CN114487886B - 一种电芯胀气检测方法、装置、电池管理系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请具体涉及一种电芯胀气检测方法、装置、电池管理系统及电子设备，属于电池技术领域。该电芯胀气检测方法，包括：当电芯所处温度在预设温度范围内时，获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值；基于获取到的Rcp值和预设规则检测所述电芯的胀气情况。通过对电芯在使用过程中的消极化内阻（消除浓差极化的直流内阻）Rcp值进行检测，并以此来检测电芯的胀气情况，从而无需额外增加传感器，就能实现对电芯胀气情况的在线检测，由于不需要额外增加传感器，进而也不需要对设备的电池仓进行针对性设计以容纳胀气检测所需的硬件。同时，在检测时，获取的是电芯的消极化内阻，以此来消除浓差极化的影响，从而可以提高检测结果的准确性。

Description

一种电芯胀气检测方法、装置、电池管理系统及电子设备

技术领域

本申请属于电池技术领域，具体涉及一种电芯胀气检测方法、装置、电池管理系统及电子设备。

背景技术

胀气是电芯常见的一种失效模式，电芯胀气会导致电芯的电性能大幅下降，极大地降低了电芯的理论周期寿命，因此需要对电芯在使用过程中的胀气状态进行监控。

当前电芯胀气在线监控方案，主要是通过在电芯表面增加形变传感器或压力传感器，通过物理传感器的信号反馈电芯胀气情况。但该方案需要额外增加硬件，一方面增加了硬件成本，另一方面需要对设备的电池仓进行针对性设计以容纳胀气检测所需的硬件。而对于消费类产品，如手机、电脑等，由于体积紧凑，电池仓的预留空间有限，一般无法使用上述的使用物理传感器的监控方案。

发明内容

鉴于此，本申请的目的在于提供一种电芯胀气检测方法、装置、电池管理系统及电子设备，以改善现有电芯胀气在线监控方案所存在的除需要增加硬件成本外，还需要对设备的电池仓进行针对性设计以容纳胀气检测所需的硬件的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种电芯胀气检测方法，包括：当电芯所处温度在预设温度范围内时，获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值；基于获取到的Rcp值和预设规则检测所述电芯的胀气情况。

本申请实施例中，发明人在研究本申请时发现电芯在发生胀气时，电芯界面间因气体的存在而影响离子移动和电荷转移过程，使电芯的直流内阻增大，从而可以通过检测电芯在使用过程中因胀气引起的直流内阻增长来检测电芯的胀气情况，因此，本申请中，通过对电芯在使用过程中的消极化内阻（消除浓差极化的直流内阻）Rcp值进行检测，并以此来检测电芯的胀气情况，从而无需额外增加传感器，就能实现对电芯胀气情况的在线检测，由于不需要额外增加传感器，进而也不需要对设备的电池仓进行针对性设计以容纳胀气检测所需的硬件。同时，在检测时，获取的是电芯的消极化内阻，以此来消除浓差极化的影响，从而可以提高检测结果的准确性。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述预设规则包括IMR单值控制图，所述IMR单值控制图上的每个单值表征一个Rcp值；基于获取到的Rcp值和预设规则检测所述电芯的胀气情况，包括：将所述获取到的Rcp值与所述IMR单值控制图中的UCL值进行比较来检测所述电芯的胀气情况；其中，若所述获取到的Rcp值不小于所述IMR单值控制图中的UCL值，则表征所述电芯已出现胀气。

本申请实施例中，通过将获取到的Rcp值与IMR单值控制图中的UCL值进行比较，从而可以快速检测电芯的胀气情况。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，若所述获取到的Rcp值小于所述IMR单值控制图中的UCL值时，所述方法还包括：基于所述获取到的Rcp值更新所述IMR单值控制图。

本申请实施例中，若获取到的Rcp值小于IMR单值控制图中的UCL值时，基于获取到的Rcp值更新IMR单值控制图，从而可根据电芯个体的Rcp值，自适应地调整其胀气报警的阈值（即UCL），避免电芯个体差异引起的报警误判。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述预设规则包括表征电芯的Rcp值和胀气系数的对应关系的第一曲线；基于获取到的Rcp值和预设规则检测所述电芯的胀气情况，包括：基于所述第一曲线，查找所述获取到的Rcp值对应的胀气系数；将所述Rcp值对应的胀气系数与预设阈值进行比较来检测所述电芯的胀气情况；其中，若所述Rcp值对应的胀气系数大于所述预设阈值，则表征所述电芯已出现胀气。

本申请实施例中，基于表征电芯的Rcp值和胀气系数的对应关系的第一曲线，来查找获取到的Rcp值对应的胀气系数，并以此来检测电芯的胀气情况，从而可以快速实现对电芯胀气情况的检测。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，在基于所述第一曲线，查找所述获取到的Rcp值对应的胀气系数之前，所述方法还包括：每当周期性对指定电芯进行电流刺激的次数到达指定周期数时，获取所述指定电芯的胀气系数以及获取所述指定电芯在特定SOC时的Rcp值；其中，每次获取Rcp值时所述指定电芯的SOC一致；基于获取到的多个指定周期数对应的Rcp值，得到表征周期数和Rcp值的对应关系的第二曲线；基于获取到的多个指定周期数对应的胀气系数，得到表征周期数和胀气系数的对应关系的第三曲线；对所述第二曲线和所述第三曲线进行相关性处理，得到所述第一曲线。

本申请实施例中，通过对指定电芯进行电流刺激来使电芯发生胀气，并获取指定电芯的胀气系数以及Rcp值，并以此得到表征电芯的Rcp值和胀气系数的对应关系的第一曲线，从而使得后续在应用时，基于该第一曲线，来查找获取到Rcp值对应的胀气系数，便可实现对电芯胀气情况的检测，十分的便捷；同时，每次获取电芯的消极化内阻Rcp值时，都是在同一个SOC时获取，例如，都是在指定电芯的50%SOC时获取，这样可以避免每次获取Rcp值时的SOC不同所带来的误差，提高准确性。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，周期性对指定电芯进行电流刺激的步骤，包括：周期性对所述指定电芯进行充放电，其中，每次对所述指定电芯进行充放电，包括：以第一阈值的电流将所述指定电芯充电到第一指定SOC；在静置第一指定时长后，以第二阈值的电流将所述指定电芯放电到第二指定SOC，所述第一指定SOC大于所述第二指定SOC。

本申请实施例中，通过周期性对指定电芯进行充放电，以此来对电芯进行刺激，从而能快速使指定电芯发生胀气，以便于获取指定电芯的胀气系数以及Rcp值，并以此得到表征电芯的Rcp值和胀气系数的对应关系的第一曲线。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述第一阈值大于所述第二阈值。

本申请实施例中，通过快充慢放的方式来真实模拟电池的实际使用场景，以此可以提高检测的准确性。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，获取所述电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值，包括：以第三阈值的电流将所述电芯放电到特定SOC；在静置第二指定时长后，以第四阈值的电流对所述电芯放电预设时长；分别获取所述预设时长后的第一时刻和第二时刻的所述电芯的电压；基于所述第一时刻的电压、所述第二时刻的电压和所述第四阈值的电流，得到所述电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值。

本申请实施例中，采用上述方式来获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值，能尽可能的消除浓差极化的影响，从而使得检测结果更准确。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述特定SOC为电芯的剩余电量的40%~90%中的任一数值。

本申请实施例中，由于在 40%~90%SOC区间，电池的直流内阻DCR相对于SOC的变化曲线为浴盆曲线，相对于低SOC和高SOC的DCR来说不敏感，波动较小（几乎无波动），而此时DCR与胀气系数（Swelling）的线性相关性好，因此通过获取电芯在 40%~90%SOC时的消极化内阻Rcp值来检测电芯的胀气情况，可以提高检测的准确性。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电芯胀气检测装置，包括：获取模块和检测模块；获取模块，用于当电芯所处温度在预设温度范围内时，获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值；检测模块，用于基于获取到的Rcp值和预设规则检测所述电芯的胀气情况。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电池管理系统，与电池连接，所述电池包含至少一个电芯，所述电池管理系统用于执行如上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的电芯胀气检测方法。

第四方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：本体、电池管理系统和与所述电池管理系统连接的电池，所述电池包含至少一个电芯；所述电池用于为所述本体供电；所述电池管理系统用于执行如上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的电芯胀气检测方法。

第五方面，本申请实施例还提供了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运行时，执行上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的电芯胀气检测方法。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本申请的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1示出了本申请实施例提供的一种电芯胀气检测方法的流程示意图。

图2示出了本申请实施例提供的一种基于前5次获取到的Rcp值所生成的IMR控制图的示意图。

图3示出了本申请实施例提供的一种基于前6次获取到的Rcp值所生成的IMR控制图的示意图。

图4示出了本申请实施例提供的一种表征周期数（Cycle No）和Rcp值的对应关系的第二曲线的示意图。

图5示出了本申请实施例提供的一种表征周期数（Cycle No）和胀气系数（Swelling）的对应关系的第三曲线的示意图。

图6示出了本申请实施例提供的一种对图4中的第二曲线和图5中的第三曲线进行相关性处理后得到的第一曲线的示意图。

图7示出了本申请实施例提供的又一种表征周期数（Cycle No）和Rcp值的对应关系的第二曲线的示意图。

图8示出了本申请实施例提供的又一种表征周期数（Cycle No）和胀气系数（Swelling）的对应关系的第三曲线的示意图。

图9示出了本申请实施例提供的一种对图7中的第二曲线和图8中的第三曲线进行相关性处理后得到的第一曲线的示意图。

图10示出了本申请实施例提供的一种电芯胀气检测装置的模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中诸如“第一”、“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。

再者，本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

鉴于现有电芯胀气在线监控方案所存在的缺陷，如除需要增加硬件成本外，还需要对设备的电池仓进行针对性设计以容纳胀气检测所需的硬件。而对于消费类产品，如手机、电脑等，由于体积紧凑，电池仓的预留空间有限，使得当前电芯胀气在线监控方案无法适用此场景。

基于此，本申请实施例提供了一种不需要额外增加传感器，就能实现对电芯胀气情况进行在线检测的电芯胀气检测方法，该方法通过对电芯在使用过程中的消极化内阻Rcp值进行检测，以实现对电芯的胀气情况的监控。由于电芯在发生胀气时，电芯界面间因气体的存在而影响离子移动和电荷转移过程，使电芯的直流内阻（Directive CurrentResistance，DCR）增大，因此可以通过检测电芯在使用过程中因胀气引起的直流内阻增长来检测电芯的胀气情况。

其中，所谓消极化内阻是指：消除浓差极化的直流内阻。电池电解液因电化学反应比较快，电解液的电解质来不及转移，因而存在浓差极化，而消极化就是把浓差极化消除掉。而所谓直流内阻是指：工作条件下电池的电压变化与相应的放电电流变化之比。

下面将结合图1，对本申请实施例提供的电芯胀气检测方法进行说明。该电芯胀气检测方法包括如下步骤：

S1：获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值。

电芯搭配上保护电路板及加上外壳包装便可组成电池。电芯作为电池的一个组成部分，是电池的核心部件，负责提供动力。电芯的质量直接决定了电池的质量，因此，在使用过程中，需要实时对电芯的胀气情况进行检测。

本申请实施例的执行主体可以是电池管理系统（Battery Management System，BMS），电池管理系统可以对电池进行管理，例如可以对电池的各项参数，如电压、电流、温度、直流内阻（Directive Current Resistance，DCR）等参数进行管理，以及还可以对电池充电和放电过程进行管理。电池管理系统可以与电池电连接。在需要对电芯的胀气情况进行检测时，可以是电池管理系统获取电芯在特定SOC（State of Charge，剩余电量又称荷电状态）时的消极化内阻Rcp值。

可以是定期或不定期地获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值，例如，可以是间隔预设周期便获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值以此来检测电芯的胀气情况。

一种可选实施方式下，获取电芯在特定SOC（如0% ~100%SOC之间但不包括0%SOC和100%SOC）时的消极化内阻Rcp值的过程可以是：以第三阈值的电流将电芯放电到特定SOC，在静置第二指定时长后，以第四阈值的电流对电芯放电预设时长，再分别获取预设时长后的第一时刻和第二时刻的电芯的电压，基于第一时刻的电压、第二时刻的电压和第四阈值的电流，得到电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值。为了更好的理解，下面举例进行说明，例如，以0.5 C（C表示库伦，是表示电荷量的单位，1库仑=1安培.秒）的恒流电流将电芯放电到50%SOC，在静置300秒后，再以2C的恒流电流对电芯放电10秒，放电10秒后获取静置1秒时的电压和静置300秒时的电压，并以此计算消极化内阻Rcp值。若用V_1s表示静置1秒时的电压，用V_300s表示静置300秒时的电压，用I₄表示第四阈值的电流，则Rcp= (V_300s – V_1s)/I₄。

需要说明的是，不能将上述示例的例子中的指定SOC为50%SOC、第二指定时长为300秒、第三阈值为0.5C、第四阈值为2C、第一时刻为以2C的电流对电芯放电10秒后静置1秒的时刻、第二时刻为以2C的电流对电芯放电10秒后静置300秒的时刻等这些特定值，理解成是对本申请的限制。也即，指定SOC除了为50%SOC外，还可以是其他数值的SOC，如可以是0%~100%SOC之间的任一SOC。同理，第二指定时长也并不限于300秒，第三阈值和第四阈值也并不限于0.5C和2C，第三阈值和第四阈值可以是0.5C~2C之间的任一电流，其中，第三阈值小于第四阈值。同理，第一时刻和第二时刻也不限于静置1秒和静置300秒，因此，不能将上述示例中的特定值理解成是对本申请的限制。

本申请实施例中，特定SOC可以是（0%，100%），也即可以是0%~100%SOC中的任一数值，但不包含0%SOC以及100%SOC。一种可选实施方式下，特定SOC优选为电芯的剩余电量的40%~90%中的任一数值，包含两端点及两端点间的任一数值。例如可以是40%SOC、50%SOC、60%SOC、70%SOC、80%SOC、90%SOC等。由于在 40%~90%SOC区间，电池的直流内阻DCR相对于SOC的变化曲线为浴盆曲线，相对于低SOC和高SOC的DCR来说不敏感，波动较小（几乎无波动），而此时DCR与胀气系数（Swelling）的线性相关性好，因此通过获取电芯在 40%~90%SOC时的消极化内阻Rcp值来检测电芯的胀气情况，可以提高检测的准确性。

需要说明的是，40%~90%SOC为本申请实施例的优选SOC区间，此外，SOC还可以为0%SOC~40%SOC中除0%SOC外的任一SOC以及90%SOC~100%SOC中除100% SOC外的任一SOC。

在获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值时，可以是当电芯所处温度在预设温度范围内时，才获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值。其中，预设温度范围为[10℃，80℃]，也即预设温度范围可以为10℃~80℃之间的任一温度，且包含10℃、80℃。在该温度范围内获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值，相对10℃~80℃以外的温度而言都是比较准确的。

一种可选实施方式下，预设温度范围优选为[20℃，60℃]，也即优选为20℃~60℃之间的任一温度，且包含20℃和60℃，在此区间内，消极化内阻Rcp值相对于温度而言影响最小，实现效果最佳。

S2：基于获取到的Rcp值和预设规则检测所述电芯的胀气情况。

在获取到电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值后，可以基于获取到的Rcp值和预设规则检测电芯的胀气情况。

一种可选实施方式下，该预设规则包括IMR单值控制图，即为IMR控制图中的单值控制图，IMR单值控制图上的每个单值表征一个Rcp值。此时，基于获取到的Rcp值和预设规则检测电芯的胀气情况的过程可以是：将获取到的Rcp值与IMR单值控制图中的UCL（UpperControl Limit，控制上限）值进行比较来检测电芯的胀气情况，其中，若获取到的Rcp值不小于IMR单值控制图中的UCL值，则表征电芯已出现胀气，若获取到的Rcp值小于IMR单值控制图中的UCL值，则表征电芯未出现胀气。该方式可以快速检测电芯是否出现胀气情况。

其中，IMR控制图用于指示过程何时不受控制，有助于标识是否存在特殊原因变异，如果存在特殊原因变异，则说明过程不稳定且有必要采取纠正措施。

IMR控制图是按时间排序顺序绘制过程数据的图，包括一条中心线、一个控制上限（UCL）和一个控制下限（Lower Control Limit，LCL）。中心线表示过程均值。控制限表示过程变异，默认情况下，控制限绘制在中心线上下 3σ （σ为标准差）的位置。

IMR控制图包括两张控制图，分别是I（Individual，单值）控制图和MR（MovingRange，移动极差）控制图。IMR控制图更新时，相应地I控制图和MR控制图均会相应更新。该IMR单值控制图的X轴（即图中的水平轴）表示获取单值的批次ID，该IMR单值控制图的Y轴（即图中的竖直轴）上的每个单值表征一个Rcp值。该MR控制图的X轴表示获取单值的批次ID，MR控制图的Y轴上的每个值表征一个移动极差，每个移动极差是两个连续Rcp值之间差值的绝对值。

若获取到的Rcp值小于IMR单值控制图中的UCL值时，该电芯胀气检测方法还包括：基于获取到的Rcp值更新IMR单值控制图，也即将最新获取到的Rcp值代入IMR算法中，获得更新的IMR单值控制图，更新后的IMR单值控制图中的UCL也会相应的变化。之后在获取到最新的Rcp值时，又将最新获取到的Rcp值与最新的IMR单值控制图中的UCL值进行比较来检测电芯的胀气情况，若获取到的Rcp值小于IMR单值控制图中的UCL值时，又会基于获取到的Rcp值更新IMR单值控制图，如此反复，直至获取到的Rcp值不小于IMR单值控制图中的UCL值时报警。通过不断的迭代更新IMR单值控制图以实现对电芯胀气情况的持续监测。

可以通过对获取到的Rcp值做相应统计过程控制(Statistical ProcessControl，SPC)，生成相应的IMR单值控制图，之后基于IMR单值控制图来监控Rcp值何时不受控制。为了便于理解，举例进行说明，例如可以基于前5次获取到的Rcp值来生成IMR单值控制图；当第6次获取到Rcp值时，将第6次获取到的Rcp值与基于前5次获取到的Rcp值生成的IMR单值控制图中的UCL值进行比较，若第6次获取到的Rcp值小于该IMR单值控制图中的UCL值时，则基于获取到的Rcp值更新IMR单值控制图，也即基于前6次获取到的Rcp值来生成IMR单值控制图；当第7次获取到Rcp值时，将第7次获取到的Rcp值与基于前6次获取到的Rcp值生成的IMR单值控制图中的UCL值进行比较，若第7次获取到的Rcp值小于该IMR单值控制图中的UCL值时，则基于获取到的Rcp值更新IMR单值控制图，也即基于前7次获取到的Rcp值来生成IMR单值控制图，如此不断地迭代更新。

为了更好的理解，下面结合例子进行说明。假设在基于第6次获取的消极化内阻Rcp值来检测电芯的胀气情况时，检测到电芯出现胀气，在对电芯的胀气情况进行持续监控的过程中，获取到6次的Rcp值如下：

在第5次获取到Rcp值时，在基于前4次获取到的Rcp值所生成的IMR单值控制图检测到电芯还未出现胀气，因此需要基于第5次获取到Rcp值来更新IMR单值控制图，也即将第5次获取到的Rcp值代入IMR算法中，基于前5次获取到的Rcp值生成的IMR控制图，从而更新IMR控制图。其中，基于前5次获取到的Rcp值生成的IMR控制图如图2所示。在第6次获取到Rcp值时，由于第6次获取到Rcp值大于IMR单值控制图中的UCL，则预示着电芯已经出现胀气问题。基于前6次获取到的Rcp值生成的IMR控制图如图3所示，从图3中可以看出，第6次获取到Rcp值超出了IMR单值控制图的控制上限。

其中，图2以及图3中的

表示图中各个单值的平均值，

表示图中各个MR的平均 值。

一种可选实施方式下，该预设规则包括表征电芯的Rcp值和胀气系数（Swelling）的对应关系的第一曲线。此时，基于获取到的Rcp值和预设规则检测电芯的胀气情况的过程可以是：基于第一曲线，查找获取到的Rcp值对应的胀气系数，之后将Rcp值对应的胀气系数与预设阈值进行比较来检测电芯的胀气情况，其中，若Rcp值对应的胀气系数大于预设阈值，则表征电芯已出现胀气，若Rcp值对应的胀气系数不大于预设阈值，则表征电芯未出现胀气。

该种实施方式下，在基于第一曲线，查找获取到的Rcp值对应的胀气系数之前，需要事先获得表征电芯的Rcp值和胀气系数（Swelling）的对应关系的第一曲线。因此，一种可选实施方式下，该电芯胀气检测方法还包括获取该第一曲线。

其中，获取该第一曲线的过程可以是：每当周期性对指定电芯进行电流刺激的次数到达指定周期数时，获取指定电芯的胀气系数以及获取指定电芯在特定SOC时的Rcp值，其中，每次获取Rcp值时指定电芯的SOC一致；之后基于获取到的多个指定周期数对应的Rcp值，得到表征周期数和Rcp值的对应关系的第二曲线；基于获取到的多个指定周期数对应的胀气系数，得到表征周期数和胀气系数的对应关系的第三曲线；最后对第二曲线和第三曲线进行相关性处理，便可得到第一曲线。

其中，可选地，周期性对指定电芯进行电流刺激的步骤，包括：周期性对指定电芯进行充放电。其中，每次对指定电芯进行充放电，包括：以第一阈值的电流将指定电芯充电到第一指定SOC；在静置第一指定时长后，以第二阈值的电流将指定电芯放电到第二指定SOC，第一指定SOC大于第二指定SOC。例如，以0.5C的恒流电将指定电芯充电到第一指定SOC，如100%SOC，在静置第一指定时长，如5分钟后，以0.05C的恒流电将指定电芯放电到第二指定SOC，如95%，如此便完成了一次对指定电芯进行充放电；静置5分钟后再次重复上述过程，也即，以0.5C的恒流电将指定电芯充电到第一指定SOC，如100%SOC，在静置第一指定时长，如5分钟后，以0.05C的恒流电将指定电芯放电到第二指定SOC，如95%，这样便完成了两次对指定电芯进行充放电。

需要说明的是，上述的第一指定SOC并不限于示例中的100%SOC，同理，第二指定SOC并不限于示例中的95%SOC，以及，第一阈值的电流并不限于示例中的0.5C，第二阈值的电流并不限于示例中的0.05C，不同工况测试下，静置的第一指定时长不同，因此，不能将上述示例中的特定值，理解成是对本申请的限制。

需要说明的是，在对电芯进行电流刺激时，可以是对处于未使用中的电芯进行电流刺激，也可以是对使用中的电芯进行电流刺激。此外，对指定电芯进行电流刺激时，除了可以是对指定电芯进行充放电外，还可以是在电芯使用过程中，仅对电芯进行充电刺激，例如，在电芯使用过程中，将指定电芯充电到某一SOC（如100%SOC）后，不再对电芯额外进行放电，而是等待电芯因正常使用而耗电到某一SOC（如60%），再对其进行充电。此外，还可以是在电芯正常使用过程中，对电芯额外进行过放刺激，如假设电芯在正常使用过程中，电量被控制在为20% ~90%SOC之间，则此时，对电芯进行电流刺激，可以是将电芯的电量放到10%SOC以下，进行过放刺激，待电芯正常充电后，又对其进行过放刺激。

一种可选实施方式下，每次对指定电芯进行充电时所使用的电流可以大于对指定电芯进行放电时所使用的电流，也即第一阈值可以大于第二阈值，通过快充慢放的方式来真实模拟电池的实际使用场景，以此可以提高检测的准确性。

由于电池在使用过程中，会涉及不同的使用工况，如处于浅充浅放、浮充、满充等工况下。所谓浅充浅放一般是指电池在使用过程中充电和/或放电不百分百的达到电池的最大容量，即充电不充满，和/或，放电不放完，例如保持电池的电量在20%~80%左右。而浮充是指电池处于充满状态时，充电器不会停止充电，仍会为电池提供恒定的浮充电压与一定的浮充电流，因为一旦充电器停止充电，电池会自然地释放电能，所以利用浮充的方式来平衡这种自然放电。而满充是指充电百分百的达到电池的最大容，也即充电到100%SOC。

对于笔记本电脑的电芯来说，通常包括FL（Fully Flag）工况和FC（FloatingCharge）工况。其中，FL工况与FC工况的不同之处在于：在对电芯进行间隔循环（IntervalTime Cycle）充放电时，其电芯静置的时间不同。例如，假设FL工况测试与FC工况测试下，在对电芯进行间隔循环充放电时，其剩余电量均在95%~100%SOC之间进行循环，但在FL工况下，电芯充电到100%SOC后的静置时间与FC工况下电芯充电到100%SOC后的静置时间不同。例如，在FL工况下，电芯充电到100%SOC后，需静置5分钟，然后才将电芯放电到95%SOC；而在FC工况下，电芯充电到100%SOC后，需静置23小时，然后才将电芯放电到95%SOC。

为了更好地理解，下面结合具体的实例进行说明，一种实施方式下，选取电芯型号为48XX83的电芯，在FL（Fully Flag）工况下测试电芯的Rcp值和胀气系数（Swelling）的对应关系。其测试流程如下：

在45℃恒温条件（此处所示的温度仅为示例，其温度可以是为[10℃，80℃]）下，周期性（循环）地对指定电芯进行电流刺激，例如，（1）、利用0.5C的恒流电将电芯充电至100%，然后静置5分钟；（2）、用0.05C的恒流电将电芯放电到95%；静置5分钟后循环（1）和（2）直至电芯的胀气系数（Swelling）达到指定阈值如30%停止。每当周期性对指定电芯进行电流刺激的次数到达指定周期数，例如为50次时，获取指定电芯的胀气系数以及获取指定电芯在特定SOC时的Rcp值，也即每当周期性对指定电芯进行电流刺激的次数到达50的倍数，如50、100、150、200……时，就需要获取指定电芯的胀气系数（Swelling）以及获取指定电芯在特定SOC时的Rcp值，具体的测试数据如下：

每当对指定电芯进行电流刺激的次数到达50次时，都会获取对应的Rcp值，之后，基于第50次、第100次、第150次、第200次……获取到的Rcp值，便可以得到如图4所示的表征周期数（Cycle No）和Rcp值的对应关系的第二曲线。从图4可以看到随着周期次数的增加，电芯的Rcp值也在相应的增加。

每当对指定电芯进行电流刺激的次数到达50次时，都会获取对应的胀气系数，之后，基于第50次、第100次、第150次、第200次……获取到的胀气系数（Swelling），得到如图5所示的表征周期数（Cycle No）和胀气系数（Swelling）的对应关系的第三曲线。从图5可以看出，随着周期次数的增加，电芯的胀气系数也在相应的增加。

在得到第二曲线和第三曲线后，对第二曲线和第三曲线进行相关性处理，便可得 到如图6所示的第一曲线。通过该第一曲线可以看出胀气系数与Rcp值有很强的相关性，因 此可以通过监测Rcp值实现对电芯胀气情况的在线监测。其中，图6中的表达式y=0.1214x+ 0.0024为表示胀气系数与Rcp值的相关性曲线（即第一曲线）的表达式，表达式中的y表示 Rcp值，x表示胀气系数。R为相关性系数，

越接近1，表示相关性越好。

需要说明的是，每次获取Rcp值时指定电芯的SOC一致，也即，每次获取电芯的消极化内阻Rcp值时，都是在同一个SOC时获取，例如，都是在指定电芯的50%SOC时获取，这样可以避免每次获取Rcp值时的SOC不同所带来的误差，提高准确性。其中，获取指定电芯在特定SOC时的Rcp值的过程请参阅前述S1的部分。

其中，可以利用厚度测试仪来测量电芯的厚度，以此来得到电芯的胀气系数，胀气系数=[(最新厚度-初始厚度）/初始厚度]*100%，初始厚度可以是电芯出厂时的初始厚度。例如，每当对指定电芯进行电流刺激的次数到达50次时，都会利用厚度测试仪来测量电芯的厚度，以此来算对应的胀气系数。如第50次的胀气系数=[(第50次的测试厚度-初始厚度）/初始厚度]*100%，第100次的胀气系数=[(第100次的测试厚度-初始厚度）/初始厚度]*100%，以此类推，可以得到第150次、第200次……的胀气系数。

又一种实施方式下，在FC（Floating Charge）工况下测试电芯的Rcp值和胀气系数（Swelling）的对应关系，其测试原理与FC工况测试原理一致，不同之处在于测试工况不一样，对应的静置时长也不同。所选用的电芯型号为57XX77，具体测试流程如下：

在45℃（此处所示的温度仅为示例，其温度可以是为[10℃，80℃]）恒温条件下，周期性地指定电芯进行电流刺激，例如，（1）、利用0.5C的恒流电将电芯充电至100%，然后静置23小时；（2）、用0.05C的恒流电将电芯放电到95%；静置5分钟后循环（1）和（2）直至电芯的胀气系数（Swelling）达到指定阈值如30%停止。每当周期性对指定电芯进行电流刺激的次数到达指定周期数，例如为7次时，获取指定电芯的胀气系数以及获取指定电芯在特定SOC时的Rcp值，也即每当周期性对指定电芯进行电流刺激的次数到达7的倍数，如7、14、21、28、35……时，就需要获取指定电芯的胀气系数（Swelling）以及获取指定电芯在特定SOC时的Rcp值，具体的测试数据如下：

每当对指定电芯进行电流刺激的次数到达7次时，都会获取对应的Rcp值，之后，基于第7次、第14次、第21次、第28次……获取到的Rcp值，得到如图7所示的表征周期数（CycleNo）和Rcp值的对应关系的第二曲线。从图7可以看到随着周期次数的增加，电芯的Rcp值也在相应的增加。每当对指定电芯进行电流刺激的次数到达7次时，都会获取对应的胀气系数，之后，基于第7次、第14次、第21次、第28次……获取到的胀气系数（Swelling），得到如图8所示的表征周期数（Cycle No）和胀气系数（Swelling）的对应关系的第三曲线。从图8可以看出，随着周期次数的增加，电芯的胀气系数也在相应的增加。

在得到第二曲线和第三曲线后，基于对第二曲线和第三曲线进行相关性处理，便 可得到如图9所示的第一曲线。通过该第一曲线可以看出胀气系数与Rcp值有很强的相关 性，因此可以通过监测Rcp值实现对电芯胀气情况的在线监测。其中，图9中的表达式y= 0.0496x+0.0196为表示胀气系数与Rcp值的相关性曲线（即第一曲线）的表达式，表达式中 的y表示Rcp值，x表示胀气系数。R为相关性系数，

越接近1，表示相关性越好。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种电池管理系统（BMS），该电池管理系统与电池连接，用于对电池进行管理。电池管理系统用于接收电池和外部各个接口的信息，分析和处理信息后，并发出执行指令，完成电池的充电，放电，保护，均衡，故障检测和故障预警等功能，确保电池的正常、高效、合理和安全的运行。该电池管理系统能实现对电池中的电芯胀气情况的在线监控，例如，可以通过获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值，并基于获取到的Rcp值和预设规则检测电芯的胀气情况。

其中，BMS主要可以分成闭环反馈的三大部分：信息采集、信息分析处理、输出决策执行指令。对于信息采集，BMS需要实时监测电池的状态，就需要各种传感器来采集电芯的电压，电流，温度等物理参数。信息分析处理是指，BMS采集到相关信息后，需要对信息进行分析处理，以决定需要采取的动作。输出决策执行指令是指，BMS通过对外交互接口向与其交互的交互对象（如充电设备）输出决策执行指令。

电池管理系统可以采用现有的电池管理系统，例如，对于笔记本电脑来说，该电池管理系统为当前笔记本电脑中所使用的电池管理系统，其结构已经为本领域所熟知，此处不再进行说明。

电池管理系统实施例所提供的电芯胀气检测原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，电池管理系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括本体、电池管理系统和与电池管理系统连接的电池，该电池包含至少一个电芯。电池用于为本体供电；电池管理系统用于执行上述的电芯胀气检测方法，实现对电芯胀气情况的在线监控。该电子设备可以是笔记本电脑、平板电脑和智能手机等。可以理解的是，该电子设备并不限于此，还可以是具备动力电池的电动设备，例如，可以是电动交通工具、如电动自行车、电动摩托车、电动汽车等。

电子设备实施例所提供的电芯胀气检测原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，电子设备实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种电芯胀气检测装置100，如图10所示，该电芯胀气检测装置100包括：获取模块110和检测模块120。

获取模块110，用于当电芯所处温度在预设温度范围内时，获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值。

检测模块120，用于基于获取到的Rcp值和预设规则检测所述电芯的胀气情况。

可选地，获取模块110，具体用于以第三阈值的电流将所述电芯放电到特定SOC；在静置第二指定时长后，以第四阈值的电流对所述电芯放电预设时长；分别获取所述预设时长后的第一时刻和第二时刻的所述电芯的电压；基于所述第一时刻的电压、所述第二时刻的电压和所述第四阈值的电流，得到所述电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值。

可选地，所述预设规则包括IMR单值控制图，所述IMR单值控制图上的每个单值表征一个Rcp值；检测模块120，具体用于所述IMR单值控制图上的每个单值表征一个Rcp值。

若所述获取到的Rcp值小于所述IMR单值控制图中的UCL值时，检测模块120，还用于基于所述获取到的Rcp值更新所述IMR单值控制图。

所述预设规则包括表征电芯的Rcp值和胀气系数的对应关系的第一曲线；检测模块120，具体用于基于所述第一曲线，查找所述获取到的Rcp值对应的胀气系数；将所述Rcp值对应的胀气系数与预设阈值进行比较来检测所述电芯的胀气情况；其中，若所述Rcp值对应的胀气系数大于所述预设阈值，则表征所述电芯已出现胀气。

可选地，在检测模块120基于所述第一曲线，查找所述获取到的Rcp值对应的胀气系数之前，获取模块110，还用于每当周期性对指定电芯进行电流刺激的次数到达指定周期数时，获取所述指定电芯的胀气系数以及获取所述指定电芯在特定SOC时的Rcp值；其中，每次获取Rcp值时所述指定电芯的SOC一致；基于获取到的多个指定周期数对应的Rcp值，得到表征周期数和Rcp值的对应关系的第二曲线；基于获取到的多个指定周期数对应的胀气系数，得到表征周期数和胀气系数的对应关系的第三曲线；对所述第二曲线和所述第三曲线进行相关性处理，得到所述第一曲线。

其中，周期性对指定电芯进行电流刺激的步骤，包括：周期性对所述指定电芯进行充放电，其中，每次对所述指定电芯进行充放电，包括：以第一阈值的电流将所述指定电芯充电到第一指定SOC；在静置第一指定时长后，以第二阈值的电流将所述指定电芯放电到第二指定SOC，所述第一指定SOC大于所述第二指定SOC。

本申请实施例所提供的电芯胀气检测装置100，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本申请实施例还提供了一种非易失性的计算机可读取存储介质（以下简称存储介质），该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被计算机如上述的电子设备运行时，执行上述所示的电芯胀气检测方法。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，笔记本电脑,服务器，或者电子设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电芯胀气检测方法，其特征在于，包括：

当电芯所处温度在预设温度范围内时，获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值，所述预设温度范围为[10℃，80℃]，所述特定SOC为（0%，100%）；

基于获取到的Rcp值和预设规则检测所述电芯的胀气情况，其中，所述预设规则包括IMR单值控制图，所述IMR单值控制图上的每个单值表征一个Rcp值，或者，所述预设规则包括表征电芯的Rcp值和胀气系数的对应关系的第一曲线；

其中，所述获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值，包括：

以第三阈值的电流将所述电芯放电到特定SOC；

在静置第二指定时长后，以第四阈值的电流对所述电芯放电预设时长；

分别获取所述预设时长后的第一时刻和第二时刻的所述电芯的电压；

基于所述第一时刻的电压、所述第二时刻的电压和所述第四阈值的电流，得到所述电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设规则包括IMR单值控制图；基于获取到的Rcp值和预设规则检测所述电芯的胀气情况，包括：

将所述获取到的Rcp值与所述IMR单值控制图中的UCL值进行比较来检测所述电芯的胀气情况；

其中，若所述获取到的Rcp值不小于所述IMR单值控制图中的UCL值，则表征所述电芯已出现胀气。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设规则包括表征电芯的Rcp值和胀气系数的对应关系的第一曲线；基于获取到的Rcp值和预设规则检测所述电芯的胀气情况，包括：

基于所述第一曲线，查找所述获取到的Rcp值对应的胀气系数；

将所述Rcp值对应的胀气系数与预设阈值进行比较来检测所述电芯的胀气情况；

其中，若所述Rcp值对应的胀气系数大于所述预设阈值，则表征所述电芯已出现胀气。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在基于所述第一曲线，查找所述获取到的Rcp值对应的胀气系数之前，所述方法还包括：

每当周期性对指定电芯进行电流刺激的次数到达指定周期数时，获取所述指定电芯的胀气系数以及获取所述指定电芯在特定SOC时的Rcp值；其中，每次获取Rcp值时所述指定电芯的SOC一致；

基于获取到的多个指定周期数对应的Rcp值，得到表征周期数和Rcp值的对应关系的第二曲线；

基于获取到的多个指定周期数对应的胀气系数，得到表征周期数和胀气系数的对应关系的第三曲线；

对所述第二曲线和所述第三曲线进行相关性处理，得到所述第一曲线。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，周期性对指定电芯进行电流刺激的步骤，包括：

周期性对所述指定电芯进行充放电，其中，每次对所述指定电芯进行充放电，包括：

以第一阈值的电流将所述指定电芯充电到第一指定SOC；

在静置第一指定时长后，以第二阈值的电流将所述指定电芯放电到第二指定SOC，所述第一指定SOC大于所述第二指定SOC。

6.一种电芯胀气检测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于当电芯所处温度在预设温度范围内时，获取电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值，所述预设温度范围为[10℃，80℃]，所述特定SOC为（0%，100%）；

检测模块，用于基于获取到的Rcp值和预设规则检测所述电芯的胀气情况，其中，所述预设规则包括IMR单值控制图，所述IMR单值控制图上的每个单值表征一个Rcp值，或者，所述预设规则包括表征电芯的Rcp值和胀气系数的对应关系的第一曲线；

其中，所述获取模块，用于以第三阈值的电流将所述电芯放电到特定SOC；在静置第二指定时长后，以第四阈值的电流对所述电芯放电预设时长；分别获取所述预设时长后的第一时刻和第二时刻的所述电芯的电压；基于所述第一时刻的电压、所述第二时刻的电压和所述第四阈值的电流，得到所述电芯在特定SOC时的消极化内阻Rcp值。

7.一种电池管理系统，其特征在于，与电池连接，所述电池包含至少一个电芯，所述电池管理系统用于执行如权利要求1至5中任一项所述的电芯胀气检测方法。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：本体、电池管理系统和与所述电池管理系统连接的电池，所述电池包含至少一个电芯；

所述电池用于为所述本体供电；

所述电池管理系统用于执行如权利要求1至5中任一项所述的电芯胀气检测方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机运行时，执行如权利要求1-5中任一项所述的电芯胀气检测方法。

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