CN104391159B - 电池的单电极电位的检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池的单电极电位的检测方法，包括以下步骤：利用交流阻抗试验得到电池的正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极在不同荷电状态SOC和温度下的交流阻抗谱；分别利用全电池的等效电路、正极等效电路和负极等效电路对正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表；根据电池的SOC和平衡电势曲线得到当前的电极平衡电势；根据电极平衡电势、电池的充/放电电流和的三维映射表得到单电极电位。本发明的方法能够直接、方便地对普通电池的电极电势进行测量，并提高测量结果的准确性。本发明还提供了一种电池的单电极电位的检测系统。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，特别涉及一种电池的单电极电位的检测方法及系统。
背景技术
在电化学及电池的研究领域中，电极电位是非常重要的参数。处于热力学平衡状态的电极电势为开路电势，实际应用中，可以近似地认为小电流充放电得到的电压-SOC曲线为电池的开路电压曲线。若流过电极的电流密度较大，得到的曲线为端电压曲线。通过观察单电极的相对电势曲线，可以得到电极内部的反应信息。比如对于石墨负极锂离子电池，过充或低温充电可能会导致石墨负极的析锂副反应，导致负极的相对电势低于析锂反应的均衡电势0V，这是需要尽量避免的。
当有电流流过时，电极会发生极化，所产生的电势成为极化电势，极化电势与开路电势之差称为过电势。过电势的大小与通过电极的电流密度呈非线性正相关，二者的关系可以用极化曲线来表示，在一定的范围内，也可以认为过电势η与lgi呈线性关系。但是，电池均由两个电极构成，无法直接得到单电极的极化特性，因此只能利用三电极体系进行测量，即在正极和负极间加入参考电极，利用多通道测量仪器可以得到单电极电势。对于锂离子电池，参考电极主要是锂金属或者钛酸锂。由于钛酸锂容易产生电位飘逸现象，通常采用锂金属。
三电极体系由研究电极、对电极和参比电极组成，共同构成极化回路和测量回路。三电极体系的缺点是只能在实验室中进行研究，不能对封装好的电池直接测试。另外，当电流流过工作电极、对电极和参比电极之间的溶液时，会产生溶液欧姆压降，使极化电势的测量产生误差。一般实验室中加入电解质提升溶液的导电性，或采用鲁金毛细管(Luggin)连接工作电极和参比电极，以降低欧姆压降的影响。但是在某些介质中，鲁金毛细管的应用受到限制，对测量结果的影响很大。
目前，一些技术采用单片机及相关的工作电路，控制工作电极的极化电流通断，再利用曲线拟合出消除溶液欧姆压降后的电极电位值。或者利用内置的烧结镍做参比电极，测量密封电池体系下的正负极电极电位。然而该方法仅适用于镍基水系电池的研究，主要克服的是密封困难的问题。可以看出，上述技术方案的改进依然基于三电极体系，无法克服该方法测量单电极电位的固有缺点。
因此，开发一种不需要参比电极即可观测电极电势的方法非常必要。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种电池的单电极电位的检测方法，该方法能够直接、方便地对普通电池的电极电势进行测量，并提高测量结果的准确性。
本发明的另一个目的在于提供一种电池的单电极电位的检测系统。
为达到上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种电池的单电极电位的检测方法，包括以下步骤：利用交流阻抗试验得到电池的正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极在不同荷电状态SOC和温度下的交流阻抗谱；分别利用全电池的等效电路、正极等效电路和负极等效电路对所述正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表；根据电池的SOC和平衡电势曲线得到当前的电极平衡电势；根据所述电极平衡电势、电池的充/放电电流和所述的三维映射表得到单电极电位。
根据本发明实施例的池的单电极电位的检测方法，首先利用交流阻抗试验得到电池的正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极在不同荷电状态SOC和温度下的交流阻抗谱，再分别根据全电池的等效电路、正极等效电路和负极等效电路对正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表，然后根据电池的SOC和平衡电势曲线得到当前的电极平衡电势，最后，根据电极平衡电势、电池的充/放电电流和的三维映射表得到单电极电位。因此，该方法可以根据电池实时测量的端电压及充放电流对电池的电极电位进行在线观测，从而对在正负极造成的电池衰减进行控制。换言之，该方法能够直接、方便地对普通电池的电极电势进行测量，并提高测量结果的准确性。
另外，根据本发明上述实施例的池的单电极电位的检测方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，所述等效阻抗的计算式如下：
Z(SOC,T)＝aSOC,T+bSOC,Ti，
其中，SOC表示电池的荷电状态，T表示当前温度，aSOC,T为交流阻抗的实部，bSOC,Ti为交流阻抗的虚部，i为虚数单位。
在本发明的一个实施例中，根据所述等效阻抗得到等效电阻为：
在本发明的一个实施例中，所述单电极充电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+ICRi(SOC,T)i＝n,p，
其中，UOCV,i为当前SOC下的开路电压，IC为充电电流，n表示电池的负极，p表示电池的正极。
在本发明的一个实施例中，所述单电极放电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+IDCHRi(SOC,T)i＝n,p，
其中，IDCH表示放电电流。
本发明第二方面的实施例还提供了一种电池的单电极电位的检测系统，包括：交流阻抗获取模块，所述交流阻抗获取模块利用交流阻抗试验得到电池的正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极在不同荷电状态SOC和温度下的交流阻抗谱；三维映射表获取模块，所述三维映射表获取模块分别利用全电池的等效电路、正极等效电路和负极等效电路对所述正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表；平衡电势获取模块，所述平衡电势获取模块根据电池的SOC和平衡电势曲线得到当前的电极平衡电势；单电极电位获取模块，所述单电极电位获取模块根据所述电极平衡电势、电池的充/放电电流和所述的三维映射表得到单电极电位。
根据本发明实施例的电池的单电极电位的检测系统，首先利用交流阻抗试验得到电池的正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极在不同荷电状态SOC和温度下的交流阻抗谱，再分别根据全电池的等效电路、正极等效电路和负极等效电路对正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表，然后根据电池的SOC和平衡电势曲线得到当前的电极平衡电势，最后，根据电极平衡电势、电池的充/放电电流和的三维映射表得到单电极电位。因此，该系统可以根据电池实时测量的端电压及充放电流对电池的电极电位进行在线观测，从而对在正负极造成的电池衰减进行控制。换言之，该系统能够直接、方便地对普通电池的电极电势进行测量，并提高测量结果的准确性。
另外，根据本发明上述实施例的池的单电极电位的检测系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，所述等效阻抗的计算式如下：
Z(SOC,T)＝aSOC,T+bSOC,Ti，
其中，SOC表示电池的荷电状态，T表示当前温度，aSOC,T为交流阻抗的实部，bSOC,Ti为交流阻抗的虚部，i为虚数单位。
在本发明的一个实施例中，根据所述等效阻抗得到等效电阻为：
在本发明的一个实施例中，所述单电极充电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+ICRi(SOC,T)i＝n,p，
其中，UOCV,i为当前SOC下的开路电压，IC为充电电流，n表示电池的负极，p表示电池的正极。
在本发明的一个实施例中，所述单电极放电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+IDCHRi(SOC,T)i＝n,p，
其中，IDCH表示放电电流。
本发明附加的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为根据本发明一个实施例的电池的单电极电位的检测方法的流程图；
图2为根据本发明另一个实施例的电池的单电极电位的检测方法的流程图；
图3为根据本发明一个实施例的锂离子电池的阻抗模型示意图；
图4为根据本发明一个实施例的进行电机电位观测时的各部件的连接示意图；
图5为根据本发明一个实施例的锂离子电池典型交流阻抗谱示意图；
图6为根据本发明一个实施例的不同充电电流下的单电极充电曲线示意图；以及
图7为根据本发明一个实施例的电池的单电极电位的检测系统的结构框图。
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参照附图描述根据本发明实施例的电池的单电极电位的检测方法及系统。
图1为根据本发明一个实施例的电池的单电极电位的检测方法的流程图。图2为根据本发明另一个实施例的电池的单电极电位的检测方法的流程图。结合图1和图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，利用交流阻抗试验得到电池的正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极在不同荷电状态SOC和温度下的交流阻抗谱。
具体地说，结合图2所示，首先需要利用交流阻抗实验得到不同温度和SOC状态下的单个电极的电池阻抗大小，这需要利用三电极电池。具体包括：对一个三电极电池进行交流阻抗实验，包括正负极之间、正极和参考电极之间以及负极和参考电极之间。其中，电池可以为但不限于：镍镉电池、镍氢电池、铅酸电池或锂离子电池。该示例中，使用锂离子电池做成三电极电池进行交流阻抗实验。该实验的实验仪器是电化学工作站，但并不限于此，使用者可以利用任意方法得到在不同荷电状态SOC和温度下两个电极间的交流阻抗谱。
步骤S102，分别利用全电池的等效电路、正极等效电路和负极等效电路对正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表。换言之，利用全电池的等效电路对正负极交流阻抗谱进行拟合，并将全电池的等效电路拆分为正极和负极部分，即正极等效电路和负极等效电路，并分别对正极/参考电极和负极/参考电极的交流阻抗谱进行参数拟合，以得到正极和负极的等效阻抗Z对SOC和温度的三维map图(即正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表)。
作为具体地例子，如图3所示，为一个针对锂离子电池的全电池阻抗模型。利用全电池的交流阻抗模型，拟合正负极间测得的交流阻抗实验。不同的电池体系，阻抗模型有所不同，使用者可以根据已有的知识体系建立适合目标电池体系的阻抗模型，但要求参数拟合后的模型误差在1％以内。
进一步地，对全电池模型进行拆分为正、负极两部分，并分别对正极与参考电极、负极与参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到单电极的阻抗模型。相对于全电池的阻抗模型，单电极的阻抗模型的得到相对重要。单电极的阻抗模型需要进行多次调整，增减元器件，以降低拟合误差。为了保证模型的准确性，要求两个电极的阻抗模型参数拟合误差在1％以内。两个单电极模型串联起来组成了全电池的阻抗模型。最终，选取拟合误差最小的一组模型作为该类型电池单电极的阻抗模型。
然后不同温度和电池SOC条件下，对目标类型电池做交流阻抗实验，得到不同温度、SOC下正负极间的交流阻抗谱。然后利用全电池阻抗模型对交流阻抗谱进行参数拟合，得到全电池元件阻抗参数，也就得到正负极模型中的阻抗参数。根据公式，可以得到该温度和SOC条件下的电极等效内阻，从而建立电极内阻map图。最后，利用map图，在线检测电极电势变化情况。
具体地说，在本发明的实施例中，等效阻抗的计算式如下：
Z(SOC,T)＝aSOC,T+bSOC,Ti，
其中，SOC表示电池的荷电状态，T表示当前温度，aSOC,T为交流阻抗的实部，bSOC,Ti为交流阻抗的虚部，i为虚数单位。
进一步地，根据等效阻抗可得到等效电阻的为：
其中，a即上述交流阻抗的实部aSOC,T，b即上述交流阻抗的虚部bSOC,Ti。
步骤S103，根据电池的SOC和平衡电势曲线得到当前的电极平衡电势。
具体地说，根据SOC的估计方法或者安时积分方法得到电池的SOC，再通过查询不同电极材料的嵌锂vs Li/Li+的平衡电势(也称为电极开路电压)曲线，得到某一点(如当前)的电极平衡电势。
步骤S104，根据电极平衡电势、电池的充/放电电流和三维映射表得到单电极电位。
在本发明的实施例中，单电极充电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+ICRi(SOC,T)i＝n,p，
其中，UOCV,i为当前SOC下的开路电压，IC为充电电流，n表示电池的负极，p表示电池的正极。
进一步地，单电极放电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+IDCHRi(SOC,T)i＝n,p，
其中，IDCH表示放电电流。
在该示例中，充电时，正极IC为正，负极IC为负，放电时的符号相反。值得注意的是，本发明上述实施例的方法中所提到的电极电势大小均为相对Li/Li+而言。
作为具体地示例，在实际应用中，可以将上述得到的map图、电极开路电势曲线和相关的处理程序烧写到单片机MCU中，并按照如图4所示的连接方式连接整个系统。当电池测试装置检测到充/放电电流时，数据采集装置采集到实时电流和电压信号，传输给MCU进行处理。MCU将处理后正负极电位信号传输给显示终端，便于观察。将处理程序写入MCU中，便可以对电极电势信号进行在线处理。
作为具体地例子，以下集合图4、图5和图6描述根据本发明上述实施例的方法得到一个单电极电位的过程。
假设该示例中选取的目标电池类型为锂离子电池，首先要得到它的内阻map图。制作该电池的三电极体系，对三个电极两两进行交流阻抗谱测试，得到的结果如图5所示，横、纵坐标分别为复阻抗的实部、虚部，三条曲线分别代表全电池、正极和负极的交流阻抗谱。经过分析，该锂离子电池的阻抗模型如图3所示，经过参数拟合后区分了正负极的阻抗模型，正负极间的电阻代表隔膜中电解液的欧姆内阻。
然后，建立不同温度和SOC下的内阻map图。车用锂离子电池的常用温度区间为-20℃—45℃，以10℃为间隔区间，每个温度下测量电池0-100％之间的10个SOC点，用全电池阻抗模型拟合阻抗参数，根据正负极阻抗模型的辨识结果，可以得到单电极阻抗参数，转化为内阻值，可以得到该电池内阻的map图。如果仅在某一恒温进行电极电势测试，则只需建立该温度下的SOC-内阻map图。
最后，测试电池在不同充放电倍率下的电极电势。如图4所示将电池测试系统和电极电位观测系统连接在一起，通过读取电流值和当前电池SOC，MCU可以自动计算出正负极的电位，并在显示终端上在线显示正负极电势曲线。图6为不同充电电流时正负极电势曲线，其中i2>i1。可以看到，电流越大，电极电势偏离平衡电势趋势越大，其中阳极电势大于平衡电势，阴极电势小于平衡电势。
根据本发明实施例的池的单电极电位的检测方法，首先利用交流阻抗试验得到电池的正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极在不同荷电状态SOC和温度下的交流阻抗谱，再分别根据全电池的等效电路、正极等效电路和负极等效电路对正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表，然后根据电池的SOC和平衡电势曲线得到当前的电极平衡电势，最后，根据电极平衡电势、电池的充/放电电流和的三维映射表得到单电极电位。因此，该方法可以根据电池实时测量的端电压及充放电流对电池的电极电位进行在线观测，从而对在正负极造成的电池衰减进行控制。换言之，该方法能够直接、方便地对普通电池的电极电势进行测量，并提高测量结果的准确性。
本发明的进一步实施例还提供了一种电池的单电极电位的检测系统。
图7为根据本发明一个实施例的电池的单电极电位的检测系统的结构框图。如图7所示，该系统700包括：交流阻抗获取模块710、三维映射表获取模块720、平衡电势获取模块730和单电极电位获取模块740。
其中，交流阻抗获取模块710利用交流阻抗试验得到电池的正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极在不同荷电状态SOC和温度下的交流阻抗谱。
具体地说，结合图2所示，首先需要利用交流阻抗实验得到不同温度和SOC状态下的单个电极的电池阻抗大小，这需要利用三电极电池。具体包括：对一个三电极电池进行交流阻抗实验，包括正负极之间、正极和参考电极之间以及负极和参考电极之间。其中，电池可以为但不限于：镍镉电池、镍氢电池、铅酸电池或锂离子电池。该示例中，使用锂离子电池做成三电极电池进行交流阻抗实验。该实验的实验仪器是电化学工作站，但并不限于此，使用者可以利用任意方法得到在不同荷电状态SOC和温度下两个电极间的交流阻抗谱。
三维映射表获取模块720分别利用全电池的等效电路、正极等效电路和负极等效电路对正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表。换言之，利用全电池的等效电路对正负极交流阻抗谱进行拟合，并将全电池的等效电路拆分为正极和负极部分，即正极等效电路和负极等效电路，并分别对正极/参考电极和负极/参考电极的交流阻抗谱进行参数拟合，以得到正极和负极的等效阻抗Z对SOC和温度的三维map图(即正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表)。
作为具体地例子，如图3所示，为一个针对锂离子电池的全电池阻抗模型。利用全电池的交流阻抗模型，拟合正负极间测得的交流阻抗实验。不同的电池体系，阻抗模型有所不同，使用者可以根据已有的知识体系建立适合目标电池体系的阻抗模型，但要求参数拟合后的模型误差在1％以内。
进一步地，对全电池模型进行拆分为正、负极两部分，并分别对正极与参考电极、负极与参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到单电极的阻抗模型。相对于全电池的阻抗模型，单电极的阻抗模型的得到相对重要。单电极的阻抗模型需要进行多次调整，增减元器件，以降低拟合误差。为了保证模型的准确性，要求两个电极的阻抗模型参数拟合误差在1％以内。两个单电极模型串联起来组成了全电池的阻抗模型。最终，选取拟合误差最小的一组模型作为该类型电池单电极的阻抗模型。
然后不同温度和电池SOC条件下，对目标类型电池做交流阻抗实验，得到不同温度、SOC下正负极间的交流阻抗谱。然后利用全电池阻抗模型对交流阻抗谱进行参数拟合，得到全电池元件阻抗参数，也就得到正负极模型中的阻抗参数。根据公式，可以得到该温度和SOC条件下的电极等效内阻，从而建立电极内阻map图。最后，利用map图，在线检测电极电势变化情况。
具体地说，在本发明的实施例中，等效阻抗的计算式如下：
Z(SOC,T)＝aSOC,T+bSOC,Ti，
其中，SOC表示电池的荷电状态，T表示当前温度，aSOC,T为交流阻抗的实部，bSOC,Ti为交流阻抗的虚部，i为虚数单位。
进一步地，根据等效阻抗可得到等效电阻的为：
其中，a即上述交流阻抗的实部aSOC,T，b即上述交流阻抗的虚部bSOC,Ti。
平衡电势获取模块730根据电池的SOC和平衡电势曲线得到当前的电极平衡电势。
具体地说，根据SOC的估计方法或者安时积分方法得到电池的SOC，再通过查询不同电极材料的嵌锂vs Li/Li+的平衡电势(也称为电极开路电压)曲线，得到某一点(如当前)的电极平衡电势。
单电极电位获取模块740根据电极平衡电势、电池的充/放电电流和的三维映射表得到单电极电位。
在本发明的实施例中，单电极充电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+ICRi(SOC,T)i＝n,p，
其中，UOCV,i为当前SOC下的开路电压，IC为充电电流，n表示电池的负极，p表示电池的正极。
进一步地，单电极放电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+IDCHRi(SOC,T)i＝n,p，
其中，IDCH表示放电电流。
在该示例中，充电时，正极IC为正，负极IC为负，放电时的符号相反。值得注意的是，本发明上述实施例的方法中所提到的电极电势大小均为相对Li/Li+而言。
对于该系统700的具体示例性描述参见上述对本发明的方法的描述部分，为减少冗余，此处不再赘述。
根据本发明实施例的电池的单电极电位的检测系统，首先利用交流阻抗试验得到电池的正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极在不同荷电状态SOC和温度下的交流阻抗谱，再分别根据全电池的等效电路、正极等效电路和负极等效电路对正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表，然后根据电池的SOC和平衡电势曲线得到当前的电极平衡电势，最后，根据电极平衡电势、电池的充/放电电流和的三维映射表得到单电极电位。因此，该系统可以根据电池实时测量的端电压及充放电流对电池的电极电位进行在线观测，从而对在正负极造成的电池衰减进行控制。换言之，该系统能够直接、方便地对普通电池的电极电势进行测量，并提高测量结果的准确性。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
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。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块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，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种电池的单电极电位的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用交流阻抗试验得到电池的正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极在不同荷电状态SOC和温度下的交流阻抗谱；
分别利用全电池的等效电路、正极等效电路和负极等效电路对所述正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表；
根据电池的SOC和平衡电势曲线得到当前的电极平衡电势；
根据所述电极平衡电势、电池的充/放电电流和所述三维映射表得到单电极电位。
2.根据权利要求1所述的电池的单电极电位的检测方法，其特征在于，所述等效阻抗的计算式如下：
Z(SOC,T)＝aSOC,T+bSOC,Ti，
其中，SOC表示电池的荷电状态，T表示当前温度，aSOC,T为交流阻抗的实部，bSOC,Ti为交流阻抗的虚部，i为虚数单位。
3.根据权利要求2所述的电池的单电极电位的检测方法，其特征在于，根据所述等效阻抗得到等效电阻为：
4.根据权利要求3所述的电池的单电极电位的检测方法，其特征在于，所述单电极充电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+ICRi(SOC,T),i＝n,p，
其中，UOCV,i为当前SOC下的开路电压，IC为充电电流，n表示电池的负极，p表示电池的正极。
5.根据权利要求4所述的电池的单电极电位的检测方法，其特征在于，所述单电极放电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+IDCHRi(SOC,T),i＝n,p，
其中，IDCH表示放电电流。
6.一种电池的单电极电位的检测系统，其特征在于，包括：
交流阻抗获取模块，所述交流阻抗获取模块利用交流阻抗试验得到电池的正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极在不同荷电状态SOC和温度下的交流阻抗谱；
三维映射表获取模块，所述三维映射表获取模块分别利用全电池的等效电路、正极等效电路和负极等效电路对所述正极/负极、正极/参考电极、负极/参考电极的交流阻抗谱进行拟合，得到正极和负极的等效阻抗与SOC和温度相关的三维映射表；
平衡电势获取模块，所述平衡电势获取模块根据电池的SOC和平衡电势曲线得到当前的电极平衡电势；
单电极电位获取模块，所述单电极电位获取模块根据所述电极平衡电势、电池的充/放电电流和所述的三维映射表得到单电极电位。
7.根据权利要求6所述的电池的单电极电位的检测系统，其特征在于，所述等效阻抗的计算式如下：
Z(SOC,T)＝aSOC,T+bSOC,Ti，
其中，SOC表示电池的荷电状态，T表示当前温度，aSOC,T为交流阻抗的实部，bSOC,Ti为交流阻抗的虚部，i为虚数单位。
8.根据权利要求7所述的电池的单电极电位的检测系统，其特征在于，根据所述等效阻抗得到等效电阻为：
9.根据权利要求8所述的电池的单电极电位的检测系统，其特征在于，所述单电极充电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+ICRi(SOC,T),i＝n,p，
其中，UOCV,i为当前SOC下的开路电压，IC为充电电流，n表示电池的负极，p表示电池的正极。
10.根据权利要求9所述的电池的单电极电位的检测系统，其特征在于，所述单电极放电时的电压通过下式计算：
Ui＝UOCV,i+IDCHRi(SOC,T),i＝n,p，
其中，IDCH表示放电电流。
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