锂离子电池负极析锂保护方法、系统及计算机可读存储介质与流程

[0001]
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池负极析锂保护方法、系统及计算机可读存储介质。


背景技术：

[0002]
随着新能源电动汽车逐步普及，锂离子电池的安全性也备受关注。目前，电池的充电方法按照充电效率一般可分为常规充电和快速充电，其中，常规充电包括恒流充电和恒压充电，快速充电包括阶梯充电和脉冲充电。而混动汽车的充电方式主要是行车过程总能量回收的方式，即脉冲充电。在脉冲充电工况中，往往需要在短时间内进行较大能量的输入。而锂离子电池在快充、过充及低温充电等工况下皆有可能发生负极析锂现象，严重影响电池寿命和电池的安全性能。


技术实现要素：

[0003]
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明提出一种锂离子电池负极析锂保护方法，能够有效解决锂离子电池负极析锂问题，增加电芯续航能力，延长电芯的使用寿命。
[0004]
本发明的第一方面，提供了一种锂离子电池负极析锂保护方法，包括：获取电芯的应用边界数据，并根据应用边界数据获取电芯的若干关键数据；基于若干关键数据，获取电芯的多种电流的脉冲循环析锂的测试数据；根据测试数据，获取析锂边界电流值，将析锂边界电流值和若干关键数据进行插值处理，获取完整的边界电流表；实时获取电芯在预设时间段内的累计电量，通过累计电量获取平均电流；将预设的析锂保护条件和边界电流表建立关联数据，根据关联数据实时限制实际电流的大小。
[0005]
根据本发明第一方面实施例的锂离子电池负极析锂保护方法，至少具有如下有益效果：根据电芯给出的应用边界数据，得到电芯的若干关键数据，基于电芯的若干关键数据，分别对电芯进行多种电流的脉冲循环析锂测试，从而得到析锂边界电流值，根据析锂边界电流值和若干关键数据的对应关系，获取电芯的析锂边界电流表。实时获取电芯在预设时间段内的累计电量，并且，通过累计电量获取平均电流。将预设的析锂保护条件、边界电流值和边界电流表建立关联数据，根据关联数据实时地限制实际电流的大小。通过实时地对实际电流的限制，可以有效地解决脉冲电流过高而发生负极析锂的问题，增加增加电芯续航能力，延长电芯的使用寿命。
[0006]
根据本发明的一些实施例，关键数据包括若干关键时间段：第一时间段、第二时间段、第三时间段、第四时间段、第五时间段和第六时间段，其中，第二时间段大于第一时间段，第三时间段大于第二时间段，第四时间段大于第三时间段，第五时间段大于第四时间段，第六时间段大于第五时间段。获得若干时间段的脉冲循环析锂测试电流，可以获得若干时间段的平均电流，若干时间段的平均电流可以对实际电流进行不同程度的限制，进而有效解决锂离子电池负极析锂问题，增加电芯续航能力，延长电芯的使用寿命。
[0007]
根据本发明的一些实施例，析锂保护条件包括：实际电流小于第二时间段最大的脉冲电流；第一时间段的平均电流小于第二时间段最大的脉冲电流；第二时间段的平均电流小于第三时间段最大的脉冲电流；第三时间段的平均电流小于第四时间段最大的脉冲电流；第四时间段的平均电流小于第五时间段最大的脉冲电流；第五时间段的平均电流小于第六时间段最大的脉冲电流；第六时间段的平均电流小于持续充电的最大电流；总时间的平均电流小于持续充电的最大电流。通过将不同时间段内最大的脉冲电流限制在该时间段内的平均电流以下，可以有效解决脉冲电流过高而发生负极析锂的问题。
[0008]
根本就本发明的一些实施例，第一时间段为2s，第二时间段为5s，第三时间段为10s，第四时间段为30s，第五时间段为60s，第六时间段为180s。由于析锂保护条件中数量的限制，选取2s、5s、10s、30s、60s和180s这几个时间段，更具有代表性，能够较好体现整车需求。对于脉冲持续时间需求，这几个时间段涵盖了绝大多数汽车厂对析锂保护条件的需求。
[0009]
根据本发明的一些实施例，关键数据包括：第一温度、第二温度和第三温度，其中，第二温度值小于第一温度值，第三温度值小于第二温度值，第三温度值为电芯正常工作的最低温度值。第一温度值至第三温度值作为主要使用区间，对这三个温度条件下的电芯进行测试，能够较好的体现整车的需求。
[0010]
根据本发明的一些实施例，锂离子电池析锂保护方法还包括：分别获取第一温度、第二温度和第三温度条件的脉冲工况循环测试数据；基于测试数据，获取电芯的析锂结果数据；若析锂结果数据为析锂，则边界电流表不符合析锂保护条件；若析锂结果数据为不析锂，则边界电流表符合析锂保护条件。通过在三个温度条件进行脉冲工况循环测试，可以更准确的边界电流表是否符合要求。若析锂结果数据显示为析锂时，则证明边界电流表不符合析锂保护条件，需要对边界电流表进行修正。若析锂结果数据显示为不析锂时，则证明边界电流表符合析锂保护条件。通过对边界电流的循环验证，可以得到较为准确的边界电流表。最终根据关联数据实时限制实际电流的大小。更为准确的边界电流表能够更好的对实际电流进行限制，进而解决脉冲电流过高而发生负极析锂的问题。
[0011]
根据本发明的一些实施例，关键数据包括电芯的第一剩余电量、电芯的第二剩余电量和电芯的第三剩余电量，其中，第一剩余电量小于第二剩余电量，第二剩余电量小于第三剩余电量。不同剩余电量的电芯的电流不同。第一剩余电量至第三剩余电量作为电芯的主要使用区间，对主要使用电量区间的电芯进行脉冲循环析锂测试，能够较好的体现整车的需求。
[0012]
根据本发明的一些实施例，插值处理的方式为：至少应用线性函数、指数函数和幂函数中的一种。基于边界电流值使用插值公式可以获取较为准确的析锂边界电流表，更为准确的边界电流表能够更好的对实际电流进行限制，进而解决脉冲电流过高而发生负极析锂的问题。
[0013]
本发明的第二方面，提供了一种锂离子电池负极析锂保护系统，包括：至少一个存储器、至少一个处理器及至少一个程序指令，程序指令存储在存储器上并可在处理器上运行的程序指令，程序指令被处理器执行时，实现上述实施例中的锂离子电池负极析锂保护方法。
[0014]
本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有程序指令，程序指令用于执行上述实施例中的锂离子电池负极析锂保护方法。
[0015]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0016]
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0017]
图1为本发明实施例的锂离子电池负极析锂保护流程图；
[0018]
图2为本发明实施例的锂离子电池负极析锂保护析锂边界的确定流程图；
[0019]
图3为本发明实施例的锂离子电池负极析锂保护的析锂边界电流表。
具体实施方式
[0020]
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0021]
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者若干，若干的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0022]
参照图1，本发明的第一方面，提供了一种锂离子电池负极析锂保护方法包括：
[0023]
100、获取电芯的应用边界数据，并根据应用边界数据获取电芯的若干关键数据；
[0024]
200、基于若干关键数据，获取电芯的多种电流的脉冲循环析锂的测试数据；
[0025]
300、根据测试数据，获取析锂边界电流值，将析锂边界电流值和若干关键数据进行插值处理，获取完整的边界电流表；
[0026]
400、实时获取电芯在预设时间段内的累计电量，通过累计电量获取平均电流；
[0027]
500、将预设的析锂保护条件和边界电流表建立关联数据，根据关联数据实时限制实际电流的大小。
[0028]
具体的，每种电芯都有自己的应用边界数据，例如温度、电池的剩余电量以及充电时间数据。不同的温度、电池的剩余电量以及充电时间均对应不同的电芯电流。取电芯的常用温度以及常用剩余电量为关键数据，根据关键数据进行多种电流的脉冲循环析锂测试，获得测试数据，可以更全面准确的反映车辆使用过程中的电流数据，进而测得较为准确的整车的需求。而根据关键数据测得的测试数据可以得到析锂边界电流值，由析锂边界电流值和关键数据的对应关系可以得到边界电流表。实时获取电芯在预设时间段内的累计电量，并且，通过累计电量获取平均电流。将预设的析锂保护条件、边界电流值和边界电流表建立关联数据，根据关联数据实时地限制实际电流的大小。通过实时地对实际电流的限制，可以有效地解决脉冲电流过高而发生负极析锂的问题，增加增加电芯续航能力，延长电芯的使用寿命。
[0029]
参照图2，析锂边界的确定方法包括：
[0030]
201、对电流i_a进行测试；
[0031]
202、拆解电芯分析是否析锂；若不析锂，则执行步骤203；否则，则执行步骤204；
[0032]
203、加大电流进行测试；返回步骤202；
[0033]
204、减小电流进行测试；返回到步骤202；
[0034]
205、循环步骤202至204，直至找到边界电流。
[0035]
在本发明的一些实施例中，关键数据包括若干关键时间段：第一时间段、第二时间段、第三时间段、第四时间段、第五时间段和第六时间段，其中，第二时间段大于第一时间段，第三时间段大于第二时间段，第四时间段大于第三时间段，第五时间段大于第四时间段，第六时间段大于第五时间段。获得若干时间段的脉冲循环析锂测试电流，可以获得若干时间段的平均电流，若干时间段的平均电流可以对实际电流进行不同程度的限制，进而有效解决锂离子电池负极析锂问题，增加电芯续航能力，延长电芯的使用寿命。
[0036]
在本发明的一些实施例中，析锂保护条件包括：实际电流小于第二时间段最大的脉冲电流；第一时间段的平均电流小于第二时间段最大的脉冲电流；第二时间段的平均电流小于第三时间段最大的脉冲电流；第三时间段的平均电流小于第四时间段最大的脉冲电流；第四时间段的平均电流小于第五时间段最大的脉冲电流；第五时间段的平均电流小于第六时间段最大的脉冲电流；第六时间段的平均电流小于持续充电的最大电流；总时间的平均电流小于持续充电的最大电流。通过将不同时间段内最大的脉冲电流限制在该时间段内的平均电流以下，可以有效解决脉冲电流过高而发生负极析锂的问题。
[0037]
在本发明的一些实施例中，第一时间段为2s，第二时间段为5s，第三时间段为10s，第四时间段为30s，第五时间段为60s，第六时间段为180s。由于析锂保护条件中数量的限制，选取2s、5s、10s、30s、60s和180s这几个时间段，更具有代表性，能够较好体现整车需求。对于脉冲持续时间需求，这几个时间段涵盖了绝大多数汽车厂对析锂保护条件的需求。
[0038]
在本发明的一些实施例中，关键数据包括：第一温度、第二温度和第三温度，其中，第二温度值小于第一温度值，第三温度值小于第二温度值，第三温度值为电芯正常工作的最低温度值。第一温度值至第三温度值作为主要使用区间，对这三个温度条件下的电芯进行测试，能够较好的体现整车的需求。
[0039]
具体的，第一温度为常温25℃，第二温度为0℃，第三温度为电芯正常工作的最低温度-30℃。由于温度越高，负极材料动力学性能越好，即，温度越高析锂电流上限越高，25℃以上的情况可以按照25℃的参数进行保护。25℃到-30℃作为锂离子电池的主要使用区间，对这三个温度条件下的电芯进行测试，能够较好的体现整车的需求。
[0040]
在本发明的一些实施例中，锂离子电池负极析锂保护方法还包括：分别获取第一温度、第二温度和第三温度条件的脉冲工况循环测试数据；基于测试数据，获取电芯的析锂结果数据；若析锂结果数据为析锂，则边界电流表不符合析锂保护条件；若析锂结果数据为不析锂，则边界电流表符合析锂保护条件。通过在三个温度条件进行脉冲工况循环测试，可以更准确的边界电流表是否符合要求。若析锂结果数据显示为析锂时，则证明边界电流表不符合析锂保护条件，需要对边界电流表进行修正。若析锂结果数据显示为不析锂时，则证明边界电流表符合析锂保护条件。通过对边界电流的循环验证，可以得到较为准确的边界电流表。最终根据关联数据实时限制实际电流的大小。更为准确的边界电流表能够更好的对实际电流进行限制，进而解决脉冲电流过高而发生负极析锂的问题。
[0041]
在本发明的一些实施例中，关键数据包括电芯的第一剩余电量、电芯的第二剩余电量和电芯的第三剩余电量，其中，第一剩余电量小于第二剩余电量，第二剩余电量小于第
三剩余电量。不同剩余电量的电芯的电流不同。第一剩余电量至第三剩余电量作为电芯的主要使用区间，对主要使用电量区间的电芯进行脉冲循环析锂测试，能够较好的体现整车的需求。具体的，第一剩余电量为40％，第二剩余电量为60％，第三剩余电量为80％。40％至80％的剩余电量为电芯的主要使用区间，对这三种剩余电量的电芯进行测试，能够较好的体现整车的需求。
[0042]
在本发明的一些实施例中，插值处理方式为：至少应用线性函数、指数函数和幂函数中的一种。基于边界电流值使用插值公式可以获取较为准确的析锂边界电流表，更为准确的边界电流表能够更好的对实际电流进行限制，进而解决脉冲电流过高而发生负极析锂的问题。具体的，对电荷状态即电池的剩余电量使用线性函数进行插值处理，对温度使用指数函数进行插值处理，对脉冲持续时间使用幂函数进行插值处理，能够获得较为准确的边界电流表。
[0043]
参照图3，在温度维度，对-30℃至25℃之间的温度每隔5℃进行插值处理；在电荷状态的维度，对40％至90％之间的剩余电量，每隔10％进行插值处理。最终得到对应温度、剩余电量以及脉冲时间的电流推算值。电流推算值和关键数据点的实测值结合可以得到完整的析锂边界电流表。当然，在温度维度，也可以每隔10℃或者其他温度差值进行插值处理；在电荷状态的维度，也可以每隔其他百分比的剩余电量进行差值处理。只是间隔越小，得到的析锂边界电流表的精度越高；反之，越低。
[0044]
本发明的第二方面，提供了一种锂离子电池负极析锂保护系统，包括：至少一个存储器、至少一个处理器及至少一个程序指令，程序指令存储在存储器上并可在处理器上运行的程序指令，程序指令被处理器执行时，实现上述实施例中的锂离子电池负极析锂保护方法。
[0045]
本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有程序指令，程序指令用于执行上述实施例中的锂离子电池负极析锂保护方法。
[0046]
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
[0047]
下面参考图1至图3，以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的锂离子电池负极析锂保护方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。
[0048]
参照图1至图3，本发明的实施例提供了一种锂离子电池负极析锂保护方法，包括：获取电芯的应用边界数据，并根据应用边界数据获取电芯的多个关键数据，其中，关键数据包括温度值25℃、0℃、-30℃，还包括电荷状态即剩余电量百分比40％、60％、80％，还包括脉冲时序时间段2s、5s、10s、30s、60s和180s；基于多个关键数据，获取电芯的多种电流的脉冲循环析锂的测试数据；根据测试数据，获取析锂边界电流值，将析锂边界电流值和若干关键数据进行插值处理，使用插值的方式分别对电荷状态、温度及脉冲持续时间三个维度进行插值处理，获取完整的边界电流表；实时获取电芯在预设时间段2s、5s、10s、30s、60s和180s的累计电量，通过累计电量获取平均电流；将预设的析锂保护条件、边界电流值和边界电流表建立关联数据，根据关联数据实时限制实际电流的大小，其中，析锂保护条件为：实际电流小于第二时间段最大的脉冲电流；第一时间段的平均电流小于第二时间段最大的脉
冲电流；第二时间段的平均电流小于第三时间段最大的脉冲电流；第三时间段的平均电流小于第四时间段最大的脉冲电流；第四时间段的平均电流小于第五时间段最大的脉冲电流；第五时间段的平均电流小于第六时间段最大的脉冲电流；第六时间段的平均电流小于持续充电的最大电流；总时间的平均电流小于持续充电的最大电流。
[0049]
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其他实施例在所附权利要求的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0050]
程序指令指令包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或者某些中间形式等。存储介质包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，存储介质不包括电载波信号和电信信号。
[0051]
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
[0052]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0053]
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

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