金属电池及其电池管理系统、控制方法与流程

本发明涉及金属电池技术领域，特别涉及一种金属电池及其电池管理系统、控制方法。

背景技术：

锂金属电池早于锂离子电池诞生，并且在二十世纪八十年代，moli公司将其商业化，售卖超过200万只锂金属电池。其后，因为锂金属电池存在的安全隐患，造成了几起严重的安全事故，moli被迫召回了大量的电池，随后公司破产并被收购。其中一种重要的安全隐患来自于负极锂枝晶的生成带来的电池内部短路及相关的热失效风险。锂离子电池的诞生，很大程度上就是为了解决金属锂电池的安全问题，通过在负极引入可脱嵌锂锂的层状材料，如石墨，解决了锂金属在充电过程中不均匀生长进而形成枝晶及其他问题。然而，由于在负极增加可脱嵌锂锂的层状材料，电芯的体积比和重量比能量密度都有所下降。随着电池应用领域的扩大，对高能量密度的电池需求日益强烈，而锂离子电池将近达到理论的能量密度上限，难于满足不断增长的需求，尤其是在电动汽车、无人机、手机等应用领域。因此，金属电池，如锂金属电池、镁金属电池、钠金属电池等，再次引起了广泛的兴趣和产品化的尝试。

金属电池内部枝晶的生长，通常发生在电池充电过程中。如图1所示，以锂金属电池为例，在电池充电过程中，由于负极上锂金属不均匀的析出、生长，造成锂金属沉积，一层很薄的sei膜很快在生成的锂金属表面形成。在锂金属生成的过程中，体机会膨胀，导致sei膜破坏。经过多次循环，进而导致有树枝状枝晶的生成。如此的枝晶，可以在电池内部由负极表面的不同的位置同时或异时发生。如图2所示，随着枝晶的生长，最终刺穿隔膜，到达正极，造成电池内部形成局部的短路，造成发热甚至电池内部的热失控，进而造成不可恢复的严重失效，如着火甚至爆炸。

为了抑制或解决枝晶的生长，现有常见的做法有通过使用不易被刺穿的固态多孔隔膜，或者在正负极之间引入第三电极，来监控枝晶的生长。然而，现有的解决枝晶的方法，都在不同程度上增加了电池的制造难度或者材料成本，而且会降低电池的性能。例如，固态多孔隔膜的使用虽然可以在一定程度上防止枝晶刺穿，但是，固态隔膜的离子导电率通常低于液态或者胶态电解质，并且与正负极很难形成很好的界面，导致电芯的放电能力变弱，循环寿命降低。通过在正负极之间引入第三电极来监控锂枝晶的生成，并可以选择多一定程度的干预，但是增加了电池内部结构的复杂度，造成现有的生产设备和工艺无法与之吻合。引入新的电极，同时带来其他的潜在的失效风险，降低了电芯的可靠性，不可避免的导致生产良率的下降。而且，为了配合第三电极的功能，电池管理系统也要相应的变得复杂。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种简单的电池管理系统，能够有效检测金属电池的电芯内部的枝晶的形成，以便于及时采取安全措施，避免安全事故的发生。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电池管理系统，用于管理金属电池的电芯，所述电池管理系统包括：

检测电路，用于检测所述金属电池的电气参数；以及

控制电路，用于获取所述电气参数，并根据所述电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述检测电路包括如下至少一种：电流检测电路、电压检测电路、电量计；

或/及，所述电气参数包括如下至少一种：所述金属电池的能量、所述金属电池的电量、所述金属电池的电压、所述金属电池的电流、所述电芯的能量、所述电芯的电量、所述电芯的电压、所述电芯的电流。

进一步地，所述控制电路包括如下至少一种：微处理器、电路板组成电路。

进一步地，所述电池管理系统还包括存储器，所述存储器与所述检测电路以及所述控制电路分别电连接，所述存储器用于存储所述金属电池的电气参数；

其中，所述控制电路从所述存储器中获取所述金属电池在不同时刻的电气参数，并且根据所述不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述存储器还用于预先存储一预设值；

其中，所述控制电路根据所述不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化值，并根据所述变化值与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述控制电路根据所述金属电池处于充电状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电电量或/及充电能量，所述控制电路根据所述金属电池处于恒压充电状态下的不同时刻的所述充电电量的差值或/及充电能量的差值确定所述充电电量或/及充电能量的增长速率，并在所述充电电量或/及充电能量的增长速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电电流，所述控制电路根据所述金属电池处于恒压充电状态下的不同时刻的所述充电电流的差值确定所述充电电流的增长速率，并在所述充电电流的增长速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电能量，所述控制电路根据所述金属电池处于恒流充电状态下的不同时刻的所述充电能量的差值确定所述充电能量的增长速率，并在所述充电能量的增长速率小于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电电压，所述控制电路根据所述金属电池处于恒流充电状态下的不同时刻的所述充电电压的差值确定所述充电电压的下降速率，并在所述充电电压的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述控制电路根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的放电电量或/及放电能量，所述控制电路根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的所述放电电量的差值或/及放电能量的差值确定所述放电电量或/及放电能量的增长速率，并在所述放电电量或/及放电能量的增长速率小于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或其电芯的放电电流，所述控制电路根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的所述放电电流的差值确定所述放电电流的下降速率，并在所述放电电流的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述控制电路根据所述金属电池处于静置状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的静置电压或/及静置剩余电量，所述控制电路根据所述金属电池处于静置状态下的不同时刻的所述静置电压的差值或/及静置剩余电量的差值确定所述静置电压或/及静置剩余电量的下降速率，并在所述静置电压或/及静置剩余电量的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述金属电池包括多个串联或/及并联的电芯，所述电池管理系统还包括存储器，所述存储器与所述检测电路以及所述控制电路分别电连接，所述存储器用于存储所述金属电池的各个电芯的电气参数；

其中，所述控制电路从所述存储器中获取所述金属电池的各个电芯在同一时刻的电气参数，并且根据所述同一时刻的电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述存储器还用于预先存储一预设值；

其中，所述电气参数包括所述电芯的静置电压，所述控制电路根据所述金属电池的各个电芯处于静置状态下的同一时刻的静置电压确定两两电芯之间的静置电压差，并确定所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值，以及根据所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述控制电路在所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电电量或/及总充电能量，所述控制电路在相邻两次的总充电电量的差值或/及总充电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电电量或/及总放电能量，所述控制电路确定相邻两次的总放电电量的差值或/及总放电能量的差值，并在所述总放电电量的差值或/及所述总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电电量、以及从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电电量，所述控制电路确定一个充放电循环过程中的总充电电量与总放电电量的差值，并在所述总充电电量与总放电电量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电能量、以及从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电能量，所述控制电路确定一个充放电循环过程中的总充电能量与总放电能量的差值，并在所述总充电能量与总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述存储器还用于预先存储一预设值以及所述金属电池或其电芯的满电量设计值；

所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的总充电电量或/及总放电电量，所述控制电路根据所述满电量设计值与所述总充电电量或/及总放电电量确定所述满电量设计值与所述总充电电量的差值或/及与所述总放电电量的差值，并在所述满电量设计值与所述总充电电量的差值或/及与所述总放电电量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述存储器还用于预先存储一预设值以及所述金属电池或其电芯的满能量设计值；

所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的总充电能量或/及总放电能量，所述控制电路根据所述满能量设计值与所述总充电能量或/及总放电能量确定所述满能量设计值与所述总充电能量的差值或/及与所述总放电能量的差值，并在所述满能量设计值与所述总充电能量的差值或/及与所述总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电池管理系统还包括提示单元，所述控制电路还用于当确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极时控制所述提示单元进行异常提示。

进一步地，所述提示单元为声音发生装置或显示装置中的至少一种，其中，

当所述提示单元为声音发生装置时，所述提示单元通过发出警报声或语音来进行异常提示；或者

当所述提示单元为显示装置时，通过闪烁灯光或显示文字来进行异常提示。

进一步地，所述控制电路还用于当确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极时切断所述金属电池所在的电流回路。

进一步地，所述检测电路包括电流检测电路，所述电流检测电路电连接于所述金属电池的充电回路或/及放电回路中，用于在所述金属电池处于充电过程中检测所述充电回路中的充电电流，或/及，用于在所述金属电池处于放电过程中检测所述放电回路中的放电电流。

进一步地，所述控制电路通过对所述充电电流进行时间积分来计算出所述充电过程中的充电电量；

或/及，所述控制电路通过对所述放电电流进行时间积分来计算出所述放电过程中的放电电量。

进一步地，所述检测电路包括电压检测电路，所述电压检测电路电连接于所述金属电池或所述电芯的正负极之间，用于在所述金属电池处于充电过程中检测所述金属电池或所述电芯的正负极之间的充电电压，或者，用于在所述金属电池处于放电过程中检测所述金属电池或所述电芯的正负极之间的放电电压，或者，用于在所述金属电池处于静置状态过程中检测所述金属电池或所述电芯的正负极之间的静置电压。

进一步地，所述检测电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路电连接于所述金属电池的充电回路或/及放电回路中，用于在所述金属电池处于充电过程中检测所述充电回路中的充电电流，或/及，用于在所述金属电池处于放电过程中检测所述放电回路中的放电电流；

所述控制电路通过对所述充电电流与所述充电电压的乘积进行时间积分以计算出所述充电能量，或/及，所述控制电路通过对所述放电电流与所述放电电压的乘积进行时间积分以计算出所述放电能量。

进一步地，所述检测电路包括电量计，所述电量计电连接于所述金属电池的充电回路或放电回路中，用于在所述金属电池处于充电过程中检测所述金属电池的充电电量，或者，用于在所述金属电池处于放电过程中检测所述金属电池的放电电量；

或者，所述电量计电连接于所述金属电池或所述电芯，用于在所述金属电池处于静置过程中检测所述金属电池的剩余电量。

进一步地，所述电池管理系统设于所述金属电池的壳体内部，所述检测电路与所述金属电池的电芯电连接。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种金属电池，包括壳体以及收纳在所述壳体内的电芯，所述金属电池还包括设于所述壳体内部的电池管理系统，所述电池管理系统用于管理所述电芯，所述电池管理系统包括：

检测电路，用于检测所述金属电池的电气参数；以及

控制电路，用于获取所述电气参数，并根据所述电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述检测电路包括如下至少一种：电流检测电路、电压检测电路、电量计；

或/及，所述电气参数包括如下至少一种：所述金属电池的能量、所述金属电池的电量、所述金属电池的电压、所述金属电池的电流、所述电芯的能量、所述电芯的电量、所述电芯的电压、所述电芯的电流。

进一步地，所述控制电路包括如下至少一种：微处理器、电路板组成电路。

进一步地，所述电池管理系统还包括存储器，所述存储器与所述检测电路以及所述控制电路分别电连接，所述存储器用于存储所述金属电池的电气参数；

其中，所述控制电路从所述存储器中获取所述金属电池在不同时刻的电气参数，并且根据所述不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述存储器还用于预先存储一预设值；

其中，所述控制电路根据所述不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化值，并根据所述变化值与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述控制电路根据所述金属电池处于充电状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电电量或/及充电能量，所述控制电路根据所述金属电池处于恒压充电状态下的不同时刻的所述充电电量的差值或/及充电能量的差值确定所述充电电量或/及充电能量的增长速率，并在所述充电电量或/及充电能量的增长速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电电流，所述控制电路根据所述金属电池处于恒压充电状态下的不同时刻的所述充电电流的差值确定所述充电电流的增长速率，并在所述充电电流的增长速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电能量，所述控制电路根据所述金属电池处于恒流充电状态下的不同时刻的所述充电能量的差值确定所述充电能量的增长速率，并在所述充电能量的增长速率小于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电电压，所述控制电路根据所述金属电池处于恒流充电状态下的不同时刻的所述充电电压的差值确定所述充电电压的下降速率，并在所述充电电压的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述控制电路根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的放电电量或/及放电能量，所述控制电路根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的所述放电电量的差值或/及放电能量的差值确定所述放电电量或/及放电能量的增长速率，并在所述放电电量或/及放电能量的增长速率小于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或其电芯的放电电流，所述控制电路根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的所述放电电流的差值确定所述放电电流的下降速率，并在所述放电电流的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述控制电路根据所述金属电池处于静置状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的静置电压或/及静置剩余电量，所述控制电路根据所述金属电池处于静置状态下的不同时刻的所述静置电压的差值或/及静置剩余电量的差值确定所述静置电压或/及静置剩余电量的下降速率，并在所述静置电压或/及静置剩余电量的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述金属电池包括多个串联或/及并联的电芯，所述电池管理系统还包括存储器，所述存储器与所述检测电路以及所述控制电路分别电连接，所述存储器用于存储所述金属电池的各个电芯的电气参数；

其中，所述控制电路从所述存储器中获取所述金属电池的各个电芯在同一时刻的电气参数，并且根据所述同一时刻的电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述存储器还用于预先存储一预设值；

其中，所述电气参数包括所述电芯的静置电压，所述控制电路根据所述金属电池的各个电芯处于静置状态下的同一时刻的静置电压确定两两电芯之间的静置电压差，并确定所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值，以及根据所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述控制电路在所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电电量或/及总充电能量，所述控制电路在相邻两次的总充电电量的差值或/及总充电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电电量或/及总放电能量，所述控制电路确定相邻两次的总放电电量的差值或/及总放电能量的差值，并在所述总放电电量的差值或/及所述总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电电量、以及从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电电量，所述控制电路确定一个充放电循环过程中的总充电电量与总放电电量的差值，并在所述总充电电量与总放电电量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电能量、以及从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电能量，所述控制电路确定一个充放电循环过程中的总充电能量与总放电能量的差值，并在所述总充电能量与总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述存储器还用于预先存储一预设值以及所述金属电池或其电芯的满电量设计值；

所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的总充电电量或/及总放电电量，所述控制电路根据所述满电量设计值与所述总充电电量或/及总放电电量确定所述满电量设计值与所述总充电电量的差值或/及与所述总放电电量的差值，并在所述满电量设计值与所述总充电电量的差值或/及与所述总放电电量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述存储器还用于预先存储一预设值以及所述金属电池或其电芯的满能量设计值；

所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的总充电能量或/及总放电能量，所述控制电路根据所述满能量设计值与所述总充电能量或/及总放电能量确定所述满能量设计值与所述总充电能量的差值或/及与所述总放电能量的差值，并在所述满能量设计值与所述总充电能量的差值或/及与所述总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电池管理系统还包括提示单元，所述控制电路还用于当确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极时控制所述提示单元进行异常提示。

进一步地，所述提示单元为声音发生装置或显示装置中的至少一种，其中，

当所述提示单元为声音发生装置时，所述提示单元通过发出警报声或语音来进行异常提示；或者

当所述提示单元为显示装置时，通过闪烁灯光或显示文字来进行异常提示。

进一步地，所述控制电路还用于当确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极时切断所述金属电池所在的电流回路。

进一步地，所述检测电路包括电流检测电路，所述电流检测电路电连接于所述金属电池的充电回路或/及放电回路中，用于在所述金属电池处于充电过程中检测所述充电回路中的充电电流，或/及，用于在所述金属电池处于放电过程中检测所述放电回路中的放电电流。

进一步地，所述控制电路通过对所述充电电流进行时间积分来计算出所述充电过程中的充电电量；

或/及，所述控制电路通过对所述放电电流进行时间积分来计算出所述放电过程中的放电电量。

进一步地，所述检测电路包括电压检测电路，所述电压检测电路电连接于所述金属电池或所述电芯的正负极之间，用于在所述金属电池处于充电过程中检测所述金属电池或所述电芯的正负极之间的充电电压，或者，用于在所述金属电池处于放电过程中检测所述金属电池或所述电芯的正负极之间的放电电压，或者，用于在所述金属电池处于静置状态过程中检测所述金属电池或所述电芯的正负极之间的静置电压。

进一步地，所述检测电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路电连接于所述金属电池的充电回路或/及放电回路中，用于在所述金属电池处于充电过程中检测所述充电回路中的充电电流，或/及，用于在所述金属电池处于放电过程中检测所述放电回路中的放电电流；

所述控制电路通过对所述充电电流与所述充电电压的乘积进行时间积分以计算出所述充电能量，或/及，所述控制电路通过对所述放电电流与所述放电电压的乘积进行时间积分以计算出所述放电能量。

进一步地，所述检测电路包括电量计，所述电量计电连接于所述金属电池的充电回路或放电回路中，用于在所述金属电池处于充电过程中检测所述金属电池的充电电量，或者，用于在所述金属电池处于放电过程中检测所述金属电池的放电电量；

或者，所述电量计电连接于所述金属电池或所述电芯，用于在所述金属电池处于静置过程中检测所述金属电池的剩余电量。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种金属电池的控制方法，包括以下步骤：

检测所述金属电池的电气参数；以及

获取所述电气参数，并根据所述电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述电气参数包括如下至少一种：所述金属电池的能量、所述金属电池的电量、所述金属电池的电压、所述金属电池的电流、所述电芯的能量、所述电芯的电量、所述电芯的电压、所述电芯的电流。

进一步地，所述控制方法还包括：

当确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极时，对所述异常进行提示；

或/及，当确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极时，切断所述金属电池所在的电流回路。

进一步地，所述控制方法还包括：

存储所述金属电池的电气参数；以及

获取所述金属电池在不同时刻的电气参数，并且根据所述不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述控制方法还包括：

预先存储一预设值；以及

根据所述不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化值，并根据所述变化值与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述控制方法具体包括：

根据所述金属电池处于充电状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电电量或/及充电能量；所述控制方法具体包括：

根据所述金属电池处于恒压充电状态下的不同时刻的所述充电电量的差值或/及充电能量的差值确定所述充电电量或/及充电能量的增长速率，并在所述充电电量或/及充电能量的增长速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电电流；所述控制方法具体包括：

根据所述金属电池处于恒压充电状态下的不同时刻的所述充电电流的差值确定所述充电电流的增长速率，并在所述充电电流的增长速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电能量；所述控制方法具体包括：

根据所述金属电池处于恒流充电状态下的不同时刻的所述充电能量的差值确定所述充电能量的增长速率，并在所述充电能量的增长速率小于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的充电电压；所述控制方法具体包括：

所述金属电池处于恒流充电状态下的不同时刻的所述充电电压的差值确定所述充电电压的下降速率，并在所述充电电压的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述控制方法具体包括：

根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的放电电量或/及放电能量；所述控制方法具体包括：

根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的所述放电电量的差值或/及放电能量的差值确定所述放电电量或/及放电能量的增长速率，并在所述放电电量或/及放电能量的增长速率小于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或其电芯的放电电流；所述控制方法具体包括：

根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的所述放电电流的差值确定所述放电电流的下降速率，并在所述放电电流的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述控制方法具体包括：

根据所述金属电池处于静置状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的静置电压或/及静置剩余电量；所述控制方法具体包括：

根据所述金属电池处于静置状态下的不同时刻的所述静置电压的差值或/及静置剩余电量的差值确定所述静置电压或/及静置剩余电量的下降速率，并在所述静置电压或/及静置剩余电量的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述金属电池包括多个串联或/及并联的电芯，所述控制方法还包括：

存储所述金属电池的各个电芯的电气参数；以及

获取所述金属电池的各个电芯在同一时刻的电气参数，并且根据所述同一时刻的电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述电气参数包括所述电芯的静置电压，所述控制方法还包括：

预先存储一预设值；

根据所述金属电池的各个电芯处于静置状态下的同一时刻的静置电压确定两两电芯之间的静置电压差，并确定所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值，以及根据所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述控制方法具体包括：

当所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电电量或/及总充电能量；所述控制方法具体包括：

当相邻两次的总充电电量的差值或/及总充电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电电量或/及总放电能量；所述控制方法具体包括：

确定相邻两次的总放电电量的差值或/及总放电能量的差值，并在所述总放电电量的差值或/及所述总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电电量、以及从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电电量；所述控制方法具体包括：

确定一个充放电循环过程中的总充电电量与总放电电量的差值，并在所述总充电电量与总放电电量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电能量、以及从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电能量；所述控制方法具体包括：

确定一个充放电循环过程中的总充电能量与总放电能量的差值，并在所述总充电能量与总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的总充电电量或/及总放电电量；所述控制方法还包括：

预先存储一预设值以及所述金属电池或其电芯的满电量设计值；以及

根据所述满电量设计值与所述总充电电量或/及总放电电量确定所述满电量设计值与所述总充电电量的差值或/及与所述总放电电量的差值，并在所述满电量设计值与所述总充电电量的差值或/及与所述总放电电量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

进一步地，所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的总充电能量或/及总放电能量；所述控制方法还包括：

预先存储一预设值以及所述金属电池或其电芯的满能量设计值；以及

根据所述满能量设计值与所述总充电能量或/及总放电能量确定所述满能量设计值与所述总充电能量的差值或/及与所述总放电能量的差值，并在所述满能量设计值与所述总充电能量的差值或/及与所述总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

本发明的电池管理系统通过实时监控金属电池的电气参数来判断电芯内部是否有锂枝晶生成，从而有效地解决了如何检测电池内部枝晶的生成的技术问题，以便于及时采取安全措施，避免安全事故的发生。

附图说明

图1是金属电池的电芯内部的锂枝晶的生成过程的示意图。

图2是图1中的树枝状锂枝晶的生成导致金属电池的电芯正负极短路的示意图。

图3是本发明实施例的一种电池管理系统的应用环境示意图，所述电池管理系统设于所述金属电池的壳体内部。

图4是本发明实施例的另一种电池管理系统的应用环境示意图，所述电池管理系统独立于所述金属电池。

图5是本发明实施例的金属电池的电芯处于充电状态的示意图。

图6是本发明实施例的金属电池的电芯处于放电状态的示意图。

图7是本发明实施例的金属电池的单个电芯处于静置状态的示意图。

图8是本发明实施例的金属电池的多个电芯处于静置状态的示意图。

图9是本发明实施例的一种金属电池的控制方法流程示意图。

图10是本发明实施例的一种金属电池的立体图。

图11是图10中的金属电池沿xi-xi方向的剖视图。

主要元件符号说明

电池管理系统100

检测电路11

控制电路12

存储器13

指示单元14

金属电池200、200’

电芯21

盖体22

壳体23

步骤901、902

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图3，是本发明实施例的一种电池管理系统100(batterymanagementsystem，简称bms)的应用环境示意图。所述电池管理系统100用于管理金属电池200的电芯21，以监控所述金属电池200的电芯21的安全性能。

所述电池管理系统100至少包括检测电路11以及控制电路12。其中，所述检测电路11用于检测所述金属电池200的电气参数。

在一种实施例中，所述电池管理系统100设于所述金属电池200的壳体内部，所述检测电路11与所述金属电池200的电芯21电连接。

可以理解的是，在另一种实施例中，如图4所示，所述电池管理系统100也可独立于所述金属电池200’，所述检测电路11与所述金属电池200’电连接。

所述控制电路12用于获取所述电气参数，并根据所述电气参数确定所述金属电池200的电芯21的安全性能。

其中，所述控制电路12包括如下至少一种：微处理器、电路板组成电路。

所述检测电路11包括如下至少一种：电流检测电路、电压检测电路、电量计。所述电气参数包括如下至少一种：所述金属电池的能量，所述金属电池的电量、所述金属电池的电压、所述金属电池的电流、所述电芯的能量、所述电芯的电量、所述电芯的电压、所述电芯的电流。

其中，所述电压可通过所述电压检测电路直接检测出来。所述电流可通过所述电流检测电路直接检测出来。所述电量可通过所述电量计直接检测出来，或者先通过所述电流检测电路检测出电流，再对所述电流进行时间积分来计算出来。所述能量可先通过所述电压检测电路检测出电压，以及通过所述电流检测电路检测出电流，再对所述电压和所述电流的乘积进行时间积分来计算出来。

举例来说，在其中一种实施例中，所述检测电路11包括电流检测电路，所述电流检测电路电连接于所述金属电池200的充电回路或/及放电回路中，用于在所述金属电池200处于充电过程中检测所述充电回路中的充电电流，或/及，用于在所述金属电池200处于放电过程中检测所述放电回路中的放电电流。

在其中一种实施例中，所述控制电路12通过对所述充电电流进行时间积分来计算出所述充电过程中的充电电量。或/及，所述控制电路12通过对所述放电电流进行时间积分来计算出所述放电过程中的放电电量。

在其中一种实施例中，所述检测电路11包括电压检测电路，所述电压检测电路电连接于所述金属电池200或所述电芯21的正负极之间，用于在所述金属电池200处于充电过程中检测所述金属电池200或所述电芯21的正负极之间的充电电压，或者，用于在所述金属电池200处于放电过程中检测所述金属电池200或所述电芯21的正负极之间的放电电压，或者，用于在所述金属电池200处于静置状态过程中检测所述金属电池200或所述电芯21的正负极之间的静置电压。

在其中一种实施例中，所述检测电路11包括电流检测电路和电压检测电路，所述控制电路12通过对所述充电电流与所述充电电压的乘积进行时间积分以计算出所述充电能量。或/及，所述控制电路12通过对所述放电电流与所述放电电压的乘积进行时间积分以计算出所述放电能量。

在其中一种实施例中，所述检测电路11包括电量计，所述电量计电连接于所述金属电池200的充电回路或放电回路中，用于在所述金属电池200处于充电过程中检测所述金属电池200的充电电量，或者，用于在所述金属电池200处于放电过程中检测所述金属电池200的放电电量。

或者，所述电量计电连接于所述金属电池200或所述电芯21，用于在所述金属电池200处于静置过程中检测所述金属电池200的剩余电量。

在本实施例中，所述电池管理系统100还包括存储器13，所述存储器13与所述检测电路11以及所述控制电路12分别电连接，所述存储器13用于存储所述金属电池200的电气参数。

所述控制电路12具体用于从所述存储器13中获取所述金属电池200在不同时刻的电气参数，并且根据所述不同时刻的电气参数确定所述金属电池200的电芯21的安全性能。

进一步地，在本实施例中，所述存储器13还用于预先存储一预设值。所述控制电路12具体用于根据所述不同时刻的电气参数确定所述金属电池200的电气参数的变化值，并根据所述变化值与所述预设值的比较结果确定所述金属电池200的电芯21的安全性能。

其中，所述变化值可包括变化速率、变化趋势等，该预设值可设为所述变化速率的正常变化范围的最大极限值或最小极限值，或者，该预设值可设为所述变化趋势的正常变化范围的最大极限值或最小极限值。

请参阅图5，是本发明实施例的金属电池200的电芯21处于充电状态的示意图。由于所述金属电池200在充电过程中电芯21内部可能会生成枝晶并连通所述电芯21的正负极而造成短路，从而消耗掉较大部分的充电电量或充电能量，导致所述金属电池200或/及其电芯21的电气参数发生比较明显的跳变的情形，例如，所述金属电池200或/及其电芯21的充电电量或充电能量出现较大的上升跳变，或所述金属电池200或/及其电芯21的充电电压、充电电流发生上升或下降跳变等，所述电池管理系统100可针对该些情形在金属电池200充电过程中监控所述枝晶的生成。

在其中一种实施例中，所述控制电路12可根据所述金属电池200处于充电状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池200的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池200的电芯21的安全性能。

具体地，以所述金属电池200具有单个电芯为例，当所述金属电池200处于充电过程中时，所述金属电池200的充电电量可通过对所述充电过程中的充电电流进行时间积分计算出来。根据以上描述，所述金属电池200的充电电量的计算公式可表示为：

qcharge＝∫ichargedt，

其中，qcharge为充电电量，单位mah或ah，icharge为充电电流，单位ma或a。

所述金属电池200的充电能量可通过对所述充电过程中的充电电流与充电电压的乘积进行时间积分计算出来。根据以上描述，所述金属电池200的充电能量的计算公式可表示为：

wcharge＝∫uchargeichargedt，

其中，wcharge为充电能量，单位wh或mwh，ucharge为充电电压，单位mv或v。

在电池内部，所述金属电池200的电芯21实际用于产生电量的电流为icell，所述金属电池200本身的实际充电电量为q0。其中，所述金属电池200的电芯21实际产生的电量q0的计算公式可表示为：

q0＝∫icelldt。

若所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成，则枝晶漏电流为ileak，所述充电电流icharge＝ileak+icell，充电电压ucharge＝ucell＝icellrcell，其中，rcell为所述电芯21的阻值。

所述枝晶消耗的电量qleak的计算公式可表示为：

qleak＝∫ileakdt，

且qcharge＝qleak+q0。

所述枝晶消耗的能量wleak的计算公式可表示为：

wleak＝∫uleakileakdt，

且wcharge＝wleak+w0，其中，w0为所述金属电池200本身的实际充电能量。

分别设定不同时刻t1、t2的充电电流为it2、it1，其中，t2>t1，时间间隔△t＝t2-t1，则充电电流icharge的变化速率vi可表示为：

vi＝△icharge/△t＝|it2-it1|/△t。

分别设定不同时刻t1、t2的充电电流为ut2、ut1，则充电电压ucharge的变化速率vu可表示为：

vu＝△ucharge/△t＝|ut2-ut1|/△t。

分别设定不同时刻t1、t2的充电电量为qt2、qt1，则充电电量qcharge的变化速率vq可表示为：

vq＝△qcharge/△t＝|qt2-qt1|/△t。

分别设定不同时刻t1、t2的充电能量为wt2、wt1，则充电能量wcharge的变化速率vw可表示为：

vw＝△wcharge/△t＝|wt2-wt1|/△t。

在其中一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池200或/及其电芯21的充电电流。

所述控制电路12可根据所述金属电池200处于恒压充电状态下的不同时刻的所述充电电流的差值确定所述充电电流的增长速率，并在所述充电电流的增长速率大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，在恒压充电过程中，由于所述充电电压ucharge基本上保持不变，因此，所述电芯电流icell也保持不变。

若所述枝晶已经连通所述电芯21的正负极而造成所述电芯21内部短路，则所述枝晶漏电流ileak成为短路电流且会变得很大。

可设定所述预设值pi1为所述充电电流icharge在正常变化范围内的最大极限值。根据以上的描述可知，所述枝晶漏电流ileak的增大会使所述充电电流icharge发生上升跳变，从而导致所述充电电流icharge的增长速率vi>pi1。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

在其中另一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池200或/及其电芯21的充电电量或/及充电能量。

所述控制电路12可根据所述金属电池200处于恒压充电状态下的不同时刻的所述充电电量的差值或/及充电能量的差值确定所述充电电量或/及充电能量的增长速率，并在所述充电电量或/及充电能量的增长速率大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，可设定所述预设值pq1为所述充电电量qcharge在正常变化范围内的最大极限值。根据以上的描述可知，所述枝晶漏电流ileak的增大会使所述枝晶消耗的电量qleak增大，如上所述，所述充电电流icharge也发生上升跳变，从而使充电电量qcharge发生上升跳变，导致所述充电电量qcharge的增长速率vq>pq1。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

也可设定所述预设值pw1为所述充电能量wcharge在正常变化范围内的最大极限值。根据以上的描述可知，所述枝晶漏电流ileak的增大会使所述枝晶消耗的能量wleak也增大，从而使所述充电能量wcharge发生上升跳变，导致充电能量wcharge的增长速率vw>pw1。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

在其中又一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池200或/及其电芯21的充电电压。

所述控制电路12可根据所述金属电池200处于恒流充电状态下的不同时刻的所述充电电压的差值确定所述充电电压的下降速率，并在所述充电电压的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，在恒流充电过程中，所述充电电流icharge基本上保持不变，所述充电电压ucharge在正常情况下会缓慢下降。

可设定所述预设值pu1为所述充电电压ucharge在正常变化范围内的最大极限值。根据以上的描述可知，所述枝晶漏电流ileak的增大会使所述电芯电流icell发生下降跳变，从而使所述充电电压ucharge发生下降跳变，导致所述充电电压ucharge的下降速率vu>pu1。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

在其中再一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池200或/及其电芯21的充电能量。

所述控制电路12可根据所述金属电池200处于恒流充电状态下的不同时刻的所述充电能量的差值确定所述充电能量的增长速率，并在所述充电能量的增长速率小于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，可设定所述预设值pw2为所述充电能量wcharge在正常变化范围内的最小极限值。如上所述，在恒流充电过程中所述充电电流icharge基本上保持不变，且所述枝晶漏电流ileak的增大会使所述充电电压ucharge发生下降跳变，从而使所述充电能量wcharge增长速度减慢，导致充电能量wcharge的增长速率vw<pw2。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

此外，可以理解的是，在恒流充电过程中，由于充电电流icharge保持不变，则充电电量qcharge会以正常的速度增长，即充电能量qcharge的变化速率vq在正常变化范围内。

请参阅图6，是本发明实施例的金属电池200的电芯21处于放电状态的示意图。由于所述金属电池200在放电过程中电芯21内部也可能会生成枝晶并连通所述电芯21的正负极而造成短路，从而消耗掉较大部分的放电电量或放电能量，导致所述金属电池200或/及其电芯21的电气参数发生比较明显的跳变的情形，例如所述金属电池200或/及其电芯21的放电电量或放电能量出现较大的下降跳变，或所述金属电池200或/及其电芯21的放电电压、放电电流发生上升或下降跳变等，所述电池管理系统100也可针对该些情形在所述金属电池200放电过程中监控所述枝晶的生成。

在一种实施例中，所述控制电路12还可根据所述金属电池200处于放电状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池200的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池200的电芯21的安全性能。

具体地，以所述金属电池200具有单个电芯21为例，当所述金属电池200处于放电过程中时，在电池内部，所述金属电池200的电芯21实际用于产生电量的电流为icell，所述金属电池200本身的实际放电电量为q0。其中，所述金属电池200的电芯21实际产生的电量q0的计算公式可表示为：

q0＝∫icelldt。

所述金属电池200的放电电量可通过对所述放电过程中的放电电流进行时间积分计算出来。根据以上描述，所述金属电池200的放电电量的计算公式可表示为：

qdischarge＝∫idischargedt，

其中，qdischarge为放电电量，单位mah或ah，idischarge为放电电流，单位ma或a。

所述金属电池200的放电能量可通过对所述放电过程中的放电电流与放电电压的乘积进行时间积分计算出来。根据以上描述，所述金属电池200的放电能量的计算公式可表示为：

wdischarge=∫udischargeidischargedt，

其中，wdisharge为放电能量，单位wh或mwh，udischarge为放电电压，单位mv或v。

若所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成，则所述放电电流idischarge＝icell-ileak，放电电压udischarge＝ucell＝icellrcell，放电电量qdischarge＝q0-qleak，放电能量wdisharge＝w0-wleak。

分别设定不同时刻t1、t2的放电电流为it2、it1，其中，t2>t1，时间间隔△t＝t2-t1，则放电电流idischarge的变化速率vi可表示为：

vi＝△idischarge/△t＝|it2-it1|/△t。

分别设定不同时刻t1、t2的充电电压为ut2、ut1，则放电电压udischarge的变化速率vu可表示为：

vu＝△udischarge/△t＝|ut2-ut1|/△t。

分别设定不同时刻t1、t2的充电电量为qt2、qt1，则放电电量qdischarge的变化速率vq可表示为：

vq＝△qdischarge/△t＝|qt2-qt1|/△t。

分别设定不同时刻t1、t2的充电能量为wt2、wt1，则放电能量wdischarge的变化速率vw可表示为：

vw＝△wdischarge/△t＝|wt2-wt1|/△t。

在其中一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池200或其电芯21的放电电流。

所述控制电路12可根据所述金属电池200处于放电状态下的不同时刻的所述放电电流的差值确定所述放电电流的下降速率，并在所述放电电流的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，在放电过程中，在电池内部，由于所述金属电池200的电芯21实际用于产生电量的电流icell在正常情况下缓慢减小。

可设定所述预设值pi2为所述放电电流idischarge在正常变化范围内的最大极限值。根据以上的描述可知，所述枝晶漏电流ileak的增大会使所述放电电流idischarge发生下降跳变，从而导致所述放电电流idischarge的下降速率vi>pi2。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

此外，如上所述，在放电过程中，所述金属电池200的电芯21实际用于产生电量的电流icell在正常情况下缓慢减小，根据以上的描述可知，所述放电电压udischarge也会以正常的速度缓慢减小，即放电电压udischarge的变化速率vu在正常变化范围内。

在其中另一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池200或/及其电芯21的放电电量或/及放电能量。

所述控制电路12可根据所述金属电池200处于放电状态下的不同时刻的所述放电电量的差值或/及放电能量的差值确定所述放电电量或/及放电能量的增长速率，并在所述放电电量或/及放电能量的增长速率小于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，可设定所述预设值pq3为所述放电电量qdischarge在正常变化范围内的最小极限值。根据以上的描述可知，所述枝晶漏电流ileak的增大会使所述枝晶消耗的电量qleak增大，如上所述，所述放电电流idischarge也发生下降跳变，从而使放电电量qdischarge增长速度减慢，导致所述放电电量qdischarge的增长速率vq<pq3。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

也可设定所述预设值pw3为所述放电能量wdischarge在正常变化范围内的最小极限值。如上所述，所述枝晶漏电流ileak的增大会使所述放电电流idischarge发生下降跳变，所述放电电压udischarge以正常的速度缓慢减小，而所述枝晶消耗的能量wleak也增大，从而使所述放电能量wdischarge增长速度减慢，导致放电能量wdischarge的增长速率vw<pw3。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

图7是本发明实施例的金属电池200的单个电芯21处于静置状态的示意图。由于所述金属电池200在静置状态，即非充电、非放电状态下时，因为内部或外部的挤压、撞击等原因，也可能导致在所述电芯21内部生成枝晶并联通所述电芯21的正负极而造成短路，从而消耗掉较大部分的电量，导致所述金属电池200或/及其电芯21的电气参数发生比较明显的跳变的情形，例如所述金属电池200或/及其电芯21剩余电量出现较大的下降跳变，或所述金属电池200或/及其电芯21的静置电压出现较大的下降跳变等，所述电池管理系统100也可针对该些情形在金属电池200在放电过程中监控所述枝晶的生成。

在一种实施例中，所述控制电路12根据所述金属电池200处于静置状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池200的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池200的电芯21的安全性能。

具体地，当所述金属电池200处于静置状态中时，所述电芯21的正负极之间的静置电压u+-在正常情况下缓慢减小，静置剩余电量q剩在正常情况下也缓慢减小，且q剩＝q总-qleak。

可分别设定不同时刻t1、t2的静置电压为ut2、ut1，则静置电压u+-的变化速率vu可表示为：

vu＝△u+-/△t＝|ut2-ut1|/△t。

分别设定不同时刻t1、t2的静置剩余电量为qt2、qt1，则所述静置剩余电量q剩的变化速率vq可表示为：

vq＝△q剩/△t＝|qt2-qt1|/△t。

在其中一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池200或/及其电芯21的静置电压或/及静置剩余电量。

所述控制电路12可根据所述金属电池200处于静置状态下的不同时刻的所述静置电压的差值或/及静置剩余电量的差值确定所述静置电压或/及静置剩余电量的下降速率，并在所述静置电压或/及静置剩余电量的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，可设定所述预设值pu3为所述静置电压u+-在正常变化范围内的最大极限值。根据以上的描述可知，所述枝晶联通所述电芯21的正负极而造成短路会使所述静置电压u+-发生下降跳变，从而导致所述静置电压u+-的下降速率vu>pu3。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

也可设定所述预设值pq4为所述静置剩余电量q剩在正常变化范围内的最大极限值。根据以上的描述可知，所述枝晶漏电流ileak的增大会使所述枝晶消耗的电量qleak也增大，使所述静置剩余电量q剩发生下降跳变，从而导致静置剩余电量q剩的下降速率vq>pq4。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

图8是本发明实施例的金属电池200的多个电芯21处于静置状态的示意图。所述金属电池200包括多个串联或/及并联的电芯21。

在一种实施例中，所述存储器13用于存储所述金属电池200的各个电芯21的电气参数。所述控制电路12可从所述存储器13中获取所述金属电池200的各个电芯21在同一时刻的电气参数，并且根据所述同一时刻的电气参数确定所述金属电池200的电芯21的安全性能。

在其中一种实施例中，所述电气参数可包括所述电芯21的静置电压，所述控制电路12可根据所述金属电池200的各个电芯21处于静置状态下的同一时刻的静置电压确定两两电芯21之间的静置电压差，并确定所述两两电芯21之间的静置电压差中的最大值，以及根据所述两两电芯21之间的静置电压差中的最大值与所述预设值的比较结果确定所述金属电池200的电芯21的安全性能。

进一步地，所述控制电路12可在所述两两电芯21之间的静置电压差中的最大值大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，所述两两电芯21之间的静置电压差中的最大值可表示为：

δu＝max{ui-uj}，i≠j，1≤i，j＜＜n，

其中，n为所述金属电池200的电芯21的个数。

在正常情况下，所述两两电芯21之间的静置电压差相差不会太大。

可设定所述预设值pu4为所述静置电压差中的最大值△u在正常变化范围内的最大极限值。由于所述枝晶联通所述电芯21的正负极而造成短路会使所述静置电压u+-发生下降跳变，从而导致所述两两电芯21之间的静置电压差中的最大值△u>pu4。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

所述电池管理系统100采用上述各个实施例所述的方法可及时、有效地发现所述枝晶的形成，以便于及时采取安全措施，避免安全事故的发生。

在一种实施例中，所述电气参数可包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电电量或/及总充电能量。

所述控制电路12在相邻两次的总充电电量的差值或/及总充电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，在正常情况下，从零电量到充满电的完整充电过程中，相邻两次的总充电电量的差值或/及总充电能量的差值不会太大。

分别设定相邻两次的总充电电量为q2、q1，则相邻两次的总充电电量的差值△qcharge可表示为：

△qcharge＝|q2-q1|。

分别设定相邻两次的总充电能量为w2、w1，则相邻两次的总充电能量的差值△wcharge可表示为：

△wcharge＝|w2-w1|。

可设定所述预设值pq5为相邻两次的所述总充电电量的差值在正常变化范围内的最大极限值。由于总充电电量qcharge＝qleak+q0，所述枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时，所述枝晶消耗的电量qleak会显著增大，从而使总充电电量qcharge也会发生上升跳变，导致相邻两次的所述总充电电量的差值△qcharge>pq5。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

也可设定所述预设值pw4为相邻两次的所述总充电能量的差值在正常变化范围内的最大极限值。由于总充电能量wcharge＝wleak+w0，所述枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时，所述枝晶消耗的能量会显著增大，从而使总充电能量wcharge也会发生上升跳变，导致相邻两次的所述总充电能量的差值△wcharge>pw4。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

也就是说，通过记录所述金属电池200每次的总充电电量qcharge及/或总充电能量wcharge，并分析所述总充电电量qcharge及/或总充电能量wcharge的变化趋势，并当所述总充电电量qcharge及/或总充电能量wcharge发生上升跳变时，即可确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

在一种实施例中，所述电气参数包括从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电电量或/及总放电能量。

所述控制电路12确定相邻两次的总放电电量或/及总放电能量的差值，并在所述总放电电量的差值或/及所述总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，在正常情况下，从满电量到放完电的完整放电过程中，相邻两次的总放电电量的差值或/及总放电能量的差值不会太大。

分别设定相邻两次的总放电电量为q2、q1，则相邻两次的总放电电量的差值△qdischarge可表示为：

△qdischarge＝|q2-q1|。

分别设定相邻两次的总放电能量为w2、w1，则相邻两次的总放电能量的差值△wdischarge可表示为：

△wdischarge＝|w2-w1|。

可设定所述预设值pq6为相邻两次的所述总放电电量的差值在正常变化范围内的最大极限值。由于总放电电量qdischarge＝qcell-qleak，所述枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时，所述枝晶消耗的电量qleak会显著增大，从而使总放电电量qdischarge也会发生下降跳变，导致相邻两次的所述总放电电量的差值△qdischarge>pq6。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

也可设定所述预设值pw5为相邻两次的所述总放电能量的差值在正常变化范围内的最大极限值。由于总放电能量wdischarge＝wcell-wleak，所述枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时，所述枝晶消耗的能量wleak会显著增大，从而使总放电能量wdischarge也会发生下降跳变，导致相邻两次的所述总放电能量的差值△wdischarge>pw5。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

也就是说，通过记录所述金属电池200每次的总放电电量qdischarge及/或总放电能量wdischarge，并分析所述总放电电量qdischarge及/或总放电能量wdischarge的变化趋势，并当所述总放电电量qdischarge及/或总放电能量wdischarge发生下降跳变时，即可确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

在一种实施例中，所述电气参数包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电电量、以及从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电电量。

所述控制电路12确定一个充放电循环过程中的总充电电量与总放电电量的差值，并在所述总充电电量与总放电电量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

在一种实施例中，所述电气参数可包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电能量、以及从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电能量。

所述控制电路12确定一个充放电循环过程中的总充电能量与总放电能量的差值，并在所述总充电能量与总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，在正常情况下，在一个充放电循环过程中，从零电量到充满电的完整充电过程，到从满电量到放完电的完整放电过程中，所述总充电电量与所述总放电电量的差值、或/及所述总充电能量与所述总放电能量的差值不会太大。

一个充放电循环过程的所述总充电电量与所述总放电电量的差值△q可表示为：

△q＝|qcharge-qdischarge|。

一个充放电循环过程的所述总充电能量与所述总放电能量的差值△w可表示为：

△w＝|wcharge-wdischarge|。

可设定所述预设值pq7为在一个充放电循环过程中的所述总充电电量与所述总放电电量的差值在正常变化范围内的最大极限值。由于所述总充电电量与所述总放电电量qdischarge之间的关系为：qcharge＝qdischarge+qleak，所述枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时，所述枝晶消耗的电量qleak会显著增大，从而使所述总放电电量qdischarge相对于所述总充电电量qcharge也发生下降跳变，导致所述总充电电量与所述总放电电量的差值△q>pq7。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

也可设定所述预设值pw6为在一个充放电循环过程中的所述总充电能量与所述总放电能量的差值在正常变化范围内的最大极限值。由于所述总充电能量与所述总放电能量wdischarge之间的关系为：wcharge＝wdischarge+wleak，所述枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时，所述枝晶消耗的能量wleak会显著增大，从而使所述总放电能量wdischarge相对于所述总充电能量wcharge也发生下降跳变，导致所述总充电能量与所述总放电能量的差值△w>pw6。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

在一种实施例中，所述存储器13还用于预先存储所述金属电池200或其电芯21的满电量设计值。所述电气参数包括所述金属电池200或/及其电芯21的总充电电量或/及总放电电量。

所述控制电路12可根据所述满电量设计值与所述总充电电量或/及总放电电量确定所述满电量设计值与所述总充电电量的差值或/及与所述总放电电量的差值，并在所述满电量设计值与所述总充电电量的差值或/及与所述总放电电量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，理论上，若所述金属电池200处于正常性能状态下，所述金属电池200的总充电电量qcharge、总放电电量qdischarge与所述满电量设计值qdesign相差不会太大。

若所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成，则总充电电量qcharge＝q0+qleak，总放电电量qdischarge＝q0-qleak。

所述满电量设计值qdesign与所述总充电电量qcharge的差值△q可表示为：

△q＝|qdesign-qcharge|。

所述满电量设计值qdesign与所述总放电电量qdischarge的差值△q可表示为：

△q＝|qdesign-qdischarge|。

可设定所述预设值pq8为所述满电量设计值与所述总充电电量的差值在正常变化范围内的最大极限值。所述枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时，所述枝晶消耗的电量qleak会显著增大，根据以上描述可知，所述总充电电量qcharge会发生上升跳变，从而导致所述满电量设计值qdesign与所述总充电电量qcharge的差值△q>pq8。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

也可设定所述预设值pq9为所述满电量设计值与所述总放电电量的差值在正常变化范围内的最大极限值。如上所述，所述枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时，所述枝晶消耗的电量qleak会显著增大，根据以上描述可知，所述放电电量qdischarge会发生下降跳变，从而导致所述满电量设计值qdesign与所述总放电电量qdischarge的差值△q>pq9。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

在一种实施例中，所述存储器13还用于预先存储所述金属电池200或其电芯21的满能量设计值。所述电气参数包括所述金属电池200或/及其电芯21的总充电能量或/及总放电能量。

所述控制电路12可根据所述满能量设计值与所述总充电能量或/及总放电能量确定所述满能量设计值与所述总充电能量的差值或/及与所述总放电能量的差值，并在所述满能量设计值与所述总充电能量的差值或/及与所述总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

具体地，理论上，若所述金属电池200处于正常性能状态下，所述金属电池200的总充电能量wcharge、总放电能量wdischarge与所述满能量设计值qdesign相差不会太大。

若所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成，则总充电能量wcharge＝w0+wleak，总放电能量wdischarge＝w0-wleak。

所述满能量设计值wdesign与所述总充电能量wcharge的差值△w可表示为：

△w＝|wdesign-wcharge|。

所述满能量设计值wdesign与所述总放电能量wdischarge的差值△w可表示为：

△w＝|wdesign-wdischarge|。

可设定所述预设值pw7为所述满能量设计值与所述总充电能量的差值在正常变化范围内的最大极限值。所述枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时，所述枝晶消耗的能量wleak会显著增大，根据以上描述可知，所述总充电能量wcharge会发生上升跳变，从而导致所述满能量设计值qdesign与所述总充电能量wcharge的差值△q>pw7。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

也可设定所述预设值pw8为所述满能量设计值与所述总放电能量的差值在正常变化范围内的最大极限值。如上所述，所述枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时，所述枝晶消耗的能量wleak会显著增大，根据以上描述可知，所述放电能量wdischarge会发生下降跳变，从而导致所述满能量设计值wdesign与所述总放电能量wdischarge的差值△q>pw8。因此，可据此确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极。

所述电池管理系统100采用上述各个实施例所述的方法可有效地发现所述枝晶的形成，以便于采取安全措施，避免安全事故的发生。

在本实施例中，所述电池管理系统100还包括指示单元14，所述控制电路12还用于当确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时控制所述指示单元14进行异常提示。

所述指示单元14可为声音发生装置或显示装置中的至少一种。其中，当所述指示单元14采用声音发生装置时，所述指示单元14通过发出警报声或语音来进行异常提示。或者，当所述指示单元14采用显示装置时，通过闪烁灯光或显示文字来进行异常提示。

在本实施例中，所述控制电路12还用于当确定所述金属电池200的电芯21内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯21的正负极时切断所述金属电池200所在的电流回路。

本发明的电池管理系统100通过实时监控金属电池200的电气参数，例如所述金属电池200或/及电芯21的充放电电流、电压、电量、能量，静置电压，静置剩余电量等，来判断电芯21内部是否有锂枝晶生成，从而有效地解决了如何检测电池内部枝晶的生成的技术问题，以便于及时采取安全措施，避免安全事故的发生。

此外，所述电池管理系统100结构简单，可与现有的金属电池200及其管理系统很好地融合，无需增加额外的部件，也无需对现有电芯21内部的结构进行复杂化，与现有的大规模生产的锂电池设备和工艺吻合，并且无需增加电池管理系统100的复杂度。采用本发明的电池管理系统100虽然无法做到抑制枝晶的生成，只能在枝晶生长到导致正负极联通才能够成功检测出来，但是对于电池的安全使用，这已经是最重要的时机。

图9是本发明实施例的一种金属电池的控制方法流程示意图。所述控制方法用于管理金属电池的电芯，以监控所述金属电池的电芯的安全性能。应说明的是，本发明实施例的所述方法并不限于图9所示的流程图中的步骤及顺序。根据不同的实施例，图9所示的流程图中的步骤可以增加、移除、或者改变顺序。在本实施方式中，所述方法可以从步骤901开始。

步骤901，检测所述金属电池的电气参数。

其中，所述电气参数包括如下至少一种：所述金属电池的能量、所述金属电池的电量、所述金属电池的电压、所述金属电池的电流、所述电芯的能量、所述电芯的电量、所述电芯的电压、所述电芯的电流。

步骤902，获取所述电气参数，并根据所述电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

在本实施例中，所述控制方法还可包括步骤：存储所述金属电池的电气参数。

所述步骤902具体可包括：获取所述金属电池在不同时刻的电气参数，并且根据所述不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，在本实施例中，所述控制方法还可包括步骤：预先存储一预设值。

所述步骤902具体可包括：根据所述不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化值，并根据所述变化值与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

其中，所述变化值可包括变化速率、变化趋势等，该预设值可设为所述变化速率的正常变化范围的最大极限值或最小极限值，或者，该预设值可设为所述变化趋势的正常变化范围的最大极限值或最小极限值。

由于所述金属电池在充电过程中电芯内部可能会生成枝晶并连通所述电芯的正负极而造成短路，从而消耗掉较大部分的充电电量或充电能量，导致所述金属电池或/及其电芯的电气参数发生比较明显的跳变的情形，例如所述金属电池或/及其电芯的充电电量或充电能量出现较大的上升跳变，或所述金属电池或/及其电芯的充电电压、充电电流发生上升或下降跳变等，所述控制方法可针对该些情形在金属电池充电过程中监控所述枝晶的生成。

在一种实施例中，所述步骤902具体可包括：根据所述金属电池处于充电状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

在其中一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池或/及其电芯的充电电流。

所述步骤902具体可包括：根据所述金属电池处于恒压充电状态下的不同时刻的所述充电电流的差值确定所述充电电流的增长速率，并在所述充电电流的增长速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

在其中另一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池或/及其电芯的充电电量或/及充电能量。

所述步骤902具体可包括：根据所述金属电池处于恒压充电状态下的不同时刻的所述充电电量的差值或/及充电能量的差值确定所述充电电量或/及充电能量的增长速率，并在所述充电电量或/及充电能量的增长速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

在其中又一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池或/及其电芯的充电电压。

所述步骤902具体可包括：根据所述金属电池处于恒流充电状态下的不同时刻的所述充电电压的差值确定所述充电电压的下降速率，并在所述充电电压的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

在其中再一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池或/及其电芯的充电能量。

所述步骤902具体可包括：根据所述金属电池处于恒流充电状态下的不同时刻的所述充电能量的差值确定所述充电能量的增长速率，并在所述充电能量的增长速率小于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

在一种实施例中，所述控制电路还可根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

由于所述金属电池在放电过程中电芯内部也可能会生成枝晶并连通所述电芯的正负极而造成短路，从而消耗掉较大部分的放电电量或放电能量，导致所述金属电池或/及其电芯的电气参数发生比较明显的跳变的情形，例如所述金属电池或/及其电芯的放电电量或放电能量出现较大的下降跳变，或所述金属电池或/及其电芯的放电电压、放电电流发生上升或下降跳变等，所述控制方法也可针对该些情形在所述金属电池放电过程中监控所述枝晶的生成。

在一种实施例中，所述步骤902具体可包括：根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

在其中一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池或其电芯的放电电流。

所述步骤902具体可包括：根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的所述放电电流的差值确定所述放电电流的下降速率，并在所述放电电流的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

在其中另一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池或/及其电芯的放电电量或/及放电能量。

所述步骤902具体可包括：根据所述金属电池处于放电状态下的不同时刻的所述放电电量的差值或/及放电能量的差值确定所述放电电量或/及放电能量的增长速率，并在所述放电电量或/及放电能量的增长速率小于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

由于所述金属电池在静置状态，即非充电、非放电状态下时，因为内部或外部的挤压、撞击等原因，也可能导致在所述电芯内部生成枝晶并联通所述电芯的正负极而造成短路，从而消耗掉较大部分的电量，导致所述金属电池或/及其电芯的电气参数发生比较明显的跳变的情形，例如所述金属电池或/及其电芯剩余电量出现较大的下降跳变，或所述金属电池或/及其电芯的静置电压出现较大的下降跳变等，所述控制方法也可针对该些情形在金属电池在放电过程中监控所述枝晶的生成。

在一种实施例中，所述步骤902具体可包括：根据所述金属电池处于静置状态下的不同时刻的电气参数确定所述金属电池的电气参数的变化速率，并根据所述变化速率与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

在其中一种实施例中，所述电气参数可包括所述金属电池或/及其电芯的静置电压或/及静置剩余电量。

所述步骤902具体可包括：根据所述金属电池处于静置状态下的不同时刻的所述静置电压的差值或/及静置剩余电量的差值确定所述静置电压或/及静置剩余电量的下降速率，并在所述静置电压或/及静置剩余电量的下降速率大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

在一种实施例中，针对所述金属电池包括多个串联或/及并联的电芯的情形，所述控制方法还包括：存储所述金属电池的各个电芯的电气参数。

所述步骤902具体可包括：获取所述金属电池的各个电芯在同一时刻的电气参数，并且根据所述同一时刻的电气参数确定所述金属电池的电芯的安全性能。

在其中一种实施例中，所述电气参数可包括所述电芯的静置电压。所述步骤902具体可包括：根据所述金属电池的各个电芯处于静置状态下的同一时刻的静置电压确定两两电芯之间的静置电压差，并确定所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值，以及根据所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值与所述预设值的比较结果确定所述金属电池的电芯的安全性能。

进一步地，所述步骤902具体还可包括：当所述两两电芯之间的静置电压差中的最大值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

所述控制方法采用上述各个实施例所述的方法可及时、有效地发现所述枝晶的形成，以便于及时采取安全措施，避免安全事故的发生。

在一种实施例中，所述电气参数可包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电电量或/及总充电能量。

所述步骤902具体可包括：当相邻两次的总充电电量的差值或/及总充电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

在一种实施例中，所述电气参数包括从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电电量或/及总放电能量。

所述步骤902具体可包括：确定相邻两次的总放电电量或/及总放电能量的差值，并在所述总放电电量的差值或/及所述总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

在一种实施例中，所述电气参数包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电电量、以及从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电电量。

所述步骤902具体可包括：确定一个充放电循环过程中的总充电电量与总放电电量的差值，并在所述总充电电量与总放电电量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

在一种实施例中，所述电气参数可包括从零电量到充满电的完整充电过程中的总充电能量、以及从满电量到放完电的完整放电过程中的总放电能量。

所述步骤902具体可包括：确定一个充放电循环过程中的总充电能量与总放电能量的差值，并在所述总充电能量与总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

在一种实施例中，所述控制方法还包括：预先存储所述金属电池或其电芯的满电量设计值。所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的总充电电量或/及总放电电量。

所述步骤902具体可包括：根据所述满电量设计值与所述总充电电量或/及总放电电量确定所述满电量设计值与所述总充电电量的差值或/及与所述总放电电量的差值，并在所述满电量设计值与所述总充电电量的差值或/及与所述总放电电量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

在一种实施例中，所述控制方法还包括：预先存储所述金属电池或其电芯的满能量设计值。所述电气参数包括所述金属电池或/及其电芯的总充电能量或/及总放电能量。

所述步骤902具体可包括：根据所述满能量设计值与所述总充电能量或/及总放电能量确定所述满能量设计值与所述总充电能量的差值或/及与所述总放电能量的差值，并在所述满能量设计值与所述总充电能量的差值或/及与所述总放电能量的差值大于所述预设值时，确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极。

所述电池管理系统采用上述各个实施例所述的方法可有效地发现所述枝晶的形成，以便于采取安全措施，避免安全事故的发生。

可以理解的是，为了便于采取安全措施，避免安全事故的发生，所述控制方法还可包括步骤：

当确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极时，对所述异常进行提示；

或/及，当确定所述金属电池的电芯内部有枝晶形成且所述枝晶连通所述电芯的正负极时，切断所述金属电池所在的电流回路。

本发明的金属电池的控制方法通过实时监控金属电池的电气参数来判断电芯内部是否有锂枝晶生成，从而有效地解决了如何检测电池内部枝晶的生成的技术问题，以便于及时采取安全措施，避免安全事故的发生。

请一并参阅图10、11，本发明实施例还提供一种金属电池200，包括盖体22、壳体23以及收纳在所述壳体23内的电芯21和上述电池管理系统100。其中，所述电池管理系统100以电路板的形式设于所述壳体23内，所述电池管理系统100的指示单元14可设于所述壳体23上，并暴露于所述壳体23外面。可以理解的是，所述指示单元14也可以设于所述壳体23内，或者，所述指示单元14的一部分设于所述壳体23内，一部分设于所述壳体23上。

所述金属电池200通过采用所述电池管理系统100，从而可以有效地检测电池内部枝晶的生成，以便于及时采取安全措施，避免安全事故的发生。

本发明的许多特征能够以、使用或借助于硬件、软件、固件或它们的组合来执行。因此，本发明的特征可以使用处理系统(例如，包括一个或多个处理器)来实现。示例性的处理器可以包括但不限于一个或多个通用微处理器(例如，单核或多核处理器)、专用集成电路、专用指令集处理器、图形处理单元、物理处理单元、数字信号处理单元、协处理器、网络处理单元、音频处理单元、加密处理单元等。

本发明的特征能够以、使用或借助于计算机程序产品来实现，所述计算机程序产品是在其上/其中储存有指令的一个或多个存储介质或者一个或多个计算机可读介质，所述指令可以用于对处理系统进行编程以执行本文所述的任何特征。存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、dvd、cd-rom、微硬盘和磁光盘、rom、ram、eprom、eeprom、dram、vram、闪存设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器ic)或者任何类型的适合于储存指令和/或数据的介质或设备。

通过储存于一个或多个机器可读介质中的任何一个上，本发明的特征可以并入软件和/或固件中以控制处理系统的硬件，并使处理系统能够与利用本发明的结果的其他机构进行交互。此类软件或固件可以包括但不限于应用代码、设备驱动程序、操作系统和执行环境/容器。

本发明的特征还可以例如使用诸如专用集成电路(asic)和现场可编程门阵列(fpga)器件等硬件组件而以硬件实现。实现硬件状态机以执行本文所述的功能对于相关领域技术人员而言将会是显而易见的。

此外，本发明可以便利地使用一个或多个常规的通用或专用数字计算机、计算设备、机器或微处理器(包括根据本公开内容的教导而编程的一个或多个处理器、存储器和/或计算机可读介质)来实现。对于软件领域技术人员将会显而易见的是，熟练的编程者可以基于本公开内容的教导而方便地准备适当的软件编码。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

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