一种锂离子电池充电析锂的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池充电析锂的检测方法，获取动力电池系统的充电工况数据；对充电数据进行筛选，选择充电工况中既包括恒流充电阶段又包括恒压充电阶段的充电数据；将获得的充电数据按充电阶段拆分为恒流充电段和恒压充电段；获取步骤三中两个阶段的电芯电压，对电压进行差分处理，分别得到恒流充电段和恒压充电段的电压变化率；对步骤四中得到的恒流充电段和恒压充电段的电压变化率进行离群检测，根据检测结果判断电芯是否析锂。本发明专利技术利用整车充电工况数据进行析锂检测，而不需要充电后长时间静置工况，节省时间，更符合整车实际工况；利用充电段数据进行析锂检测，检测本次充电是否发生析锂，更具有实时性，有助于及时调整充电策略。于及时调整充电策略。于及时调整充电策略。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池充电析锂的检测方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，特别是涉及一种锂离子电池充电析锂的检测方法。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长等优点，在电动汽车中得到了广泛的应用。然而，在电池循环过程中，电池内部发生的一些不良反应会严重影响电池的循环寿命及安全性能。其中，负极析锂反应是引起电池老化最重要的因素之一。负极析锂反应发生在电池的充电过程中，指的是来自正极的锂离子在负极表面被还原成锂金属，并沉积在负极表面。而这部分沉积的锂金属大部分无法嵌入负极层间，也无法回嵌至正极，因此无法参与正常的锂离子脱嵌反应，导致电池容量衰减。此外，随着循环的进行，锂枝晶不断生长，最终会刺穿隔膜造成电池短路，引发电池安全问题。因此，了解锂离子电池的析锂机制，对锂离子电池进行析锂反应的评估与检测，是保证锂离子电池安全可靠运行的措施之一。
[0003]目前析锂检测的方法主要可分为在线检测、离线检测、挑选法、定性定量检测法。定量检测方法均需对电池进行拆解操作，耗时费力且成本高，此方法只适用于实验研究对整车工况完全不适用。定性分析，如弛豫电压微分曲线法，放电差分电压曲线法，交流阻抗法等根据电池性能表现曲线进行数据分析，进而判断析锂情况。弛豫电压微分曲线法需要快充后静置工况，且静置时间需要很长时间。放电差分法则需要整车持续小电流放电，但是实际驾驶时持续小电流工况很少，因为放电工况各不相同，所以此算法很难应用。交流阻抗法目前主要基于实验数据进行研究，基于实车工况很难获得相关参数，此方法在整车析锂检测上暂无应用。
[0004]以上等析锂检测方法中均存在不足之处，电池发生析锂时，析锂具有分布不均匀性、含量微小等特点。锂析出与重新嵌入可以被看作是负极表面的两个电化学副反应，如附图9所示，阶段I中负极过电势始终保持在0V以上，此时负极表面只发生主反应，即锂离子嵌入石墨的反应，没有锂离子析出；阶段II中负极过电势低于0V时，负极表面开始发生析锂负反应，此时析锂电芯与未析锂电芯相比电压变化速率慢；阶段III在恒压充电阶段，负极过电势逐渐回升到0V以上，在这个阶段析出锂部分回嵌到负极，此时析锂电芯与未析锂电芯相比电压变化速率快；阶段IV：在此阶段，可逆锂已经全部溶解，负极表面不再进行电化学反应，电池内部的锂离子在扩散过程的作用下逐渐达到平衡状态。本方案通过将整车充电数据拆分为恒流充电段和恒压充电段两种充电曲线进行电压特性分析，充分考虑锂析出和重嵌入的电化学原理，然后利用离群算法进行检测，得到析锂电芯编号，计算结果可靠。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种锂离子电池充电析锂的检测方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种锂离子电池充电析锂的检测方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：获取动力电池系统的充电工况数据；
[0009]步骤二：对充电数据进行筛选，选择充电工况中既包括恒流充电阶段又包括恒压充电阶段的充电数据；
[0010]步骤三：将获得的充电数据按充电阶段拆分为恒流充电段和恒压充电段；
[0011]步骤四：获取步骤三中两个阶段的电芯电压，对电压进行差分处理，分别得到恒流充电段和恒压充电段的电压变化率；
[0012]步骤五：对步骤四中得到的恒流充电段和恒压充电段的电压变化率进行离群检测，根据检测结果判断电芯是否析锂。
[0013]其中，电池为锂离子电池，锂离子电池包括磷酸铁锂电池、三元电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池。
[0014]其中，步骤一中动力电池系统的充电工况数据取自于云端或本地BMS。
[0015]其中，步骤四中恒流段和恒压段电压数据差分处理前，对数据进行预处理；预处理为排序、均值插补、同类均值插补、建模预测、均值滤波中的一种或多种。
[0016]其中，步骤四中恒流段和恒压段电压数据差分处理前，根据数据采集周期对数据进行重采样。
[0017]其中，步骤五中离群检测方法为奈尔检验法、拉依达法、4d检验法、四分位法、3sigma中的一种或多种。
[0018]本专利技术的优点如下：
[0019]1、利用整车充电工况数据进行析锂检测，而不需要充电后长时间静置工况，节省时间，更符合整车实际工况；利用充电段数据进行析锂检测，检测本次充电是否发生析锂，更具有实时性，有助于及时调整充电策略，保护电芯；
[0020]2、将整车充电数据进行拆分得到恒流段充电数据和恒压段充电数据，利用差分法计算两个段的电压变化率，充分考虑电芯析锂及锂回嵌机理，符合电化学规律，利用离群算法对电压变化率进行离群分析，找到异常电芯即为析锂电芯。
附图说明
[0021]图1是本专利技术所述一种锂离子电池充电析锂的检测方法的流程图；
[0022]图2是本专利技术的一种锂离子电池充电析锂的检测方法的实施例中恒流充电段和恒压充电段充电工况示意图；
[0023]图3是本专利技术的一种锂离子电池充电析锂的检测方法的实施例中恒流充电阶段数据示意图；
[0024]图4是本专利技术的一种锂离子电池充电析锂的检测方法的实施例中恒压充电阶段数据示意图；
[0025]图5是本专利技术的一种锂离子电池充电析锂的检测方法的实施例中恒流充电段电压变化率示意图；
[0026]图6是本专利技术的一种锂离子电池充电析锂的检测方法的实施例中恒压充电段电压变化率示意图；
[0027]图7是本专利技术的一种锂离子电池充电析锂的检测方法的实施例中恒流充电段离群检测结果示意图；
[0028]图8是本专利技术的一种锂离子电池充电析锂的检测方法的实施例中恒压充电段离群检测结果示意图；
[0029]图9是充电过程负极过电势和析锂产物变化示意图。
具体实施方式
[0030]以下通过具体实施例来进一步说明本专利技术，以下实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受下述实施例的限制。该领域的技术熟练人员根据上述苯
技术实现思路
对本专利技术做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术保护范围。
[0031]在实施例中，如图1所示：
[0032]步骤一：获取动力电池充电工况数据，然后筛选充电过程中包括恒流充电段和恒压充电段两阶段的充电工况数据，如图2所示；
[0033]步骤二：实施例中判断进入恒压充电段电压阈值为4.142V，拆分得到恒流充电段数据如图3和恒压充电段数据如图4；
[0034]步骤三：对数据中的缺少值利用上一时刻和下一时刻的均值进行补充；数据采样周期为30S，间隔满足计算要求，即相邻电压几乎没有相等值得情况，所以电压取样间隔未做处理。
[0035]步骤四：对取出来的恒流充电段电压和恒压充电段电压进行差分处理，即得到相同时间内每颗电芯的电压变化率，如图5和图6所示；
[0036]步骤五：对恒流充电段电压变化率利用四分位数对电池包所有电芯进行下离群检测，对恒压充电段电压变化率上离群检测；按如下公式带入计算，得到每次差分检测结果，如图7和图8所示；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池充电析锂的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：获取动力电池系统的充电工况数据；步骤二：对充电数据进行筛选，选择充电工况中既包括恒流充电阶段又包括恒压充电阶段的充电数据；步骤三：将获得的充电数据按充电阶段拆分为恒流充电段和恒压充电段；步骤四：获取步骤三中两个阶段的电芯电压，对电压进行差分处理，分别得到恒流充电段和恒压充电段的电压变化率；步骤五：对步骤四中得到的恒流充电段和恒压充电段的电压变化率进行离群检测，根据检测结果判断电芯是否析锂。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池充电析锂的检测方法，其特征在于：所述的电池为锂离子电池，锂离子电池包括磷酸铁锂电池、三元电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池。3.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明远，刘金海，褚政宇，
申请(专利权)人：北京昇科能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：