CN115810834B - 充放电电池的自加热控制方法以及自加热控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充放电电池的自加热控制方法以及自加热控制系统，所述充放电电池包括电芯，所述电芯的正极与负极之间设有隔膜，所述隔膜处对应设有参比电极，所述电芯的负极表面对应设有表面电极，所述方法包括：检测所述参比电极与所述表面电极之间的电位差；根据所述参比电极与所述表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，以便在所述充放电电池的自加热过程中根据所述充电电流调节指令对所述充放电电池的充电电流进行调节。由此，通过上述充放电电池的自加热控制方法，可以避免电池发生析锂的现象，也可以提升电池的循环寿命和安全性。

Description

充放电电池的自加热控制方法以及自加热控制系统

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其是涉及一种充放电电池的自加热控制方法、一种计算机可读存储介质、一种电池管理器和一种充放电电池的自加热控制系统。

背景技术

电池是目前新能源汽车领域应用最为广泛的储能装置。电池的充放电能力受温度影响较大，通过电池自身或外界能量施加在单体电芯上对电池进行加热可以有效增强电池在低温下的放电能力，从而增加续航里程。

相关技术中，现有电池的自加热方式会造成电池严重发热不均匀，在附加大电流充电的情况下，由于电芯温度的不均匀性，会造成电池部分区域发生析锂的现象，从而影响电池的循环寿命和安全性。

发明内容

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，本发明的一个目的在于提出了一种充放电电池的自加热控制方法，该充放电电池的自加热控制方法能够使电池加热均匀，可以避免电池发生析锂的现象，也可以提升电池的循环寿命和安全性。

本发明进一步地提出了一种计算机可读存储介质。

本发明进一步地提出了一种电池管理器。

本发明进一步地提出了一种充放电电池的自加热控制系统。

根据本发明的充放电电池的自加热控制方法，所述充放电电池包括电芯，所述电芯的正极与负极之间设有隔膜，所述隔膜处对应设有参比电极，所述电芯的负极表面对应设有表面电极，所述方法包括：检测所述参比电极与所述表面电极之间的电位差；根据所述参比电极与所述表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，以便在所述充放电电池的自加热过程中根据所述充电电流调节指令对所述充放电电池的充电电流进行调节。

根据本发明的充放电电池的自加热控制方法，检测参比电极与表面电极之间的电位差，根据参比电极与表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，在充放电电池的自加热过程中根据充电电流调节指令对充放电电池的充电电流进行调节，可以避免电池发生析锂的现象，也可以提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明一些示例中，根据所述参比电极与所述表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，包括：在所述参比电极与所述表面电极之间的电位差小于第一电位阈值时，生成充电电流幅值为零的充电电流调节指令；在所述参比电极与所述表面电极之间的电位差大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据所述第一电位阈值、以及所述参比电极与所述表面电极之间的电位差生成所述充电电流调节指令。

在本发明一些示例中，在所述参比电极与所述表面电极之间的电位差大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据以下公式确定所述充电电流调节指令对应的充电电流幅值：

I_dc＝I_dc0*f(s1)*(VN-E_plating)，

其中，s1为第一安全参数，f(s1)为s1的函数，I_dc为所述充电电流幅值，I_dc0为初始充电电流幅值，VN为所述参比电极与所述表面电极之间的电位差，E_plating为所述第一电位阈值。

在本发明一些示例中，所述第一电位阈值根据以下步骤确定：检测所述电芯的负极与所述参比电极之间的电位差；根据所述电芯的负极与所述参比电极之间的电位差获取不同充电倍率下的负极电位曲线，并根据不同充电倍率下的负极电位曲线获取析锂电位与充电倍率之间的关系；根据所述析锂电位与充电倍率之间的关系确定所述第一电位阈值。

在本发明一些示例中，在所述参比电极与所述表面电极之间的电位差小于第一电位阈值时，所述方法还包括：检测所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差；根据所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差生成电池加热电流调节指令，以便在所述充放电电池的自加热过程中根据所述电池加热电流调节指令对所述充放电电池的加热电流幅值进行调节。

在本发明一些示例中，根据所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差生成电池加热电流调节指令，包括：在所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差大于第三电位阈值时，生成加热电流幅值为零的电池加热电流调节指令；在所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，根据所述第三电位阈值、以及所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差生成所述电池加热电流调节指令。

在本发明一些示例中，在所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，根据以下公式确定所述电池加热电流调节指令对应的加热电流幅值：

I_ac＝I_ac0*f(s2)*(VP-E_max)，

其中，s2为第二安全参数，f(s2)为s2的函数，I_ac为所述加热电流幅值，I_ac0为初始加热电流幅值，VP为所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差，E_max为所述第三电位阈值。

根据本发明的计算机可读存储介质，其上存储有充放电电池的自加热控制程序，该充放电电池的自加热控制程序被处理器执行时实现上述的充放电电池的自加热控制方法。

根据本发明的计算机可读存储介质，检测参比电极与表面电极之间的电位差，根据参比电极与表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，在充放电电池的自加热过程中根据充电电流调节指令对充放电电池的充电电流进行调节，能够使电池加热均匀，可以避免电池发生析锂的现象，也可以提升电池的循环寿命和安全性。

根据本发明的电池管理器，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充放电电池的自加热控制程序，所述处理器执行所述充放电电池的自加热控制程序时，实现上述的充放电电池的自加热控制方法。

根据本发明的电池管理器，能够使电池加热均匀，可以避免电池发生析锂的现象，也可以提升电池的循环寿命和安全性。

根据本发明的充放电电池的自加热控制系统，包括：参比电极，所述参比电极对应所述充放电电池中电芯的正极与负极之间的隔膜设置；表面电极，所述表面电极对应所述电芯的负极表面设置；电池管理器，所述电池管理器分别与所述参比电极和所述表面电极相连，所述电池管理器用于检测所述参比电极与所述表面电极之间的电位差，并根据所述参比电极与所述表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，以便在所述充放电电池的自加热过程中根据所述充电电流调节指令对所述充放电电池的充电电流进行调节。

根据本发明的充放电电池的自加热控制系统，能够使电池加热均匀，可以避免电池发生析锂的现象，也可以提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明一些示例中，所述参比电极与所述电芯的正极和负极之间电子绝缘，但离子导通，所述表面电极与所述电芯的负极之间直接接触电子导通。

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

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：

图1是根据本发明实施例的自加热控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的电芯截面图；

图3是根据本发明实施例的正极、负极、隔膜、参比电极和表面电极配合示意图；

图4是根据本发明实施例的电芯上具有电极引出的示意图；

图5是根据本发明实施例的电芯、电池管理器和绝缘栅双极型晶体管的连接示意图；

图6是根据本发明一个实施例的处理器、存储器、通信接口、通信总线的方框示意图。

附图标记：

参比电极10；

表面电极20；

电池管理器30；

电芯40；正极41；负极42；隔膜43；正极耳44；负极耳45；

绝缘栅双极型晶体管50；

处理器1201；通信接口1202；存储器1203；通信总线1204。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述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。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的充放电电池的自加热控制方法。

如图1-图6所示，根据本发明实施例的充放电电池的自加热控制方法，充放电电池包括电芯，电芯的正极与负极之间设置有隔膜，隔膜处对应设置有参比电极，电芯的负极表面对应设置有表面电极，其中，参比电极与电芯的正极和负极之间电子绝缘，但离子导通，表面电极与电芯的负极之间直接接触，作为稳定电极输出稳定的参比电势。进一步地，参比电极的制备材料可以由铜、铝、锂、磷酸铁锂、石墨烯、碳纳米管、银、氯化银等材料制成，但本发明不限于此，参比电极也可以由与上述材料起到相同作用的材料制成。进一步地，表面电极与负极直接接触，从而建立电子接触通道，表面电极不限于金属或非金属导体，表面电极的制备材料可以由石墨烯、碳纳米管、碳基二维材料或其他具有良好电子电导率的材料制成。

根据本发明实施例的自加热控制方法包括以下步骤：

S01，检测参比电极与表面电极之间的电位差。需要说明的是，电池管理器分别与参比电极和表面电极相连，电池管理器检测用于检测参比电极与表面电极之间的电位差。进一步地，电池管理器可以检测电芯不同位置放置的参比电极与表面电极之间的电位差。

S02，根据参比电极与表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，以便在充放电电池的自加热过程中根据充电电流调节指令对充放电电池的充电电流进行调节。需要说明的是，电池管理器可以根据参比电极与表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，以便电池管理器在充放电电池的自加热过程中根据充电电流调节指令对充放电电池的充电电流进行调节。

具体地，电池管理器检测检测出参比电极与表面电极之间的电位差后，根据参比电极与表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，电池管理器在充放电电池的自加热过程中根据充电电流调节指令对充放电电池的充电电流进行调节。其中，电池管理器内可以存储有预置数据，电池管理器检测检测出参比电极与表面电极之间的电位差后与预置数据进行对比，然后电池管理器生成充电电流调节指令，在充放电电池自加热过程中，通过在充放电电池的自加热过程中根据充电电流调节指令对充放电电池的充电电流进行调节，能够动态调整充放电电池的充电电流，防止大幅值自加热电流可能引起的破坏电池正极活性材料和负极活性材料发生析锂的现象，从而可以避免电池发生析锂的现象，进而可以提升电池的循环寿命和安全性。

由此，通过上述充放电电池的自加热控制方法，能够使电池加热均匀，可以避免电池发生析锂的现象，也可以提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明的一些实施例中，根据参比电极与表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，可以包括：在参比电极与表面电极之间的电位差小于第一电位阈值时，电池管理器生成充电电流幅值为零的充电电流调节指令。其中，在电芯的不同位置放置参比电极和表面电极时，电池管理器可以检测出多个电位差，当多个电位差中的任意一个小于第一电位阈值时，电池管理器生成充电电流幅值为零的充电电流调节指令。在充放电电池自加热过程中，充电电流幅值为零时在热力学上充放电电池不可能析锂，在参比电极与表面电极之间的电位差小于第一电位阈值时，生成充电电流幅值为零的充电电流调节指令，对充放电电池的充电电流进行调节，使充放电电池的充电电流调节为零，主动减小充放电电池的充电电流，从而可以避免充放电电池发生析锂的现象。

进一步地，在参比电极与表面电极之间的电位差大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据第一电位阈值、以及参比电极与表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，从而避免充放电电池发生析锂的现象。其中，在电芯的不同位置放置参比电极和表面电极时，电池管理器可以检测出多个电位差，当多个电位差中的任意一个大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据第一电位阈值、以及参比电极与表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，从而避免充放电电池发生析锂的现象。

进一步地，在参比电极与表面电极之间的电位差大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据以下公式确定充电电流调节指令对应的充电电流幅值：

I_dc＝I_dc0*f(s1)*(VN-E_plating)，

其中，s1为第一安全参数，f(s1)为s1的函数，I_dc为充电电流幅值，I_dc0为初始充电电流幅值，VN为参比电极与表面电极之间的电位差，E_plating为第一电位阈值。需要说明的是，f(s1)为s1的函数取值可以在0-10之间，根据先期实验可设置为定值或查表确定，f(s1)取决于充放电电池本征充放电能力，在策略测试时通过实验确定具体数值，可以为一个定值也可以为一个函数，f(s1)总的趋势为充放电能力好的充放电电池，f(s1)取值大，充放电能力差的充放电电池，f(s1)取值小。在充放电电池自加热过程中，通过根据上述公式确定充电电流调节指令对应的充电电流幅值，能够有效避免充放电电池在充电过程中发生析锂现象，可以进一步提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明的一些实施例中，第一电位阈值根据以下步骤确定：检测电芯的负极与参比电极之间的电位差，进一步地，可以检测参比电极与全部负极之间的电位差；根据电芯的负极与参比电极之间的电位差获取不同充电倍率下的负极电位曲线，并根据不同充电倍率下的负极电位曲线获取析锂电位与充电倍率之间的关系；根据析锂电位与充电倍率之间的关系确定第一电位阈值。这样设置能够准确确定第一电位阈值，能够有效避免充放电电池在充电过程中发生析锂现象，可以进一步提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明的一些实施例中，在参比电极与表面电极之间的电位差大于等于第二电位阈值时，在这个条件下不对充放电电池进行加热控制，充放电电池的充电电流根据整车控制器的调整而调整。如此设置能够有效避免充放电电池在充电过程中发生析锂现象，可以进一步提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明的一些实施例中，在参比电极与表面电极之间的电位差小于第一电位阈值时，自加热控制方法还可以包括：

S10，检测电芯的正极与参比电极之间的电位差，可以通过电池管理器检测电芯的正极与参比电极之间的电位差。

S20，根据电芯的正极与参比电极之间的电位差生成电池加热电流调节指令，以便在充放电电池的自加热过程中根据电池加热电流调节指令对充放电电池的加热电流幅值进行调节。电池管理器可以根据电芯的正极与参比电极之间的电位差生成电池加热电流调节指令，以便电池管理器在充放电电池的自加热过程中根据电池加热电流调节指令对充放电电池的加热电流幅值进行调节。

具体地，电池管理器检测出电芯的正极与参比电极之间的电位差后，电池管理器根据电芯的正极与参比电极之间的电位差生成电池加热电流调节指令，以便电池管理器在充放电电池的自加热过程中根据电池加热电流调节指令对充放电电池的加热电流幅值进行调节。其中，电池管理器内可以存储有预置数据，电池管理器检测出电芯的正极与参比电极之间的电位差与预置数据进行对比，然后电池管理器生成电池加热电流调节指令，在充放电电池自加热过程中，根据电池加热电流调节指令对充放电电池的加热电流幅值进行调节，能够实时调节充放电电池的加热电流幅值，可以使充放电电池加热均匀，可以防止大加热电流幅值电流引起的破坏充放电电池正极活性材料的现象发生，从而可以进一步地提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明的一些实施例中，根据电芯的正极与参比电极之间的电位差生成电池加热电流调节指令，可以包括：在电芯的正极与参比电极之间的电位差大于第三电位阈值时，生成加热电流幅值为零的电池加热电流调节指令。其中，在电芯的不同位置放置参比电极和表面电极时，电池管理器可以检测出多个电位差，当多个电位差中的任意一个大于第三电位阈值时，生成加热电流幅值为零的电池加热电流调节指令。在充放电电池自加热过程中，在电芯的正极与参比电极之间的电位差大于第三电位阈值时，生成加热电流幅值为零的电池加热电流调节指令，对充放电电池的电池加热电流进行调节，使充放电电池的电池加热电流调节为零，主动减小充放电电池的加热电流，从而可以进一步避免大加热电流幅值电流引起的破坏充放电电池正极活性材料的现象发生，可以使充放电电池加热均匀，从而可以进一步地提升电池的循环寿命和安全性。

在电芯的正极与参比电极之间的电位差大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，根据第三电位阈值、以及电芯的正极与参比电极之间的电位差生成电池加热电流调节指令。在电芯的不同位置放置参比电极和表面电极时，电池管理器可以检测出多个电位差，当多个电位差中的任意一个大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，根据第三电位阈值、以及电芯的正极与参比电极之间的电位差生成电池加热电流调节指令。

在本发明的一些实施例中，在电芯的正极与参比电极之间的电位差大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，或者当多个电位差中的任意一个大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，根据以下公式确定电池加热电流调节指令对应的加热电流幅值：

I_ac＝I_ac0*f(s2)*(VP-E_max)，

其中，s2为第二安全参数，f(s2)为s2的函数，I_ac为加热电流幅值，I_ac0为初始加热电流幅值，VP为电芯的正极与参比电极之间的电位差，E_max为第三电位阈值。

需要说明的是，根据安全需求，f(s2)为s2的函数取值可以在0-10之间，根据先期实验可设置为定值或查表确定。在充放电电池自加热过程中，通过根据上述公式确定电池加热电流调节指令调节充放电电池的加热电流幅值，可以使充放电电池加热均匀，从而可以进一步避免大加热电流幅值电流引起的破坏充放电电池正极活性材料的现象发生，进而可以进一步提升电池的循环寿命和安全性。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，其上存储有充放电电池的自加热控制程序，该充放电电池的自加热控制程序被处理器执行时实现上述实施例的充放电电池的自加热控制方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，检测参比电极与表面电极之间的电位差，根据参比电极与表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，在充放电电池的自加热过程中根据充电电流调节指令对充放电电池的充电电流进行调节，能够使电池加热均匀，可以避免电池发生析锂的现象，也可以提升电池的循环寿命和安全性。

根据本发明实施例的电池管理器30，包括存储器1203、处理器1201及存储在存储器1203上并可在处理器1201上运行的充放电电池的自加热控制程序，处理器1201执行充放电电池的自加热控制程序时，实现上述实施例的充放电电池的自加热控制方法。

根据本发明实施例的电池管理器30，通过处理器1201执行存储器1203上存储的充放电电池的自加热控制程序，在充放电电池的自加热过程中根据充电电流调节指令对充放电电池的充电电流进行调节，能够使电池加热均匀，可以避免电池发生析锂的现象，也可以提升电池的循环寿命和安全性。

如图6所示，该电池管理器30包括至少一个处理器1201，至少一个通信接口1202，至少一个存储器1203和至少一个通信总线1204；在本发明的实施例中，处理器1201、通信接口1202、存储器1203、通信总线1204的数量为至少一个，且处理器1201、通信接口1202、存储器1203通过通信总线1204完成相互间的通信。

其中，存储器1203可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read－Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read－Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read－Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器1203用于存储程序，处理器1201在接收到执行指令后，执行所述程序，实现上述实施例描述的空调控制方法的步骤。

处理器1201可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的充放电电池的自加热控制系统，自加热控制系统实现上述实施例的充放电电池的自加热控制方法。自加热控制系统包括：参比电极10、表面电极20和电池管理器30。参比电极10对应充放电电池中电芯40的正极41与负极42之间的隔膜43设置，表面电极20对应电芯40的负极42表面设置，进一步地，参比电极10的制备材料可以由铜、铝、锂、磷酸铁锂、石墨烯、碳纳米管、银、氯化银等材料制成，但本发明不限于此，参比电极10也可以由与上述材料起到相同作用的材料制成。进一步地，表面电极20与负极42直接接触，从而建立电子接触通道，表面电极20不限于金属或非金属导体，表面电极20的制备材料可以由石墨烯、碳纳米管、碳基二维材料或其他具有良好电子电导率的材料制成。

其中，电池管理器30为上述实施例的电池管理器30，电池管理器30分别与参比电极10和表面电极20相连，电池管理器30用于检测参比电极10与表面电极20之间的电位差，并根据参比电极10与表面电极20之间的电位差生成充电电流调节指令，以便在充放电电池的自加热过程中根据充电电流调节指令对充放电电池的充电电流进行调节。进一步地，电池管理器可以检测电芯不同位置放置的参比电极与表面电极之间的电位差。

具体地，电池管理器30检测检测出参比电极10与表面电极20之间的电位差后，根据参比电极10与表面电极20之间的电位差生成充电电流调节指令，电池管理器30在充放电电池的自加热过程中根据充电电流调节指令对充放电电池的充电电流进行调节。其中，电池管理器30内可以存储有预置数据，电池管理器30检测检测出参比电极10与表面电极20之间的电位差后与预置数据进行对比，然后电池管理器30生成充电电流调节指令，在充放电电池自加热过程中，通过在充放电电池的自加热过程中根据充电电流调节指令对充放电电池的充电电流进行调节，能够动态调整充放电电池的充电电流，防止大幅值自加热电流可能引起的破坏电池正极41活性材料和负极42活性材料发生析锂的现象，从而可以避免电池发生析锂的现象，进而可以提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明的一些实施例中，参比电极10与电芯40的正极41和负极42之间电子绝缘，但离子导通，表面电极20与电芯40的负极42之间直接接触，作为稳定电极输出稳定的参比电势。

在本发明的一些实施例中，充放电电池内可以设置有多个电芯40，至少一个电芯40内可以设置有多个参比电极10和多个表面电极20，表面电极20与负极42之间直接接触，从而建立电子接触通道，探测电芯40局部表面电势。

在本发明的一些实施例中，电芯40可以设置有引出部位，引出部位用于引出表面电极20、参比电极10，从而使表面电极20、参比电极10与电池管理器30通信连接，便于电池管理器30检测参比电极10与表面电极20之间的电位差。

在本发明的一些实施例中，参比电极10和表面电极20的放置位置一般遵循温差最大点原则，参比电极10和表面电极20优选放置在充放电电池内温差较大的电芯40内，进一步地，参比电极10和表面电极20可以设置在电芯40中部位置，但本发明不限于此，参比电极10和表面电极20也可以设置在电芯40中远离外部热源的远端位置，或者参比电极10和表面电极20也可以设置在电芯40的底部位置。如此设置能够使参比电极10和表面电极20设置位置合理，可以避免电池发生析锂的现象，也可以使充放电电池加热均匀，进而可以提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明的一些实施例中，自加热控制系统可以包括：绝缘栅双极型晶体管，绝缘栅双极型晶体管可根据外部输入，实时输出不同频率和幅值的加热电流信号。绝缘栅双极型晶体管可以与电池管理器30通信连接，绝缘栅双极型晶体管还可以与电芯40的正极耳44和负极耳45连接，电池管理器30根据预设策略，动态调整绝缘栅双极型晶体管向电芯40输出频率或电流幅值。

在本申请中，通过电池管理器30检测负极42与参比电极10之间、正极41与参比电极10之间的电位差，可以防止大幅值自加热电流可能引起的破坏电池正极41活性材料和负极42活性材料发生析锂的现象，保证电芯40的循环寿命和安全性能不受影响。并且，通过设置参比电极10和表面电极20，可以检测自加热时电芯40的局部电势分布。

需要说明的是，自加热技术的最大难题之一是，由于自加热的频率通常较高，因此会主要利用电子在金属导体(也既集流体)中的阻抗。又由于电芯40中电流密度沿着集流体方向通常成梯度分布。又由于，电池的集流体发热可以根据欧姆产热公式，写为Q＝I²*R，因此在靠近电芯40引出的位置，发热会非常严重,进而造成低温下的加热不均匀，冷端与热端温度可相差30–50摄氏度。因此，通过动态的探测电芯40局部的电势，特别是将参比电极10和表面电极20同时放置在容易析锂的电芯40中部和底部等远离热源处来探测到的局部电势，对于探测当前自加热条件是否具有显著风险具有重要的意义。

并且，参比电极10可以输出一个稳定的不受局部电势影响的标准电势，表面电极20可以输出一个变化的直接反应局部电势的表面电势。通过检测负极42与参比电极10之间电位差，可以防止电芯40发生析锂。通过检测正极41与参比电极10之间电位差，可以防止大幅值自加热电流可能引起的破坏电池正极41活性材料的现象，当监测到正极41电位高于或低于预设区间时，自动降低自加热幅值，直到探测信号低于预设的阈值。

参比电极10：一般用具有稳定电化学反应对的材料制备，其电势一般不受周围环境和状态影响，可用于输出稳定的参考电位。

表面电极20:本申请中的表面电极20，特指具有电子导通性的导体，其与正极41或者负极42的活性物质接触后，其电势会自动与正极41或负极42的费米能级保持一致，从而达到动态探测活性材料的电化学势的目的。

在本发明的一些实施例中，根据参比电极10与表面电极20之间的电位差生成充电电流调节指令，可以包括：在参比电极10与表面电极20之间的电位差小于第一电位阈值时，电池管理器30生成充电电流幅值为零的充电电流调节指令。其中，在电芯40的不同位置放置参比电极10和表面电极20时，电池管理器30可以检测出多个电位差，当多个电位差中的任意一个小于第一电位阈值时，电池管理器30生成充电电流幅值为零的充电电流调节指令。在充放电电池自加热过程中，充电电流幅值为零时在热力学上充放电电池不可能析锂，在参比电极10与表面电极20之间的电位差小于第一电位阈值时，生成充电电流幅值为零的充电电流调节指令，对充放电电池的充电电流进行调节，使充放电电池的充电电流调节为零，主动减小充放电电池的充电电流，从而可以避免充放电电池发生析锂的现象。

进一步地，在参比电极10与表面电极20之间的电位差大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据第一电位阈值、以及参比电极10与表面电极20之间的电位差生成充电电流调节指令，从而避免充放电电池发生析锂的现象。其中，在电芯40的不同位置放置参比电极10和表面电极20时，电池管理器30可以检测出多个电位差，当多个电位差中的任意一个大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据第一电位阈值、以及参比电极10与表面电极20之间的电位差生成充电电流调节指令，从而避免充放电电池发生析锂的现象。

进一步地，在参比电极10与表面电极20之间的电位差大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据以下公式确定充电电流调节指令对应的充电电流幅值：

I_dc＝I_dc0*f(s1)*(VN-E_plating)，

其中，s1为第一安全参数，f(s1)为s1的函数，I_dc为充电电流幅值，I_dc0为初始充电电流幅值，VN为参比电极10与表面电极20之间的电位差，E_plating为第一电位阈值。需要说明的是，f(s1)为s1的函数取值可以在0-10之间，根据先期实验可设置为定值或查表确定，f(s1)取决于充放电电池本征充放电能力，在策略测试时通过实验确定具体数值，可以为一个定值也可以为一个函数，f(s1)总的趋势为充放电能力好的充放电电池，f(s1)取值大，充放电能力差的充放电电池，f(s1)取值小。在充放电电池自加热过程中，通过根据上述公式确定充电电流调节指令对应的充电电流幅值，能够有效避免充放电电池在充电过程中发生析锂现象，可以进一步提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明的一些实施例中，第一电位阈值根据以下步骤确定：检测电芯40的负极42与参比电极10之间的电位差，进一步地，可以检测参比电极10与全部负极42之间的电位差；根据电芯40的负极42与参比电极10之间的电位差获取不同充电倍率下的负极42电位曲线，并根据不同充电倍率下的负极42电位曲线获取析锂电位与充电倍率之间的关系；根据析锂电位与充电倍率之间的关系确定第一电位阈值。这样设置能够准确确定第一电位阈值，能够有效避免充放电电池在充电过程中发生析锂现象，可以进一步提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明的一些实施例中，在参比电极10与表面电极20之间的电位差大于等于第二电位阈值时，在这个条件下不对充放电电池进行加热控制，充放电电池的充电电流根据整车控制器的调整而调整。如此设置能够有效避免充放电电池在充电过程中发生析锂现象，可以进一步提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明的一些实施例中，在参比电极10与表面电极20之间的电位差小于第一电位阈值时，自加热控制方法还可以包括：

S10，检测电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差，可以通过电池管理器30检测电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差。

S20，根据电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差生成电池加热电流调节指令，以便在充放电电池的自加热过程中根据电池加热电流调节指令对充放电电池的加热电流幅值进行调节。电池管理器30可以根据电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差生成电池加热电流调节指令，以便电池管理器30在充放电电池的自加热过程中根据电池加热电流调节指令对充放电电池的加热电流幅值进行调节。

具体地，电池管理器30检测出电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差后，电池管理器30根据电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差生成电池加热电流调节指令，以便电池管理器30在充放电电池的自加热过程中根据电池加热电流调节指令对充放电电池的加热电流幅值进行调节。其中，电池管理器30内可以存储有预置数据，电池管理器30检测出电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差与预置数据进行对比，然后电池管理器30生成电池加热电流调节指令，在充放电电池自加热过程中，根据电池加热电流调节指令对充放电电池的加热电流幅值进行调节，能够实时调节充放电电池的加热电流幅值，可以使充放电电池加热均匀，可以防止大加热电流幅值电流引起的破坏充放电电池正极41活性材料的现象发生，从而可以进一步地提升电池的循环寿命和安全性。

在本发明的一些实施例中，根据电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差生成电池加热电流调节指令，可以包括：在电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差大于第三电位阈值时，生成加热电流幅值为零的电池加热电流调节指令。其中，在电芯40的不同位置放置参比电极10和表面电极20时，电池管理器30可以检测出多个电位差，当多个电位差中的任意一个大于第三电位阈值时，生成加热电流幅值为零的电池加热电流调节指令。在充放电电池自加热过程中，在电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差大于第三电位阈值时，生成加热电流幅值为零的电池加热电流调节指令，对充放电电池的电池加热电流进行调节，使充放电电池的电池加热电流调节为零，主动减小充放电电池的加热电流，从而可以进一步避免大加热电流幅值电流引起的破坏充放电电池正极41活性材料的现象发生，可以使充放电电池加热均匀，从而可以进一步地提升电池的循环寿命和安全性。

在电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，根据第三电位阈值、以及电芯的正极41与参比电极10之间的电位差生成电池加热电流调节指令。在电芯的不同位置放置参比电极10和表面电极20时，电池管理器可以检测出多个电位差，当多个电位差中的任意一个大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，根据第三电位阈值、以及电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差生成电池加热电流调节指令。

在本发明的一些实施例中，在电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，或者当多个电位差中的任意一个大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，根据以下公式确定电池加热电流调节指令对应的加热电流幅值：

I_ac＝I_ac0*f(s2)*(VP-E_max)，

其中，s2为第二安全参数，f(s2)为s2的函数，I_ac为加热电流幅值，I_ac0为初始加热电流幅值，VP为电芯40的正极41与参比电极10之间的电位差，E_max为第三电位阈值。

需要说明的是，根据安全需求，f(s2)为s2的函数取值可以在0-10之间，根据先期实验可设置为定值或查表确定。在充放电电池自加热过程中，通过根据上述公式确定电池加热电流调节指令调节充放电电池的加热电流幅值，可以使充放电电池加热均匀，从而可以进一步避免大加热电流幅值电流引起的破坏充放电电池正极41活性材料的现象发生，进而可以进一步提升电池的循环寿命和安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种充放电电池的自加热控制方法，其特征在于，所述充放电电池包括电芯，所述电芯的正极与负极之间设有隔膜，所述隔膜处对应设有参比电极，所述电芯的负极表面对应设有表面电极，所述方法包括：

检测所述参比电极与所述表面电极之间的电位差；

根据所述参比电极与所述表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，以便在所述充放电电池的自加热过程中根据所述充电电流调节指令对所述充放电电池的充电电流进行调节；

根据所述参比电极与所述表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，包括：

在所述参比电极与所述表面电极之间的电位差小于第一电位阈值时，生成充电电流幅值为零的充电电流调节指令；

在所述参比电极与所述表面电极之间的电位差大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据所述第一电位阈值、以及所述参比电极与所述表面电极之间的电位差生成所述充电电流调节指令；

在所述参比电极与所述表面电极之间的电位差大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据以下公式确定所述充电电流调节指令对应的充电电流幅值：

I_dc = I_dc0 * f(s1)*(VN - E_plating)，

其中，s1为第一安全参数，f(s1)为s1的函数，I_dc为所述充电电流幅值，I_dc0为初始充电电流幅值，VN为所述参比电极与所述表面电极之间的电位差，E_plating为所述第一电位阈值。

2.根据权利要求1所述的充放电电池的自加热控制方法，其特征在于，所述第一电位阈值根据以下步骤确定：

检测所述电芯的负极与所述参比电极之间的电位差；

根据所述电芯的负极与所述参比电极之间的电位差获取不同充电倍率下的负极电位曲线，并根据不同充电倍率下的负极电位曲线获取析锂电位与充电倍率之间的关系；

根据所述析锂电位与充电倍率之间的关系确定所述第一电位阈值。

3.根据权利要求1所述的充放电电池的自加热控制方法，其特征在于，在所述参比电极与所述表面电极之间的电位差小于第一电位阈值时，所述方法还包括：

检测所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差；

根据所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差生成电池加热电流调节指令，以便在所述充放电电池的自加热过程中根据所述电池加热电流调节指令对所述充放电电池的加热电流幅值进行调节。

4.根据权利要求3所述的充放电电池的自加热控制方法，其特征在于，根据所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差生成电池加热电流调节指令，包括：

在所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差大于第三电位阈值时，生成加热电流幅值为零的电池加热电流调节指令；

在所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，根据所述第三电位阈值、以及所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差生成所述电池加热电流调节指令。

5.根据权利要求4所述的充放电电池的自加热控制方法，其特征在于，在所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差大于第四电位阈值且小于等于第三电位阈值时，根据以下公式确定所述电池加热电流调节指令对应的加热电流幅值：

I_ac = I_ac0 * f(s2)*(VP - E_max)，

其中，s2为第二安全参数，f(s2)为s2的函数，I_ac为所述加热电流幅值，I_ac0为初始加热电流幅值，VP为所述电芯的正极与所述参比电极之间的电位差，E_max为所述第三电位阈值。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有充放电电池的自加热控制程序，该充放电电池的自加热控制程序被处理器执行时实现根据权利要求1-5中任一项所述的充放电电池的自加热控制方法。

7.一种电池管理器，其特征在于，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充放电电池的自加热控制程序，所述处理器执行所述充放电电池的自加热控制程序时，实现根据权利要求1-5中任一项所述的充放电电池的自加热控制方法。

8.一种充放电电池的自加热控制系统，其特征在于，包括：

参比电极，所述参比电极对应所述充放电电池中电芯的正极与负极之间的隔膜设置；

表面电极，所述表面电极对应所述电芯的负极表面设置；

电池管理器，所述电池管理器分别与所述参比电极和所述表面电极相连，所述电池管理器用于检测所述参比电极与所述表面电极之间的电位差，并根据所述参比电极与所述表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，以便在所述充放电电池的自加热过程中根据所述充电电流调节指令对所述充放电电池的充电电流进行调节；

根据所述参比电极与所述表面电极之间的电位差生成充电电流调节指令，包括：

在所述参比电极与所述表面电极之间的电位差小于第一电位阈值时，生成充电电流幅值为零的充电电流调节指令；

在所述参比电极与所述表面电极之间的电位差大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据所述第一电位阈值、以及所述参比电极与所述表面电极之间的电位差生成所述充电电流调节指令；

在所述参比电极与所述表面电极之间的电位差大于等于第一电位阈值且小于第二电位阈值时，根据以下公式确定所述充电电流调节指令对应的充电电流幅值：

I_dc = I_dc0 * f(s1)*(VN - E_plating)，

其中，s1为第一安全参数，f(s1)为s1的函数，I_dc为所述充电电流幅值，I_dc0为初始充电电流幅值，VN为所述参比电极与所述表面电极之间的电位差，E_plating为所述第一电位阈值。

9.根据权利要求8所述的充放电电池的自加热控制系统，其特征在于，所述参比电极与所述电芯的正极和负极之间电子绝缘，但离子导通，所述表面电极与所述电芯的负极之间直接接触电子导通。