三元锂离子动力电池安全控制方法、系统、介质及设备与流程

1.本发明涉及动力电池安全控制技术领域，特别涉及一种三元锂离子动力电池安全控制方法、系统、介质及设备。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.随着新能源车辆发展和电动化的不断深入，新能源车辆保有量逐年增加，各电芯厂和主机厂对动力电池能量密度更为看重，三元锂离子电池的出货量的比重不断增加。随着大量三元锂离子电池在新能源车辆上的投入使用，由三元锂离子动力电池的安全故障导致的安全事故问题不断增加，因此如何进行三元锂离子动力电池的安全控制和使用成为了亟需解决的问题。
4.发明人发现，现有方案大多通过车载bms管理系统对动力电池的健康状态进行监控，在动力电池不同的生命阶段一般使用相同的控制参数和策略，没有起到保护和缓解动力电池衰老和提高安全性的目的，没有基于电芯或者电池本身的安全特性进行电池安全控制。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种三元锂离子动力电池安全控制方法、系统、介质及设备，随着使用里程的增加(与电池循环过程相对应)，在新能源车辆全生命周期内分阶段控制电池充电电压上限，极大的提高了动力电池的安全性能。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明第一方面提供了一种三元锂离子动力电池安全控制方法。
8.一种三元锂离子动力电池安全控制方法，包括以下过程：
9.根据动力电池的循环周数对应的里程数，确定多个主充电平台区，相邻的主充电平台区之间有多个过渡用的子充电平台区，各主充电平台区与子充电平台区分别对应有充电电压上限设定值；
10.当里程数达到主充电平台区或者子充电平台区对应的里程数时，控制动力电池的充电上限电压等于或者小于对应的充电电压上限设定值。
11.作为本发明第一方面进一步的限定，动力电池一次完整的充电过程和放电过程为一次循环，假定动力电池刚投入运行时的充电电压上限为v1，则第一个主充电平台区对应的充电电压上限设定值为v1；
12.下一个主充电平台区对应的充电电压上限设定值小于之前的任一个主充电平台区的充电电压上限设定值。
13.作为本发明第一方面更进一步的限定，相邻的两个主充电平台区之间的各子充电平台区，按照里程数的增加，充电电压上限设定值呈阶梯下降且下降幅度相同。
14.作为本发明第一方面进一步的限定，当前充电电压上限为最后一个主充电平台区
对应的充电电压上限设定值时，控制动力电池的充电上限电压等于或者小于当前充电电压上限，直至动力电池退役。
15.作为本发明第一方面进一步的限定，获取动力电池不同循环周数对应的soh值，在动力电池的全生命周期内，用于动力电池管理的充电过程参量和放电过程参量均乘以对应循环周数的soh值作为更新值。
16.本发明第二方面提供了一种三元锂离子动力电池安全控制系统。
17.一种三元锂离子动力电池安全控制系统，包括：
18.充电平台区划分模块，被配置为：根据动力电池的循环周数对应的里程数，确定多个主充电平台区，相邻的主充电平台区之间有多个过渡用的子充电平台区，各主充电平台区与子充电平台区分别对应有充电电压上限设定值；
19.充电上限电压控制模块，被配置为：当里程数达到主充电平台区或者子充电平台区对应的里程数时，控制动力电池的充电上限电压等于或者小于对应的充电电压上限设定值。
20.作为本发明第二方面进一步的限定，动力电池一次完整的充电过程和放电过程为一次循环，假定动力电池刚投入运行时的充电电压上限为v1，则第一个主充电平台区对应的充电电压上限设定值为v1；
21.下一个主充电平台区对应的充电电压上限设定值小于之前的任一个主充电平台区的充电电压上限设定值。
22.作为本发明第二方面更进一步的限定，相邻的两个主充电平台区之间的各子充电平台区，按照里程数的增加，充电电压上限设定值呈阶梯下降且下降幅度相同。
23.作为本发明第二方面进一步的限定，当前充电电压上限为最后一个主充电平台区对应的充电电压上限设定值时，控制动力电池的充电上限电压等于或者小于当前充电电压上限，直至动力电池退役。
24.作为本发明第二方面进一步的限定，获取动力电池不同循环周数对应的soh值，在动力电池的全生命周期内，用于动力电池管理的充电过程参量和放电过程参量均乘以对应循环周数的soh值作为更新值。
25.本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的三元锂离子动力电池安全控制方法中的步骤。
26.本发明第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的三元锂离子动力电池安全控制方法中的步骤。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.1、本发明创新性的提出了一种三元锂离子动力电池安全控制方法、系统、介质及设备，随着使用里程的增加(与电池循环过程相对应)，在新能源车辆全生命周期内分阶段控制电池充电电压上限，极大的提高了动力电池的安全性能，大幅度减少或解决新能源车辆安全风险问题。
29.2、本发明创新性的提出了一种三元锂离子动力电池安全控制方法、系统、介质及设备，对三元锂离子动力电池全生命周期的快充电流和放电功率引入soh这一影响因子系数，随着电池不同的生命阶段和老化程度实时更新，以最大程度保障和优化三元锂离子动
力电池的寿命和安全使用。
30.本发明附加方面的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
31.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
32.图1为本发明实施例1提供的三元锂离子动力电池安全控制方法的流程示意图；
33.图2为本发明实施例1提供的三元锂离子动力电池充电电压上限阶梯下降示意图；
34.图3为本发明实施例2提供的三元锂离子动力电池安全控制系统的示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
36.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
37.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
38.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.实施例1：
40.如图1所示，本发明实施例1提供了一种三元锂离子动力电池安全控制方法，包括以下过程：
41.s101：根据动力电池的循环周数对应的里程数，确定多个主充电平台区，相邻的主充电平台区之间有多个过渡用的子充电平台区，各主充电平台区与子充电平台区分别对应有充电电压上限设定值；
42.s102：当里程数达到主充电平台区或者子充电平台区对应的里程数时，控制动力电池的充电上限电压等于或者小于对应的充电电压上限设定值。
43.具体的，s1中，包括：
44.通过电池循环周数(一次完整的充电过程和放电过程记为一次循环)的对应里程数，按照里程数分阶段划分形成多个主充电平台区，每个主充电平台区之间设置多个子充电平台区进行过渡，每个主充电平台区和子充电平台区都对应的设有充电上限电压设定值；
45.当达到每个平台区(主充电平台区或者子充电平台区)对应里程数时，控制充电上限电压与所在平台区对应的充电上限电压设定值相同，其中主充电平台区为8万公里或10万公里，子充电平台区控制里程在0.5万公里～1.5万公里，另外充电电压上限按照每10mv向下阶梯下降控制。
46.具体的，如图2所示，例如起始电压上限v1＝4.25v，以4.25v运行s1＝8万公里(第
一个主充电平台区)，然后降低10mv运行1.5万公里(子充电平台区)，然后以此类推，经过多个充电电压阶梯下降的子充电平台区(相邻的子充电平台区的充电上下电压差距10mv),一直到电压达到v2＝4.2v，里程达到s2＝14万公里；
47.然后充电上限电压保持4.2v运行8万公里(第二个主充电平台区)至s3＝22万公里；然后降低10mv运行1万公里(子充电平台区)，接下来以此类推，经过多个充电电压阶梯下降的子充电平台区(相邻的子充电平台区的充电上下电压差距10mv)，一直到电压达到v3＝4.15v，里程达到s4＝26万公里；
48.然后以4.15v运行10万公里(第三个主充电平台区)至s5＝36万公里，然后降低10mv运行1万公里(子充电平台区)，接下来以此类推，经过多个充电电压阶梯下降的子充电平台区(相邻的子充电平台区的充电上下电压差距10mv)，一直到电压达到v4＝4.10v，里程达到s6＝40万公里；
49.然后保持4.10v运行10万公里(第四个主充电平台区)至s7＝50万公里；然后降低10mv运行0.5万公里(子充电平台区)，接下来以此类推，经过多个充电电压阶梯下降的子充电平台区(相邻的子充电平台区的充电上下电压差距10mv)，一直到充电电压达到v5＝3.9v(第五个主充电平台区)；最后充电电压上限达到3.9v后保持不动直至三元锂离子电池退役。
50.本实施例中，从s1到s7的累计里程控制在40～50万公里区间，以保证三元锂离子电池的安全使用。
51.如表1所示，为三元锂离子电池的循环周数数据与三元电池的健康状态soh对应关系，通过bms电池管理系统控制策略进行控制，结合soh值在三元锂离子动力电池全生命周期内的充电过程和放电过程乘上soh值，随着电池的不同的生命阶段和老化过程实时更新以确保电池的安全，bms管理系统按照一次完整的充电过程和放电过程为一次完整的循环，通过每个循环周数对应的更新后的充放电参数进行电池管理。
52.表1：循环周数数据与三元电池的健康状态soh的对应关系。
53.循环数0188263300550650900125013501500soh10.9750.9650.960.930.9150.880.830.7850.7
54.实施例2：
55.如图3所示，本发明实施例2提供了一种三元锂离子动力电池安全控制系统，包括：
56.充电平台区划分模块，被配置为：根据动力电池的循环周数对应的里程数，确定多个主充电平台区，相邻的主充电平台区之间有多个过渡用的子充电平台区，各主充电平台区与子充电平台区分别对应有充电电压上限设定值；
57.充电上限电压控制模块，被配置为：当里程数达到主充电平台区或者子充电平台区对应的里程数时，控制动力电池的充电上限电压等于或者小于对应的充电电压上限设定值。
58.具体的，充电平台区划分模块中，包括如下细节功能：
59.通过电池循环周数(一次完整的充电过程和放电过程记为一次循环)的对应里程数，按照里程数分阶段划分形成多个主充电平台区，每个主充电平台区之间设置多个子充电平台区进行过渡，每个主充电平台区和子充电平台区都对应的设有充电上限电压设定值；
60.当达到每个平台区(主充电平台区或者子充电平台区)对应里程数时，控制充电上限电压与所在平台区对应的充电上限电压设定值相同，其中主充电平台区按照8万公里或10万公里，子充电平台区控制里程在0.5万公里～1.5万公里，另外充电电压上限按照每10mv向下阶梯下降控制。
61.记起始电压v1，运行8万或10万公里,然后充电电压上限下降10mv运行0.5～1.5万公里，然后依次类推一直到电压达到第二个大平台区v2，然后第二个大平台区保持运行8万或10万公里，然后充电电压上限降10mv运行0.5～1.5万公里，然后依次类推一直到电压达到第三个大平台区v3，最后充电电压达到v5保持电压上限不动直至退役，累计里程控制在40～50万公里区间。
62.本实施例中，还获取到三元锂离子电池的循环周数数据与三元电池的健康状态soh对应关系，通过bms电池管理系统控制策略进行控制，结合soh值在三元锂离子动力电池全生命周期内的充电过程和放电过程乘上soh值，随着电池的不同的生命阶段和老化过程实时更新以确保电池的安全，bms管理系统按照一次完整的充电过程和放电过程为一次完整的循环，通过每个循环周数对应的更新后的充放电参数进行电池管理。
63.本实施例通过对三元锂离子动力电池全生命周期快充电流和放电功率引入soh这一影响因子系数，随着电池的不同的生命阶段和老化程度实时更新，同时对三元锂离子动力电池充电电压上限按照里程累计进行降电压控制，以最大程度保障和优化了三元锂离子动力电池的寿命和安全使用，大幅度减少或解决了新能源汽车安全风险问题。
64.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种三元锂离子动力电池安全控制方法，其特征在于，包括以下过程：根据动力电池的循环周数对应的里程数，确定多个主充电平台区，相邻的主充电平台区之间有多个过渡用的子充电平台区，各主充电平台区与子充电平台区分别对应有充电电压上限设定值；当里程数达到主充电平台区或者子充电平台区对应的里程数时，控制动力电池的充电上限电压等于或者小于对应的充电电压上限设定值。2.如权利要求1所述的三元锂离子动力电池安全控制方法，其特征在于，动力电池一次完整的充电过程和放电过程为一次循环，假定动力电池刚投入运行时的充电电压上限为v1，则第一个主充电平台区对应的充电电压上限设定值为v1；下一个主充电平台区对应的充电电压上限设定值小于之前的任一个主充电平台区的充电电压上限设定值。3.如权利要求2所述的三元锂离子动力电池安全控制方法，其特征在于，相邻的两个主充电平台区之间的各子充电平台区，按照里程数的增加，充电电压上限设定值呈阶梯下降且下降幅度相同。4.如权利要求1所述的三元锂离子动力电池安全控制方法，其特征在于，当前充电电压上限为最后一个主充电平台区对应的充电电压上限设定值时，控制动力电池的充电上限电压等于或者小于当前充电电压上限，直至动力电池退役。5.如权利要求1-4任一项所述的三元锂离子动力电池安全控制方法，其特征在于，获取动力电池不同循环周数对应的soh值，在动力电池的全生命周期内，用于动力电池管理的充电过程参量和放电过程参量均乘以对应循环周数的soh值作为更新值。6.一种三元锂离子动力电池安全控制系统，其特征在于，包括：充电平台区划分模块，被配置为：根据动力电池的循环周数对应的里程数，确定多个主充电平台区，相邻的主充电平台区之间有多个过渡用的子充电平台区，各主充电平台区与子充电平台区分别对应有充电电压上限设定值；充电上限电压控制模块，被配置为：当里程数达到主充电平台区或者子充电平台区对应的里程数时，控制动力电池的充电上限电压等于或者小于对应的充电电压上限设定值。7.如权利要求6所述的三元锂离子动力电池安全控制系统，其特征在于，动力电池一次完整的充电过程和放电过程为一次循环，假定动力电池刚投入运行时的充电电压上限为v1，则第一个主充电平台区对应的充电电压上限设定值为v1；下一个主充电平台区对应的充电电压上限设定值小于之前的任一个主充电平台区的充电电压上限设定值。8.如权利要求7所述的三元锂离子动力电池安全控制系统，其特征在于，相邻的两个主充电平台区之间的各子充电平台区，按照里程数的增加，充电电压上限设定值呈阶梯下降且下降幅度相同。9.如权利要求6所述的三元锂离子动力电池安全控制系统，其特征在于，当前充电电压上限为最后一个主充电平台区对应的充电电压上限设定值时，控制动力电池的充电上限电压等于或者小于当前充电电压上限，直至动力电池退役。10.如权利要求6-9任一项所述的三元锂离子动力电池安全控制方法，其特征在于，获取动力电池不同循环周数对应的soh值，在动力电池的全生命周期内，用于动力电池
管理的充电过程参量和放电过程参量均乘以对应循环周数的soh值作为更新值。11.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的三元锂离子动力电池安全控制方法中的步骤。12.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5任一项所述的三元锂离子动力电池安全控制方法中的步骤。

技术总结
本发明提供了一种三元锂离子动力电池安全控制方法及系统，属于动力电池安全控制技术领域。所述方法，包括：根据动力电池的循环周数对应的里程数，确定多个主充电平台区，相邻的主充电平台区之间有多个过渡用的子充电平台区，各主充电平台区与子充电平台区分别对应有充电电压上限设定值；当里程数达到主充电平台区或者子充电平台区对应的里程数时，控制动力电池的充电上限电压等于或者小于对应的充电电压上限设定值。本发明在新能源车辆全生命周期内分阶段控制电池充电电压上限，极大的提高了动力电池的安全性能。了动力电池的安全性能。了动力电池的安全性能。


技术研发人员：胡程程 袁中 张伟 张慧 郝思越 彭兴逸
受保护的技术使用者：奇瑞新能源汽车股份有限公司
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/9/20