动力电池的性能确定方法及装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及动力电池的安全诊断领域，特别涉及一种动力电池的性能确定方法及装置、电子设备及存储介质。

背景技术

锂电池事故是热力学与电化学过程综合作用的结果：当锂电池整体释放热量的速率高于散热速率时，锂电池的温度会随着热量的积累而升高；高温会提升锂电池内部材料的化学活性，加速化学反应速率或者引入新的副反应，继续释放更多的热量，形成恶性循环。持续的温升会导致锂电池内部材料熔化或者分解，严重时还会引发锂电池内短路、热失控等恶性故障。

锂电池内部故障大多是由于锂电池在使用过程中不规范所导致，各类的滥用现象极大地增加了锂电池事故的机率。其中，充电过程的不规范，例如过充、高温、低温、高倍率等充电工况下导致的电动汽车起火事件频繁发生。

目前，针对锂电池过充故障研究主要采用较高倍率和较深过充程度的滥用实验，这样的实验可以在较短时间内导致测试电池大规模负极析锂和温升，迅速进入内短路和热失控故障，有利于评估电池的安全特性，但不利于观测故障发生到发展为失效整个过程的外部特征变化。然而，实际情况中的倍率较低、过充程度较浅，负极析锂等现象并不足以引发突然故障，但是仍会导致电解液溶剂共嵌入、粘合剂分解等事件，导致负极石墨出现剥落。随着循环的进行和负极活性物质的持续损失，负极析锂现象加剧，负极脱锂活性物质损失，存在发生短期故障的风险。因此，现有的较高倍率和较深过充程度的实验无法评估实际情况中锂电池的安全特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中无法评估实际情况中锂电池安全特性的缺陷，提供一种动力电池的性能确定方法及装置、电子设备及存储介质。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明的第一方面提供一种动力电池的性能确定方法，包括以下步骤：

获取动力电池在至少两次充电过程中的历史数据；

根据一次充电过程中的历史数据确定所述充电过程对应的dQ/dV曲线和直流内阻；

计算任意两次充电过程中的内阻容量相对变化率；其中，所述内阻容量相对变化率根据第一直流内阻和第二直流内阻之差以及第一dQ/dV曲线的目标峰值和第二dQ/dV曲线的目标峰值之差确定，第一直流内阻和第一dQ/dV曲线对应其中一次充电过程，第二直流内阻和第二dQ/dV曲线对应另外一次充电过程，两个目标峰值对应的两个峰用于表征相同的电化学反应；

根据所述内阻容量相对变化率以及与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围确定所述动力电池的性能。

可选地，所述根据所述内阻容量相对变化率以及与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围确定所述动力电池的性能的步骤具体包括：

判断所述内阻容量相对变化率是否落入与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内；

若是，则确定所述动力电池的性能异常，和/或，确定所述动力电池存在与所述故障类型对应的故障；

若否，则确定所述动力电池的性能正常。

可选地，所述性能确定方法还包括以下步骤：

若所述内阻容量相对变化率落入与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内，则输出提示信息；

其中，所述提示信息用于表征所述动力电池的性能异常和/或所述动力电池存在与所述故障类型对应的故障。

可选地，所述计算任意两次充电过程中的内阻容量相对变化率的步骤具体包括：

根据所述两次充电过程中的起始电量确定第一dQ/dV曲线的目标峰值和第二dQ/dV曲线的目标峰值。

本发明的第二方面提供一种动力电池的性能确定装置，包括：

数据获取模块，用于获取动力电池在至少两次充电过程中的历史数据；

第一确定模块，用于根据一次充电过程中的历史数据确定所述充电过程对应的dQ/dV曲线和直流内阻；

变化率计算模块，用于计算任意两次充电过程中的内阻容量相对变化率；其中，所述内阻容量相对变化率根据第一直流内阻和第二直流内阻之差以及第一dQ/dV曲线的目标峰值和第二dQ/dV曲线的目标峰值之差确定，第一直流内阻和第一dQ/dV曲线对应其中一次充电过程，第二直流内阻和第二dQ/dV曲线对应另外一次充电过程，两个目标峰值对应的两个峰用于表征相同的电化学反应；

第二确定模块，用于根据所述内阻容量相对变化率以及与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围确定所述动力电池的性能。

可选地，所述第二确定模块具体用于判断所述内阻容量相对变化率是否落入与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内，并在是的情况下确定所述动力电池的性能异常，和/或，确定所述动力电池存在与所述故障类型对应的故障；以及在否的情况下确定所述动力电池的性能正常。

可选地，所述性能确定装置还包括信息提示模块，用于在所述内阻容量相对变化率落入与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内的情况下输出提示信息；

其中，所述提示信息用于表征所述动力电池的性能异常和/或所述动力电池存在与所述故障类型对应的故障。

可选地，所述变化率计算模块还用于根据所述两次充电过程中的起始电量确定第一dQ/dV曲线的目标峰值和第二dQ/dV曲线的目标峰值。

本发明的第三方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的动力电池的性能确定方法。

本发明的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的动力电池的性能确定方法。

在符合本领域常识的基础上，上述各可选条件可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：根据动力电池在至少两次充电过程中的历史数据，确定充电过程对应的dQ/dV曲线和直流内阻，并根据任意两次充电过程对应的dQ/dV曲线的目标峰值和直流内阻计算动力电池的内阻容量相对变化率，进而根据所述内阻容量相对变化率是否落入与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围确定所述动力电池的性能。结合动力电池在两次充电过程中dQ/dV曲线的目标峰值和直流内阻的变化可以有效地确定动力电池的性能是否异常。

附图说明

图1为本发明实施例提供的动力电池正常老化的增量容量曲线示意图。

图2为本发明实施例提供的动力电池过充老化的增量容量曲线示意图。

图3为本发明实施例1提供的一种动力电池的性能确定方法的流程图。

图4为本发明实施例1提供的另一种动力电池的性能确定方法的流程图。

图5为本发明实施例1提供的一种动力电池的性能确定装置的结构示意图。

图6为本发明实施例2提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

动力电池在不同的老化机制下会有不同的表现，以锂电池为例，主要表现包括脱锂负极活性物质的损失(LAMdene)、循环锂的损失(LLI)、锂化负极活性物质损失(LAMline)、直流内阻上升等。

经研究发现，不同老化机制下dQ/dV曲线的各个波峰会有不同的变化，有的波峰下降，有的波峰上升，还有的波峰平移。其中，dQ/dV曲线可以称为增量容量曲线，也可以称为微分容量曲线，用于计算恒定的电压间隔内电池容量变化，所测的前后两个容量差与所对应的电压差的比。

图1用于示出动力电池正常老化的增量容量曲线，图2用于示出动力电池过充老化的增量容量曲线。如图1和2所示，过充老化会导致dQ/dV曲线的波峰①Ⅱ上升，波峰②Ⅱ下降。

基于此，本实施例结合动力电池在两次充电过程中dQ/dV曲线的目标峰值和直流内阻的变化共同确定动力电池的性能是否异常。

实施例1

图3为本实施例提供的一种动力电池的性能确定方法的流程示意图，该动力电池的性能确定方法可以由动力电池的性能确定装置执行，该动力电池的性能确定装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，该动力电池的性能确定装置可以为电子设备的部分或全部。其中，本实施例中的电子设备可以为个人计算机(Personal Computer，PC)，例如台式机、一体机、笔记本电脑、平板电脑等，还可以为手机、可穿戴设备、掌上电脑(Personal DigitalAssistant，PDA)等终端设备。下面以电子设备为执行主体介绍本实施例提供的动力电池的性能确定方法。

如图3所示，本实施例提供的动力电池的性能确定方法可以包括以下步骤S1～S4：

步骤S1、获取动力电池在至少两次充电过程中的历史数据。

其中，所述动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车等提供动力的蓄电池，具体可以为锂电池、镍氢电池等。

在具体实施中，充电过程中的历史数据可以包括动力电池的电压U

步骤S2、根据一次充电过程中的历史数据确定所述充电过程对应的dQ/dV曲线和直流内阻。

具体地，可以采用以下公式计算dQ/dV值，根据若干dQ/dV值可以得到dQ/dV曲线：

其中，Δt＝T

在具体实施中，可以采用充电脉冲的方式提取直流内阻。具体地，在动力电池的每次历史充电过程中，当电量达到Q1时，先静置一段时间，然后使用脉冲电流充电一段时间，再静置一段时间。其中，Q1可以根据实际情况进行设置，例如可以设置为90％、95％等。为了提高提取直流内阻的准确性，静置的时间段可以根据电化学极化持续的时间进行设置，例如可以设置为静置5分钟或者10分钟。充电的时间段也可以根据实际情况进行设置，例如可以设置为充电10秒钟。脉冲电流的值可以根据动力电池的最高允许电流I

具体地，可以采用以下公式计算第n次充电过程中动力电池的直流内阻R

其中，ΔU为第n次充电过程中脉冲瞬间的电压升，也即使用脉冲电流充电后相较于使用脉冲电流充电前的电压差。

步骤S3、计算任意两次充电过程中的内阻容量相对变化率。

其中，所述内阻容量相对变化率根据第一直流内阻和第二直流内阻之差以及第一dQ/dV曲线的目标峰值和第二dQ/dV曲线的目标峰值之差确定，第一直流内阻和第一dQ/dV曲线对应其中一次充电过程，第二直流内阻和第二dQ/dV曲线对应另外一次充电过程，两个目标峰值对应的两个峰用于表征相同的电化学反应。

在具体实施中，所述内阻容量相对变化率可以为第一直流内阻和第二直流内阻之差与第一dQ/dV曲线的目标峰值和第二dQ/dV曲线的目标峰值之差的比值，还可以为第一dQ/dV曲线的目标峰值和第二dQ/dV曲线的目标峰值之差与第一直流内阻和第二直流内阻之差的比值。

dQ/dV曲线可以有多个峰，每个峰代表一个电化学反应。若动力电池在充电过程中的起始电量不同，则dQ/dV曲线中峰的数量可能不同。在步骤S3可选的一种实施方式中，根据所述两次充电过程中的起始电量确定第一dQ/dV曲线的目标峰值和第二dQ/dV曲线的目标峰值。

在具体实施中，若两次充电过程中的起始电量均小于预设电量，则根据预设电量确定对应的峰，并将所述峰的峰值作为目标峰值。例如，若两次充电过程中的起始电量均小于30％，则将第一dQ/dV曲线的第三个峰值作为第一dQ/dV曲线的目标峰值，以及将第二dQ/dV曲线的第三个峰值作为第二dQ/dV曲线的目标峰值。

在一个具体的例子中，动力电池第n次充电过程对应的dQ/dV曲线的第三个峰值为M

步骤S4、根据所述内阻容量相对变化率以及与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围确定所述动力电池的性能。

其中，不同的故障类型对应不同的内阻容量相对变化率范围。在具体实施中，所述故障类型可以包括过充、高温、低温、高倍率等。

可以选取与所述动力电池的类型相同且与所述动力电池的额定容量相同的锂电池组进行对照实验，包括过充老化、高温老化、低温老化、高倍率老化等单变量实验。其中，每个单变量实验对应一种故障类型，针对每个单变量实验，获取锂电池组在充电过程中的历史数据，并执行上述步骤S2和S3，计算得到多个内阻容量相对变化率，根据内阻容量相对变化率的最大值和最小值得到内阻容量相对变化率范围。

需要说明的是，可以通过GBT 27930《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》获取动力电池的电池信息，例如电池类型BatteryType、额定容量Crate、最高单体电压V

在可选的一种实施方式中，如图4所示，步骤S4具体包括以下步骤S41～S43：

步骤S41、判断所述内阻容量相对变化率是否落入与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内，若是，则执行步骤S42，若否，则执行步骤S43。

其中，若所述内阻容量相对变化率小于等于与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围的最大值，且大于等于与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围的最小值，则判断所述内阻容量相对变化率落入与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内。若所述内阻容量相对变化率大于与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围的最大值，或者小于与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围的最小值，则判断所述内阻容量相对变化率未落入与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内。

在步骤S41的具体实施中，针对每种故障类型，均判断所述内阻容量相对变化率是否落入与所述故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内。若所述内阻容量相对变化率落入与任一故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内，则执行步骤S42，若所述内阻容量相对变化率均未落入与所有故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内，则执行步骤S43。

步骤S42、确定所述动力电池的性能异常。

在步骤S42的具体实施中，可以进一步确定所述动力电池存在与所述故障类型对应的故障。例如确定动力电池存在过充、高温等工况。

在步骤S42的具体实施中，还可以进一步输出提示信息。其中，所述提示信息用于表征所述动力电池的性能异常和/或所述动力电池存在与所述故障类型对应的故障，达到对用户进行预警的目的。其中，所述提示信息具体可以为声音、灯光、震动、语音等。

步骤S43、确定所述动力电池的性能正常。

在一个具体的例子中，高温对应的内阻容量相对变化率范围为：1.13～5.29，过充对应的内阻容量相对变化率范围为：6.05～43.37。若计算得到的动力电池的内阻容量相对变化率为3.52，则确定所述动力电池存在高温故障。

本实施例根据动力电池在至少两次充电过程中的历史数据，确定充电过程对应的dQ/dV曲线和直流内阻，并根据任意两次充电过程对应的dQ/dV曲线的目标峰值和直流内阻计算动力电池的内阻容量相对变化率，进而根据所述内阻容量相对变化率是否落入与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围确定所述动力电池的性能。结合动力电池在两次充电过程中dQ/dV曲线的目标峰值和直流内阻的变化可以有效地确定动力电池的性能是否异常。

如图5所示，本实施例还提供一种动力电池的性能确定装置80，包括数据获取模块81、第一确定模块82、变化率计算模块83以及第二确定模块84。

数据获取模块用于获取动力电池在至少两次充电过程中的历史数据。第一确定模块用于根据一次充电过程中的历史数据确定所述充电过程对应的dQ/dV曲线和直流内阻。变化率计算模块用于计算任意两次充电过程中的内阻容量相对变化率。其中，所述内阻容量相对变化率根据第一直流内阻和第二直流内阻之差以及第一dQ/dV曲线的目标峰值和第二dQ/dV曲线的目标峰值之差确定，第一直流内阻和第一dQ/dV曲线对应其中一次充电过程，第二直流内阻和第二dQ/dV曲线对应另外一次充电过程，两个目标峰值对应的两个峰用于表征相同的电化学反应。第二确定模块用于根据所述内阻容量相对变化率以及与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围确定所述动力电池的性能。

在可选的一种实施方式中，所述第二确定模块具体用于判断所述内阻容量相对变化率是否落入与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内，并在是的情况下确定所述动力电池的性能异常，和/或，确定所述动力电池存在与所述故障类型对应的故障；以及在否的情况下确定所述动力电池的性能正常。

在可选的一种实施方式中，所述性能确定装置还包括信息提示模块，用于在所述内阻容量相对变化率落入与故障类型对应的内阻容量相对变化率范围内的情况下输出提示信息。其中，所述提示信息用于表征所述动力电池的性能异常和/或所述动力电池存在与所述故障类型对应的故障。

在可选的一种实施方式中，所述变化率计算模块还用于根据所述两次充电过程中的起始电量确定第一dQ/dV曲线的目标峰值和第二dQ/dV曲线的目标峰值。

需要说明的是，本实施例中的动力电池的性能确定装置具体可以是单独的芯片、芯片模组或电子设备，也可以是集成于电子设备内的芯片或者芯片模组。

关于本实施例中描述的动力电池的性能确定装置包含的各个模块/单元，其可以是软件模块/单元，也可以是硬件模块/单元，或者也可以部分是软件模块/单元，部分是硬件模块/单元。

实施例2

图6为本实施例提供的一种电子设备的结构示意图。所述电子设备包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器。其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器运行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行实施例1的动力电池的性能确定方法。本实施例提供的电子设备可以为个人计算机，例如台式机、一体机、笔记本电脑、平板电脑等，还可以为手机、可穿戴设备、掌上电脑等终端设备。图6显示的电子设备3仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

电子设备3的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器4、上述至少一个存储器5、连接不同系统组件(包括存储器5和处理器4)的总线6。

总线6包括数据总线、地址总线和控制总线。

存储器5可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)51和/或高速缓存存储器52，还可以进一步包括只读存储器(ROM)53。

存储器5还可以包括具有一组(至少一个)程序模块54的程序/实用工具55，这样的程序模块54包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

处理器4通过运行存储在存储器5中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如上述实施例1的动力电池的性能确定方法。

电子设备3也可以与一个或多个外部设备7(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口8进行。并且，电子设备3还可以通过网络适配器9与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图6所示，网络适配器9通过总线6与电子设备3的其它模块通信。应当明白，尽管图6中未示出，可以结合电子设备3使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。

实施例3

本实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1的动力电池的性能确定方法。

其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。

在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在电子设备上运行时，所述程序代码用于使所述电子设备执行实现实施例1的动力电池的性能确定方法。

其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，所述程序代码可以完全地在电子设备上执行、部分地在电子设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在电子设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。