一信号后,以充电电流对电化学装置进行第二充放电循环。
第二充放电循环的圈数可以小于或等于第一充放电循环的圈数,这是由于随着电化学装置不断循环,其析锂窗口逐渐收窄,即变的更容易析锂,因此设置第二充放电循环的圈数小于第一充放电循环的圈数,以便在第二充放电循环的圈数后可以再次判断是否需要对电化学装置进行析锂检测分析。
本申请实施例中,示例性地,第一充放电循环的循环圈数可以为1圈至500圈,第二充放电循环的循环圈数可以为1圈至100圈。以上所示过程的操作仅出于说明的目的,另外,本申请实施例对所举的电池管理系统示例中的装置、模块仅出于说明的目的而非限制性的。
S4-2响应于SOC
1小于或等于第一SOC阈值、且大于或等于第二SOC阈值,控制电化学装置执行风险控制操作;其中,第二SOC阈值小于第一SOC阈值。
其中,上述第二SOC阈值可以为电化学装置内的电芯继续使用会发生着火对应的析锂SOC。对于电化学装置为镍钴锰酸体系电化学装置,第二SOC阈值大于等于10%,且小于等于30%;或对于电化学装置为锰酸锂体系电化学装置,第二SOC阈值大于等于20%,且小于等于40%;电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,第二SOC阈值大于等于10%,且小于等于40%。本申请实施例中,第二SOC阈值小于第一SOC阈值。
当SOC
1小于或等于第一SOC阈值、且大于或等于第二SOC阈值,表明电化学装置析锂风险较小,仍可以继续使用,此时可以通过风险控制操作,减小电化学装置继续使用的风险。
上述风险控制操作包括可以降低电池安全风险的操作。
例如,可以通过调整电化学装置的充电电流、充电电压、充电模式等降低风险。充电模式包括恒流充电、恒压充电、直流充电、交流充电中的一个或者多个的组合。示例性的充电模式包括恒流-恒压充电、多阶段恒流充电-恒压充电。恒流-恒压充电包括至少一个恒流-恒压充电阶段。多个恒流-恒压充电阶段的充放电参数可以设置成相同的也可以设置成不同的,在此不做限制。多阶段恒流充电-恒压充电包括多个连续的恒流充电阶段和一个恒压充电阶段。多个恒流充电阶段的充放电参数可以设置成相同的也可以设置成不同的,在此不做限制。
一种示例中,析锂SOC分析装置902对电化学装置进行间歇式充电操作,并在间歇式充电操作过程中进行析锂检测分析,在SOC
1小于或等于第一SOC阈值,且大于或等于第二SOC阈值的情况下,向保护装置903发送第二信号,保护装置903接收第二信号后,可以执行风险控制操作。
在一些实施例中,风险控制操作包括:降低电化学装置的充电电压、降低电化学装置的充电电流、对电化学装置进行分阶段充电或者生成风险提示信息中的至少一种。
其中,分阶段充电包括多个充电阶段。该多个充电阶段的至少两个充电阶段具有不同的充电参数或者充电模式。作为示例,在电化学装置充电的不同阶段,可以采用不同大小的电流、电压或充电模式对电化学装置进行充电的方式。
上述生成风险提示信息可以生成包括提醒更换电化学装置、对电化学装置进行维护以及更换电化学装置的充电方式等。示例性的,如图3所示,本申请实施例提供一种风险提示信息的示意图,图3中,通过文字“请更换电池”提醒用户更换电化学装置。当然,除文字外,还可以采用视频、图片、音频等其他形式作为风险提示信息的表现形式,本申请实施例对此不作具体限定。可选的,风险提示信息的提示方式包括短信、应用消息、邮件、电话等任一种交互方式,例如,可以通过应用程序展示图3中的风险提示信息。
通过控制电化学装置执行风险控制操作,可以降低继续使用电化学装置发生析锂的风险,提高电化学装置的使用安全性。以上所示过程的操作仅出于说明的目的,另外,本申请实施例对所举的电子设备示例中的装置、模块仅出于说明的目的而非限制性的。
S4-3响应于SOC
1小于第二SOC阈值,控制电化学装置停止工作。
当SOC
1小于第二SOC阈值,则表明该电化学装置的析锂SOC已经变得很小,该电化学装置的老化程度比较严重,不宜继续使用,此时可以断开与电化学装置的电连接,使电化学装置停止工作,降低电化学装置因继续工作而发生析锂的风险,提高电化学装置的使用安全性。
在一种示例中,析锂SOC分析装置902,在间歇式充电操作过程中进行析锂检测分析,在析锂SOC
1小于第二SOC阈值的情况下,向保护装置903发送第三信号,保护装置903接收第三信号后,断开与电化学装置的电连接,从而使电化学装置停止工作。以上所示过程的操作仅出于说明的目的,另外,本申请实施例对所举的电池管理系统示例中的装置、模块仅出于说明的目的而非限制性的。
本申请实施例提供一种电化学装置管理方法,可以在第一充放电循环后的第一时刻,获取电化 学装置的SOH
1,并响应于SOH
1满足预设条件时,才对电化学装置进行析锂检测分析,从而降低了析锂检测的频次。进一步的,通过对电化学装置进行间歇式充电操作,在间歇式充电操作中获取与电化学装置相关的数据,基于该相关数据确定电化学装置的析锂SOC,作为SOC
1,再基于SOC
1与第一SOC阈值和第二SOC阈值的大小关系,控制电化学装置停止工作,或者控制电化学装置执行风险控制操作,从而降低电化学装置因析锂后继续使用带来的安全隐患,提高了电化学装置在使用过程中的安全性。当然,实施本申请实施例的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上的所有优点。
本申请的一种实施方案中,还提供一种电化学装置管理方法,还包括:
S5:在执行步骤S4-1或者步骤S4-2之后的第二时刻,获取电化学装置的当前SOH,作为SOH
2;
在对电化学装置进行第二充放电循环或者控制电化学装置执行风险控制操作之后的第二时刻,可以继续判断是否需要对电化学装置进行析锂检测分析,因此,可以在执行步骤S4-1或者步骤S4-2之后的第二时刻,获取电化学装置的当前SOH,作为SOH
2。
S6:响应于SOH
2不高于第二阈值,以第二检测电流对电化学装置进行间歇式充电操作,在间歇式充电操作中获取与电化学装置相关的数据,基于与电化学装置相关的数据确定电化学装置的当前析锂SOC,作为SOC
2,第二阈值小于第一阈值。
其中,第二阈值小于第一阈值,可选的,如图4所示,为第二阈值确定的流程示意图,包括:
步骤1:获取SOH与SOC的映射关系表;
其中,映射关系表包括多个SOH和多个SOC,如前所示,SOH与SOC的映射关系表可以为预先测量得到的,并且SOH与SOC的映射关系表可以预先存储在电化学装置的存储介质中,在每一次充放电循环之后,均可以从存储介质中,读取映射关系表。
可选的,由于SOC与温度相关性较高,因此,不同温度范围对应有不同的SOH与SOC的映射关系表,此时,可以获取与电化学装置的当前温度对应的SOH与SOC的映射关系表。
步骤2:确定映射关系表中,与SOH
1最接近的SOH,作为SOH
1’;
示例性的,如图2所示的映射关系表中,当SOH
1为100%时,则与SOH
1最接近的SOH为98%,则SOH
1’为98%。
步骤3:确定映射关系表中,SOH
1’对应的SOC,作为SOC
1’;
在确定出SOH
1’之后,可以进一步的确定映射关系表中,SOH
1’对应的SOC,作为SOC
1’。
示例性的,如图2所示的映射关系表中,SOH
1’为98%,则SOH
1’对应的SOC为39%,进而确定SOC
1’为39%。
步骤4:确定小于SOC
1’,且与SOC
1’的差值为第一差值的SOC,作为SOC
2’;
其中,第一差值可以根据需求确定,可选的,第一差值大于等于5%,示例性的,当SOC
1’为39%,则SOC
2’可以33%。
步骤5:确定映射关系表中SOC
2’对应的SOH,作为第二阈值。
在确定出SOC
2’之后,可以进一步的确定映射关系表中SOC
2’对应的SOH,作为第二阈值。
示例性的,如图2所示的映射关系表中,SOC
2’为33%,则SOC
2’对应的SOC为94%,进而确定第二阈值为94%。
当SOH
2不高于第二阈值,则说明电化学装置的析锂风险较大,此时,可以对电化学装置进行析锂检测风险。响应于SOH
2不高于第二阈值,以第二检测电流对电化学装置进行间歇式充电操作,在间歇式充电操作中获取与电化学装置相关的数据,基于与电化学装置相关的数据确定电化学装置的当前析锂SOC,作为SOC
2。
为了提高电化学装置的安全性,本申请的一种实施方案中,还提供一种电化学装置管理方法,还包括:
S7-1:响应于SOC
2大于SOC
2’,以充电电流对电化学装置进行第三充放电循环;
当SOC
2大于SOC
2’,表明电化学装置还未出现析锂,可以继续工作,基于此,本申请实施例可以以充电电流对电化学装置进行第三充放电循环,使电化学装置继续保持工作,改善了电化学装置未到达寿命便被弃用的“误杀”问题。
一种示例中,析锂SOC分析装置902,在间歇式充电操作过程中对电化学装置进行析锂检测分析,在SOC
2大于SOC
2’的情况下,向充放电装置901发送第四信号,充放电装置901接收第四信号后,以充电电流对电化学装置进行第三充放电循环。
第三充放电循环的圈数可以小于或等于第二充放电循环的圈数,这是由于随着电化学装置不断循环,其析锂窗口逐渐收窄,即变的更容易析锂,因此设置第三充放电循环的圈数小于第二充放电循环的圈数,以便在第三充放电循环的圈数后可以再次判断是否需要对电化学装置进行析锂检测分析。
S7-2:响应于SOC
2小于或等于SOC
2’、且大于或等于第二SOC阈值,控制电化学装置执行风险控制操作;
当SOC
2小于或等于SOC
2’、且大于或等于第二SOC阈值时,表明电化学装置析锂风险较小,仍可以继续使用,此时可以通过风险控制操作,减小电化学装置继续使用的风险。
一种示例中,析锂SOC分析装置902,并在间歇式充电操作过程中进行析锂检测分析,在SOC
2小于或等于SOC
2’、且大于或等于第二SOC阈值的情况下,向保护装置903发送第五信号,保护装置903接收第五信号后,可以执行风险控制操作。
S7-3:响应于SOC
2小于第二SOC阈值,控制电化学装置停止工作。
当SOC
2小于第二SOC阈值,则表明该电化学装置的析锂SOC已经变得很小,该电化学装置的老化程度比较严重,不宜继续使用,此时可以断开与电化学装置的电连接,使电化学装置停止工作,降低电化学装置因继续工作而发生析锂的风险,提高电化学装置的使用安全性。
在一种示例中,析锂SOC分析装置902,在间歇式充电操作过程中进行析锂检测分析,在SOC
2小于第二SOC阈值的情况下,向保护装置903发送第六信号,保护装置903接收第六信号后,断开与电化学装置的电连接,从而使电化学装置停止工作。以上所示过程的操作仅出于说明的目的,另外,本申请实施例对所举的电池管理系统示例中的装置、模块仅出于说明的目的而非限制性的。
本申请的一种实施方案中,在执行步骤S7-1或者步骤S7-2之后的第三时刻,获取电化学装置的当前SOH,作为SOH
3,进而响应于SOH
3不高于第三阈值,以检测电流对电化学装置进行间歇式充电操作,第三阈值小于第二阈值。
上述第三阈值按照以下步骤确定,包括:
确定小于SOC
2’,且与SOC
2’的差值为第二差值的SOC,作为SOC
3’,第二差值小于第一差值;确定映射关系表中SOC
3’对应的SOH,作为第三阈值。
示例性的,若第一差值为5%,则第二差值小于5%,例如1%。如图2所示的映射关系表中,若SOC
2’为33%,则SOC
3’为32%,进而确定映射关系表中32%对应的SOH为93.5%,即第三阈值为93.5%。
在确定出第三阈值之后,可以继续基于第三阈值判断电化学装置是否需要进行析锂检测分析,以实现对电化学装置全生命周期的监控,提高了电化学装置在整个生命周期内的安全性。
如图5,本申请实施例还提供一种电化学装置管理方法,包括:
1、初始流程:
电化学装置进行第一充放电循环,在第一充放电循环结束之后,获取电化学装置的当前SOH,作为SOH
1。
判断SOH
1是否满足预设条件,若不满足,则对电化学装置进行X圈充放电循环,并在电化学装置循环X圈之后,重新获取电化学装置的SOH
1,直至电化学装置的SOH
1满足预设条件。
若电化学装置满足预设条件,则可以对电化学装置进行间歇性充电操作,获取电化学装置当前 析锂SOC,作为SOC
1,进而对比SOC
1与第一SOC阈值、第二SOC阈值的大小。
若SOC
1>第一SOC阈值,表明化学装置当前未析锂,可以正常使用,此时电化学装置进入正常使用流程。
若SOC
1≤第一SOC阈值且SOC
1≥第二SOC阈值,表明电化学装置存在析锂或析锂风险,但仍可以继续使用,此时,电化学装置进入风险控制流程。
若SOC
1<第二SOC阈值,表明电化学装置已不可继续使用,此时控制电化学装置停止工作。
2、正常使用流程:
当SOC
1>第一SOC阈值,电化学装置进入正常使用流程。
电化学装置进行第i+1次充放电循环。其中,i为大于0的整数,可选的,i起始为1。
在第i+1次充放电循环结束之后,获取电化学装置的当前SOH,作为SOH
i+1。
判断SOH
i+1是否不高于SOH
i+1’,若否,则对电化学装置进行Y圈充放电循环,并在电化学装置循环Y圈之后,重新获取电化学装置的SOH
i+1,直至电化学装置的SOH
i+1不高于SOH
i+1’。
若SOH
i+1不高于SOH
i+1’,则可以对电化学装置进行间歇性充电操作,获取电化学装置当前析锂SOC,作为SOC
i+1,进而对比SOC
i+1与SOC
i+1’、第二SOC阈值的大小。
若SOC
i+1>SOC
i+1’,表明电化学装置当前未析锂,可以正常使用,此时i=i+1,并重复进入正常使用流程。
若SOC
i+1≤SOC
i+1’且SOC
i+1≥第二SOC阈值,表明电化学装置存在析锂或存在析锂风险,但仍可以继续使用,此时,电化学装置进入下一风险控制流程。
若SOC
i+1<第二SOC阈值,表明电化学装置已不可继续使用,此时控制电化学装置停止工作。
3、风险控制流程:
当SOC
1≤第一SOC阈值且SOC
1≥第二SOC阈值,或SOC
i+1≤SOC
i+1’且SOC
i+1≥第二SOC阈值,则进入风险控制流程,执行降低电化学装置的充电电压、降低电化学装置的充电电流、对电化学装置进行分阶段充电以及生成风险提示信息中的至少一种。以下以降低电流为例进行说明,每一次进入风险控制流程之后,在当前充电电流数的基础上,降低电化学装置的充电电流,若第一次进入风险控制流程前(对应第一风险控制操作)充电电流为5A,风险控制操作之后,充电电流变为3A,则第二次进入风险控制流程前(对应i=1时第i+1次风险控制操作)充电电流为3A,风险控制操作之后,电路为2A。
进行风险控制流程之后,首选执行风险控制操作,并在风险控制操作之后,进行Y圈充放电循环。
在第Y圈充放电循环结束之后,获取电化学装置的当前SOH,作为SOH
i+1。
判断SOH
i+1是否不高于SOH
i+1’,若否,则对电化学装置进行Y圈充放电循环,并在电化学装置循环Y圈之后,重新获取电化学装置的SOH
i+1,直至电化学装置的SOH
i+1不高于SOH
i+1’。
若SOH
i+1不高于SOH
i+1’,则可以对电化学装置进行间歇性充电操作,获取电化学装置当前析锂SOC,作为SOC
i+1,进而对比SOC
i+1与SOC
i+1’、第二SOC阈值的大小。
若SOC
i+1>SOC
i+1’,表明电化学装置当前未析锂,可以正常使用,此时i=i+1,并重复进入正常使用流程。
若SOC
i+1≤SOC
i+1’且SOC
i+1≥第二SOC阈值,表明电化学装置存在析锂或析锂风险,但仍可以继续使用,此时,电化学装置进入下一次风险控制流程。
若SOC
i+1<第二SOC阈值,表明电化学装置已不可继续使用,此时控制电化学装置停止工作。
本申请实施例还提供一种电化学装置管理方法,如图6,确定包括基于SOC
i+1’确定第i+2阈值的如下步骤:
确定小于SOC
i+1’,且与SOC
i+1’的差值为第二差值的SOC,作为SOC
i+2’;确映射关系表中SOC
i+2’对应的SOH,作为第i+2阈值。
一种示例性中,确定小于SOC
2’,且与SOC
2’的差值为第二差值的SOC,作为SOC
3’,第二差值小于第一差值;确定映射关系表中SOC
3’对应的SOH,作为第三阈值。
间歇式充电操作可以是指对电化学装置进行间歇式充电的过程。本申请的一种实施方案中,间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间,SOC
1采用如下方式确定:
步骤A:在间歇式充电操作过程中,对于多个间断期间中的每个间断期间,获取该间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻;
步骤B:基于所获取的电化学装置的多个SOC和与多个SOC对应的电化学装置的多个内阻,得到第一曲线;
本申请实施例中,获取电化学装置的多个间断期间的SOC和内阻后,可以得到多个SOC和内阻组成的数据对。参考图7,可以以电化学装置的SOC为横坐标,以电化学装置的内阻为纵坐标,将这些数据对所代表的点填充在坐标系中,经拟合后得到第一曲线,第一曲线表示电化学装置的SOC和内阻对应的映射曲线。
可以理解的是,电化学装置的SOC和内阻数据采集的越密集,则得到的数据对越多,可以得到更加细致的第一曲线。利用数据进行曲线拟合的过程为本领域技术人员所熟知的,本申请实施例对比不做具体限定。
步骤C:基于第一曲线,确定SOC
1。
第一曲线是表示电化学装置的SOC与内阻间映射关系的曲线,可以基于第一曲线确定SOC
1。
上述析锂SOC可以不是实时测量出来的,而是根据间歇式充电操作中得到的充电电压、以及充电电压与SOC之间的对应关系表查找得来的,该对应关系表可以预先存储在电池管理系统、电化学装置或电子设备的存储介质中。
在一种实施方案中,上述基于第一曲线确定SOC
1的过程可以为方法1,方法1包括:
a:对第一曲线进行一阶微分,得到第二曲线;
如图8所示,对第一曲线进行一阶微分后得到了第二曲线,该第二曲线表示电化学装置的内阻随SOC的变化率。
b:确定第二曲线首次出现斜率为负的点对应的SOC为析锂SOC。
第二曲线表示内阻随SOC的变化率,当变化率在曲线平坦区域不出现异常降低时,表示无活性锂析出,当变化率在曲线平坦区域出现异常降低时,由于活性锂在负极表面析出并与负极接触,相当于负极石墨部分并联一个锂金属器件,使整个负极部分的阻抗降低,从而使电化学装置的阻抗在活性锂析出时出现异常降低,对应的,第二曲线的平坦区域出现异常降低。参考图8,B点处是第二曲线中首次出现斜率为负的点,即B点处第二曲线的平坦区域首次出现异常降低,表明电化学装置在B点出现析锂倾向或已经出现析锂,则可以将B点对应的SOC确定为SOC
1,以便基于析锂SOC与SOC阈值之间的大小关系,及时对电化学装置进行保护,提高电化学装置的使用安全性。上述步骤a至c仅用于对步骤的顺序进行说明,而非对步骤顺序进行限定。
在一种实施方案中,上述基于第一曲线确定SOC
1的过程可以为方法2,方法2包括:
a’:对第一曲线进行一阶微分,得到第二曲线;
该步骤同方法1的步骤a,不再赘述。
b’:对第二曲线进行二阶微分,得到第三曲线;
还可以对第二曲线进行二阶微分,得到第三曲线,可以理解的是,第三曲线为第二曲线的二阶微分曲线。
c’:确定第三曲线首次出现纵坐标小于零的点对应的SOC为SOC
1。
如果第三曲线出现了纵坐标小于零的情况,则将第三曲线首次出现纵坐标小于零的点对应的SOC确定为SOC
1。
本申请实施例的间歇式充电操作包括多个充电周期,每个充电周期包括一个充电期间和一个间 断期间。示例性地,第一充电期间和第一间断期间形成第一充电周期,第二充电期间和第二间断期间形成第二充电周期,第三充电期间和第三间断期间形成第三充电周期,以此类推。可以理解的是,一个充电周期为一个连续的时间段。
示例性地,在第一个充电期间对电化学装置进行充电,然后停止充电,间隔第一个间断期间后,继续在第二个充电期间对电化学装置进行充电,如此重复,直至电化学装置的SOC达到第一临界值。可以理解的是,随着间歇式充电的进行,电化学装置的SOC随之升高,本申请实施例可以在电化学装置的SOC达到第一临界值时停止间歇式充电,完成间歇式充电操作。本申请实施例对第一临界值没有特别限制,只要能实现本申请目的即可,例如,第一临界值可以为60%、70%、80%、90%或100%。
在间歇式充电操作过程中,不同充电周期对应的SOC的单位幅度可以不同。示例性地,在第一个充电期间对电化学装置进行充电,电化学装置的SOC增加1%后,停止充电,间隔5秒后,在第二个充电期间对电化学装置进行充电,电化学装置的SOC增加5%后,停止充电,间隔5秒后,在第三个充电期间对电化学装置进行充电,电化学装置的SOC增加3%后,停止充电,如此重复,直至电化学装置的SOC达到第一阈值。
在一种实施方案中,间歇式充电操作具体可以为:对于多个充电周期中的任意一个充电周期,在第一时刻对电化学装置进行充电,直到电化学装置的SOC增加单位幅度后停止充电,直至第三时刻,停止充电的时刻为第二时刻,第三时刻与第二时刻之间的时间间隔为间断期间的时长。间断期间中,电化学装置可以处于未充电也未放电的状态,即静置的状态。
示例性地,在T1时刻对电化学装置进行充电,直到电化学装置的SOC增加单位幅度后,停止充电,则停止充电的时刻为T2时刻;从T2时刻开始,将电化学装置静置,则静置结束时刻为T3时刻。
本申请实施例通过对电化学装置进行间歇式充电操作,能够在间歇式充电操作过程中得到与电化学装置相关的数据,基于这些数据确定SOC
1,从而对电化学装置执行继续按原有充电电流循环或降电流循环的步骤,有利于降低电化学装置发生析锂的风险,延长电化学装置的使用寿命。
本申请实施例的电化学装置包括磷酸铁锂体系电化学装置、镍钴锰酸锂体系电化学装置或钴酸锂体系电化学装置中的至少一种。通常而言,在间歇式充电操作中,不同体系的电化学装置会对应不同的单位幅度和不同的间断期间时长。基于此:
在一种实施方案中,电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,单位幅度的范围为0.5%至10%,间断期间的时长范围为1秒至15秒。
在一种实施方案中,电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,单位幅度的范围为0.5%至10%,间断期间的时长范围为1秒至30秒。
在一种实施方案中,电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,单位幅度的范围为0.5%至10%,间断期间的时长范围为1秒至30秒。
本申请实施例通过对不同体系的电化学装置设置不同的单位幅度和间断期间的时长,更有针对性地对不同体系的电化学装置进行间歇式充电操作,能够更准确地得到不同体系的SOC
1。
通常而言,在间歇式充电操作中,对于同一体系的电化学装置,不同温度条件下会对应不同的单位幅度和不同的间断期间时长。基于此:
在一种实施方案中,电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,电化学装置处于-10℃至10℃的环境温度下,单位幅度的范围为0.5%至10%,间断期间的时长范围为5秒至15秒。在一种实施方案中,电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,单位幅度的范围为0.5%至10%,间断期间的时长范围为1秒至10秒。
本申请实施例中,磷酸铁锂体系电化学装置的正极中还可以包括其他正极活性材料,但是磷酸铁锂为主要材料,例如,磷酸铁锂占正极活性材料总质量的51%、60%、70%、80%、90%、98% 中的任一值。
在一种实施方案中,电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,电化学装置处于-10℃至10℃的环境温度下,单位幅度的范围为0.5%至10%,间断期间的时长范围为10秒至30秒。在一种实施方案中,电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,单位幅度的范围为0.5%至10%,间断期间的时长范围为1秒至10秒。
本申请实施例中,镍钴锰酸锂体系电化学装置的正极中还可以包括其他正极活性材料,但是镍钴锰酸锂为主要材料,例如,镍钴锰酸锂占正极活性材料总质量的51%、60%、70%、80%、90%、98%中的任一值。
在一种实施方案中,电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,电化学装置处于-10℃至10℃的环境温度下,单位幅度的范围为0.5%至10%,间断期间的时长范围为15秒至30秒。在一种实施方案中,电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,单位幅度的范围为0.5%至10%,间断期间的时长范围为1秒至10秒。
本申请实施例中,钴酸锂体系电化学装置的正极中还可以包括其他正极活性材料,但是钴酸锂为主要材料,例如,钴酸锂占正极活性材料总质量的51%、60%、70%、80%、90%、98%中的任一值。
本申请实施例通过对同一体系、不同温度下的电化学装置设置不同的单位幅度和间断期间时长,更有针对性地对不同温度环境中的电化学装置进行间歇式充电操作,能够更准确地得到不同体系的SOC
1。
SOC阈值可以是指电化学出现析锂时对应的SOC,其通常与电化学装置的体系有关。本申请实施例的SOC阈值可以根据实际需要设定,基于不同体系电化学装置的特性,SOC阈值可以不同。示例性地,电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,SOC阈值范围为30%至70%,例如为30%、40%、50%、60%或70%;电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,SOC阈值范围为20%至50%,例如为20%、30%、40%或50%;电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,SOC阈值范围为20%至50%,例如为20%、30%、40%或50%。
通过对不同体系的电化学装置设置不同的SOC阈值,能够更有针对性地优化不同体系电化学装置的管理策略,延长不同体系电化学装置的安全使用寿命。
在一种实施方案中,生成第一曲线的步骤包括:
步骤a:获取电化学装置在第二时刻的第一电压、第一电流和第一SOC,以及电化学装置在第三时刻的第二电压和第二电流;
第二时刻为停止充电的时刻,可以获取电化学装置在第二时刻的电压、电流和SOC,即第一电压、第一电流和第一SOC,分别记为V1、I1和S1。类似地,可以获取电化学装置在第三时刻的电压和电流,即第二电压和第二电流,分别记为V2和I2。
步骤b:计算电化学装置在间断期间的电压变化值和电流变化值。
间断期间的时长为第三时刻与第二时刻之间的时间间隔,电化学装置在间断期间的电压变化值为ΔV,ΔV=V2-V1,电化学装置在间断期间的电流变化值为ΔI,ΔI=I2-I1。
步骤c:基于电压变化值和电流变化值计算电化学装置在间断期间的第一内阻,将第一内阻和第一SOC作为第一曲线的其中一个数据对,其中,数据对为内阻与SOC的对应关系;
电化学装置在间断期间的第一内阻为R1,R1=ΔV/ΔI。将R1和S1作为第一曲线的其中一个数据对。
按照上述相同的方法,可以得到多个数据对。
步骤d:基于计算得到的多个数据对,生成第一曲线。
以电化学装置的SOC为横坐标,以电化学装置的内阻为纵坐标,将这些数据对所代表的点填充在坐标系中,经拟合后得到第一曲线。本申请实施例得到第一曲线后,即可通过第一曲线确定 SOC
1,进而能够基于析锂SOC与SOC阈值的大小关系,执行对电化学装置执行继续按原有充电电流循环或降电流循环的步骤,有利于降低电化学装置发生析锂的风险,延长电化学装置的使用寿命。
本申请实施例提供的一种电化学装置管理方法,一方面,可以在第一充放电循环后的第一时刻,获取电化学装置的SOH
1,并响应于SOH
1满足预设条件时,才对电化学装置进行析锂检测分析,从而降低了析锂检测的频次。另一方面,基于间歇式充电操作中获取的与电化学装置相关的数据,确定SOC
1,响应于SOC
1小于或等于SOC阈值,以更小的充电电流即目标充电电流对电化学装置进行充电,能够执行风险控制操作以降低其出现析锂的风险,提高电化学装置的安全性。
本申请实施例还提供了一种系统900,如图9所示,该电子设备900包括:充放电装置901、析锂SOC分析装置902和保护装置903,其中,
充放电装置901用于以充电电流对电化学装置进行第一充放电循环;
析锂SOC分析装置902用于在第一充放电循环后的第一时刻,获取所述电化学装置的SOH,作为SOH
1;响应于所述SOH
1满足预设条件,以第一检测电流对所述电化学装置进行间歇式充电操作,在所述间歇式充电操作中获取与所述电化学装置相关的数据,基于所述与所述电化学装置相关的数据确定所述电化学装置的当前析锂SOC,作为SOC
1;
响应于所述SOC
1大于第一SOC阈值,保护装置903以所述充电电流对所述电化学装置进行第二充放电循环;响应于所述SOC
1小于或等于所述第一SOC阈值、且大于或等于第二SOC阈值,保护装置903控制所述电化学装置执行风险控制操作;响应于所述第二SOC阈值小于所述第一SOC阈值;或者响应于所述SOC
1小于所述第二SOC阈值,保护装置903控制所述电化学装置停止工作。可以理解的是,保护装置903的部分或者全部功能可以集成到充放电装置901中。例如,响应于所述SOC
1大于第一SOC阈值,析锂SOC分析装置902可以向充放电装置901发送信号,充放电装置901可以以所述充电电流对所述电化学装置进行第二充放电循环。
在一种实施方案中,上述系统还包括:阈值确定装置;
所述阈值确定装置用于获取SOH与SOC的映射关系表,所述映射关系表包括多个SOH和多个SOC;确定所述映射关系表中,与所述SOH
1最接近的SOH,作为参数SOH
1’;
确定所述映射关系表中,所述SOH
1’对应的SOC,作为SOC
1’;确定小于所述SOC
1’,且与所述SOC
1’的差值为第一差值的SOC,作为SOC
2’;确定所述映射关系表中所述SOC
2’对应的SOH,作为所述第二阈值。
在一种实施方案中,所述保护装置903还用于响应于所述SOC
2大于所述SOC
2’,以所述充电电流对所述电化学装置进行第三充放电循环;或者响应于所述SOC
2小于或等于所述SOC
2’、且大于或等于所述第二SOC阈值,控制所述电化学装置执行风险控制操作;或者响应于所述SOC
2小于所述第二SOC阈值,控制所述电化学装置停止工作。
在一种实施方案中,所述析锂SOC分析装置902还用于在第三充放电循环或者执行风险控制操作之后的第三时刻,获取所述电化学装置的当前SOH,作为SOH
3;响应于所述SOH
3不高于第三阈值,以所述检测电流对所述电化学装置进行间歇式充电操作,所述第三阈值小于所述第二阈值。
在一种实施方案中,所述阈值确定装置还用于确定小于所述SOC
2’,且与所述SOC
2’的差值为第二差值的SOC,作为SOC
3’,所述第二差值小于所述第一差值;确定所述映射关系表中所述SOC
3’对应的SOH,作为所述第三阈值。
在一种实施方案中,所述保护装置903具体用于执行降低所述电化学装置的充电电压、降低所述电化学装置的充电电流、对所述电化学装置进行分阶段充电以及生成风险提示信息中的至少一种。
在一种实施方案中,所述电化学装置为镍钴锰酸体系电化学装置,所述第二SOC阈值大于等于10%,且小于等于30%;所述电化学装置为锰酸锂体系电化学装置,所述第二SOC阈值大于等 于20%,且小于等于40%;所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述第二SOC阈值大于等于10%,且小于等于40%。
在一种实施方案中,所述与所述电化学装置相关的数据包括电化学装置的SOC和电化学装置的内阻,所述间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间;
所述析锂SOC分析装置902,具体用于在间歇式充电操作过程中,对于所述多个间断期间中的每个间断期间,获取所述间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻,基于所获取的电化学装置的多个SOC和与所述多个SOC对应的电化学装置的多个内阻,得到第一曲线,所述第一曲线为所述电化学装置的SOC和内阻对应的映射曲线;基于所述第一曲线,确定所述SOC
1。
在一种实施方案中,所述析锂SOC分析装置902具体用于对所述第一曲线进行一阶微分,得到第二曲线;和确定所述第二曲线首次出现斜率为负的点对应的SOC为所述SOC
1;或者,对所述第一曲线进行一阶微分,得到第二曲线;对所述第二曲线进行二阶微分,得到第三曲线;和确定所述第三曲线首次出现纵坐标小于零的点对应的SOC为所述SOC
1。
在一种实施方案中,所述间歇式充电操作包括多个充电周期,每个充电周期包括充电期间和间断期间,在每个所述充电期间中,所述电化学装置的SOC增加单位幅度。
在一种实施方案中,所述电化学装置包括磷酸铁锂体系电化学装置、镍钴锰酸锂体系电化学装置或钴酸锂体系电化学装置中的至少一种;所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至15秒;所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至30秒;所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至30秒。
在一种实施方案中,所述析锂SOC分析装置902具体用于满足条件a)至f)中的任一个:
a)所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述电化学装置处于-10℃至10℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为5秒至15秒;
b)所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至10秒;
c)所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于-10℃至10℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为10秒至30秒;
d)所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至10秒;
e)所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于-10℃至10℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为15秒至30秒;
f)所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至10秒。
本申请实施例提供一种系统,可以在第一充放电循环后的第一时刻,获取电化学装置的SOH
1,并响应于SOH
1满足预设条件时,才对电化学装置进行析锂检测分析,从而降低了析锂检测的频次。进一步的,通过对电化学装置进行间歇式充电操作,在间歇式充电操作中获取与电化学装置相关的数据,基于该相关数据确定电化学装置的析锂SOC,作为SOC
1,再基于SOC
1与第一SOC阈值和第二SOC阈值的大小关系,控制电化学装置停止工作,或者控制所述电化学装置执行风险控制操作,从而降低电化学装置因析锂后继续使用带来的安全隐患,提高了电化学装置在使用过程中的安全性。
本申请实施例还提供了一种系统,如图10所示,该系统1000包括处理器1001和机器可读存储介质1002,该系统1000还可以包括充电电路模块1003、接口1004、电源接口1005、整流电路1006。其中,充电电路模块1003用于接收处理器1001发出的指令,对锂离子电池1007进行间歇式充电操作;充电电路模块1003还可以用于接收处理器1001发出的指令,对锂离子电池1007降 电压/降电流,或者断开与锂离子电池1007的电连接,使锂离子电池1007停止工作;充电电路模块1003还可以获取锂离子电池1007中的SOH参数、总工作时长等参数,并将这些参数发送至处理器1001;接口1004用于与锂离子电池1007电连接;电源接口1005用于与外部电源连接;整流电路1006用于对输入电流进行整流;机器可读存储介质1002存储有能够被处理器执行的机器可执行指令,处理器1001执行机器可执行指令时,实现上述任一实施方案所述的方法步骤。
本申请实施例还提供了一种电化学装置,包括上述实施方案所述的系统1000。
本申请实施例还提供了一种电子设备,包括上述实施方案所述的电化学装置。
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 Specific Integrated 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。
对于系统/电化学装置/电子设备实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的较佳实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请保护的范围之内。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和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。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的较佳实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (18)
- 一种电化学装置管理方法,其中,所述方法包括:S1:以充电电流对电化学装置进行第一充放电循环;S2:在第一充放电循环后的第一时刻,获取所述电化学装置的SOH,作为SOH 1;S3:响应于所述SOH 1满足预设条件,以第一检测电流对所述电化学装置进行间歇式充电操作,在所述间歇式充电操作中获取与所述电化学装置相关的数据,基于所述与所述电化学装置相关的数据确定所述电化学装置的当前析锂SOC,作为SOC1;和S4-1至S4-3的其中一个步骤:S4-1响应于所述SOC 1大于第一SOC阈值,以所述充电电流对所述电化学装置进行第二充放电循环;S4-2响应于所述SOC 1小于或等于所述第一SOC阈值、且大于或等于第二SOC阈值,控制所述电化学装置执行风险控制操作;其中,所述第二SOC阈值小于所述第一SOC阈值;S4-3响应于所述SOC 1小于所述第二SOC阈值,控制所述电化学装置停止工作。
- 根据权利要求1所述的电化学装置管理方法,其中,所述响应于所述SOH 1满足预设条件包括:响应于所述SOH 1不高于第一阈值。
- 根据权利要求2所述的电化学装置管理方法,其中,所述方法还包括:S5:在执行步骤S4-1或者步骤S4-2之后的第二时刻,获取所述电化学装置的当前SOH,作为SOH 2;和S6:响应于所述SOH 2不高于第二阈值,以第二检测电流对所述电化学装置进行间歇式充电操作,在所述间歇式充电操作中获取与电化学装置相关的数据,基于所述与电化学装置相关的数据确定电化学装置的当前析锂SOC,作为SOC 2,所述第二阈值小于所述第一阈值。
- 根据权利要求3所述的电化学装置管理方法,其中,所述第二阈值按照以下步骤确定,包括获取SOH与SOC的映射关系表,所述映射关系表包括多个SOH和多个SOC;确定所述映射关系表中,与所述SOH 1最接近的SOH,作为参数SOH 1’;确定所述映射关系表中,所述SOH 1’对应的SOC,作为SOC 1’;确定小于所述SOC 1’,且与所述SOC 1’的差值为第一差值的SOC,作为SOC 2’;确定所述映射关系表中所述SOC 2’对应的SOH,作为所述第二阈值。
- 根据权利要求4所述的电化学装置管理方法,其中,所述方法还包括:S7-1:响应于所述SOC 2大于所述SOC 2’,以所述充电电流对所述电化学装置进行第三充放电循环;或者S7-2:响应于所述SOC 2小于或等于所述SOC 2’、且大于或等于所述第二SOC阈值,控制所述电化学装置执行风险控制操作;或S7-3:响应于所述SOC 2小于所述第二SOC阈值,控制所述电化学装置停止工作。
- 根据权利要求5所述的电化学装置管理方法,其中,所述方法还包括:在执行步骤S7-1或者步骤S7-2之后的第三时刻,获取所述电化学装置的当前SOH,作为SOH 3;响应于所述SOH 3不高于第三阈值,以所述检测电流对所述电化学装置进行间歇式充电操作,所述第三阈值小于所述第二阈值。
- 根据权利要求6所述的电化学装置管理方法,其中,所述第三阈值按照以下步骤确定,包括:确定小于所述SOC 2’,且与所述SOC 2’的差值为第二差值的SOC,作为SOC 3’,所述第二差值小于所述第一差值;和确定所述映射关系表中所述SOC 3’对应的SOH,作为所述第三阈值。
- 根据权利要求1所述的电化学装置管理方法,其中,所述风险控制操作包括:降低所述电化学装置的充电电压、降低所述电化学装置的充电电流、对所述电化学装置进行分阶段充电以及生成风险提示信息中的至少一种。
- 根据权利要求1所述的电化学装置管理方法,其中,所述电化学装置为镍钴锰酸体系电化学装置,所述第二SOC阈值大于等于10%,且小于等于30%;所述电化学装置为锰酸锂体系电化学装置,所述第二SOC阈值大于等于20%,且小于等于40%;所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述第二SOC阈值大于等于10%,且小于等于40%。
- 根据权利要求1所述的电化学装置管理方法,其中,所述与所述电化学装置相关的数据包括电化学装置的SOC和电化学装置的内阻,所述间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间,所述在所述间歇式充电操作中获取与所述电化学装置相关的数据,基于与所述电化学装置相关的数据确定所述SOC 1的步骤包括:在间歇式充电操作过程中,对于所述多个间断期间中的每个间断期间,获取所述间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻,基于所获取的电化学装置的多个SOC和与所述多个SOC对应的电化学装置的多个内阻,得到第一曲线,所述第一曲线为所述电化学装置的SOC和内阻对应的映射曲线;基于所述第一曲线,确定所述SOC 1。
- 根据权利要求10所述的电化学装置管理方法,其中,所述基于所述第一曲线,确定所述SOC 1的步骤包括方法1或方法2中的至少一种,其中:方法1包括:对所述第一曲线进行一阶微分,得到第二曲线;和确定所述第二曲线首次出现斜率为负的点对应的SOC为所述SOC 1,方法2包括:对所述第一曲线进行一阶微分,得到第二曲线;对所述第二曲线进行二阶微分,得到第三曲线;和确定所述第三曲线首次出现纵坐标小于零的点对应的SOC为所述SOC 1。
- 根据权利要求1所述的电化学装置管理方法,其中,所述间歇式充电操作包括多个充电周期,每个充电周期包括充电期间和间断期间,在每个所述充电期间中,所述电化学装置的SOC增加单位幅度。
- 根据权利要求12所述的电化学装置管理方法,其中,所述电化学装置包括磷酸铁锂体系电化学装置、镍钴锰酸锂体系电化学装置或钴酸锂体系电化学装置中的至少一种,其中,所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至15秒;所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至30秒;所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至30秒。
- 根据权利要求13所述的电化学装置管理方法,其中,所述方法满足条件a)至f)中的任一个:a)所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述电化学装置处于-10℃至10℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为5秒至15秒;b)所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置,所述电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至10秒;c)所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于-10℃至10℃的环境温 度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为10秒至30秒;d)所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至10秒;e)所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于-10℃至10℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为15秒至30秒;f)所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置,所述电化学装置处于10℃至45℃的环境温度下,所述单位幅度的范围为0.5%至10%,所述间断期间的时长范围为1秒至10秒。
- 一种系统,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1-14任一项所述的方法。
- 一种电化学装置,其中,所述电化学装置包括如权利要求15所述的系统。
- 一种电子设备,其中,所述电子设备包括如权利要求16所述的电化学装置。
- 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权利要求1-14任一项所述的方法。
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