CN104662432A - 用于估计二次电池的参数的设备和方法 - Google Patents

用于估计二次电池的参数的设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104662432A
CN104662432A CN201380049883.9A CN201380049883A CN104662432A CN 104662432 A CN104662432 A CN 104662432A CN 201380049883 A CN201380049883 A CN 201380049883A CN 104662432 A CN104662432 A CN 104662432A
Authority
CN
China
Prior art keywords
secondary battery
current
voltage
voltage data
soc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380049883.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104662432B (zh
Inventor
赵源泰
车善英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lg Energy Solution
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Publication of CN104662432A publication Critical patent/CN104662432A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104662432B publication Critical patent/CN104662432B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

公开了一种用于估计二次电池的参数的设备和方法。根据本发明的设备包括：传感器装置，其当以充电电流增加至峰值且然后减小的模式对二次电池充电时在充电电流减小的同时测量多个电流电压数据项；以及控制装置，被配置成从传感器装置接收所述多个电流电压数据项的输入，根据所述多个电流电压数据项来计算表示电流与电压之间的相互关系的线性近似等式，并将线性近似等式的Y截距估计为二次电池的开路电压，以及根据估计的开路电压来估计二次电池的荷电状态。

Description

用于估计二次电池的参数的设备和方法
技术领域
本公开涉及一种用于估计指示随二次电池的充电或放电而改变的二次电池的电化学性质的、诸如二次电池的开路电压或荷电状态的参数的设备和方法。
本申请要求于2012年12月3日在大韩民国提交的韩国专利申请号10-2012-0139050和于2013年12月3日在大韩民国提交的韩国专利申请号10-2013-0149258的优先权，其公开内容被通过引用结合到本文中。
背景技术
电池是通过电化学氧化和还原反应而产生电能的设备，并具有大范围的各种应用。例如，电池的应用逐渐地扩展至诸如移动电话、膝上型计算机、数字式照相机、摄像机以及电动工具的手持式便携设备的电源；诸如电动自行车、电动摩托车、电动车辆、混合动力车辆、电动船以及电动飞行器的各种类型的电动装置；储能系统，用来储存在发电厂中通过新可更新能源产生的能量或过剩能量；以及不间断电源，用于到包括服务器计算机和用于无线通信的基站的各种信息和通信设备的稳定的功率供应。
电池包括三个基本元件：一个是阳极，包括在放电期间发射电子的同时氧化的材料，另一个是阴极，包括在放电期间接受电子的同时还原的材料，并且另一个是允许离子在阳极与阴极之间移动的电解质。
可将电池分类成在放电之后不能再使用的一次电池以及由于至少部分地可逆的电化学反应而可以反复地充电和放电的二次电池。
作为二次电池，已知铅酸电池、镍镉电池、镍锌电池、镍铁电池、银氧化物电池、镍金属氢化物电池、二氧化锌锰电池、锌溴电池、金属-空气电池以及锂二次电池。其中，锂二次电池具有比其他二次电池更高的能量密度、更高的电池电压以及更长的寿命，并且由于这些原因而在商业方面吸引了最大的注意。
锂二次电池具有在阴极和阳极处发生锂离子的嵌入和脱嵌反应的特性。也就是说，在放电期间，从包括在阳极中的阳极材料脱嵌的锂离子通过电解质而移动至阴极并嵌入包括在阴极中的阴极材料中，并且在充电期间反之亦然。
在锂二次电池中，由于被用作阴极材料的材料显著地影响二次电池的性能，所以已进行了提供在在高温下保持稳定性的同时具有高能量容量以及具有低制造成本的阴极材料的各种尝试。然而，仅一个阴极材料的使用在满足所有工业性能标准方面具有限制。
最近随着对化石燃料的耗尽和空气污染的关注的增长，对生态友好的能量的需求急剧增加。在此背景下，发达国家正在加速诸如电动车辆之类的电力驱动车辆或由从二次电池供应的电能供电和运行的混合动力车辆的商业化。
当电力驱动车辆运行时，二次电池的荷电状态(SOC)是估计电力驱动车辆的剩余驾驶距离并控制二次电池的充电或放电的开始和结束所需的参数。
通过测量二次电池的开路电压可正确地估计二次电池的SOC。这是因为二次电池的SOC与二次电池的开路电压具有一对一关系。然而，不可能在二次电池的充电或放电期间测量二次电池的开路电压。
因此，按照惯例，使用能够用二次电池的温度和电压来映射开路电压的复杂数学模型或实验获得的查找表来估计二次电池的开路电压。
然而，前一种方法具有要求复杂的计算的缺点，并且后一种方法具有当在动态条件下在二次电池的充电或放电期间应用时准确度降低的缺点。特别地，在电动车辆或混合动力车辆的情况下，当驾驶员使加速踏板工作时，二次电池以快速变化的放电速率(C速率)放电，并且当驾驶员使制动踏板工作时，二次电池执行再生充电，并且此过程重复。因此，需要一种在二次电池的动态使用环境中方便地且正确地估计二次电池的SOC的新方法。
发明内容
技术问题
本公开被设计成解决现有技术的问题，并且因此，本公开旨在提供一种用于在二次电池的动态使用期间方便地且正确地估计二次电池的开路电压和/或荷电状态(SOC)的设备和方法。
并且，本公开旨在提供一种在考虑市场中的二次电池所需的改善性能的情况下方便地且正确地估计由于包括在其中的至少两个阴极材料的混合阴极材料而展示出独有电化学性质的二次电池的开路电压和/或SOC的设备和方法。
技术解决方案
为了实现上述目的，根据本公开的一方面的用于估计二次电池的参数的设备包括：传感器装置，其用于当以充电电流增加至峰值且然后减小的模式对二次电池充电时在充电电流减小的同时测量多个电流电压数据；以及控制装置，其用于从传感器装置接收所述多个电流电压数据的输入，根据所述多个电流电压数据来计算表示电流与电压之间的相互关系的线性近似等式，并估计线性近似等式的Y截距作为二次电池的开路电压。
优选地，该控制装置此外可根据估计的开路电压来估计二次电池的荷电状态(SOC)。
根据一方面，传感器装置可在用其中充电电流从零增加至峰值且然后减小至零的充电电流分布来对二次电池充电时在充电电流从峰值减小至零的同时测量所述多个电流电压数据。
根据另一方面，传感器装置可在二次电池的放电电流逐渐地减小至零之后在用所述充电电流分布对二次电池充电时测量所述多个电压电流数据。
根据另一方面，传感器装置可在充电电流基于峰值减小至1/3或以下之后测量所述多个电流电压数据。
根据另一方面，传感器装置可在充电电流基于峰值减小至1/6或以下之后测量所述多个电流电压数据。
优选地，传感器装置可测量至少两个电流电压数据。
根据一个方面，控制装置可使用定义开路电压与SOC之间的相互关系的查找表或查找函数来估计对应于估计的开路电压的SOC。
根据另一方面，传感器装置可测量二次电池的温度并向控制装置提供测量的温度，并且控制装置可使用定义开路电压与温度和SOC之间的相互关系的查找表或查找函数来估计对应于二次电池的温度和估计的开路电压的SOC。
为了实现上述目的，根据本公开的另一方面的用于估计二次电池的参数的设备包括：传感器装置，其用于在以充电电流增加至峰值且然后减小的模式对二次电池充电的同时按时间间隔反复地测量电流电压数据；以及控制装置，其用于从传感器装置接收电流电压数据的输入，识别在充电电流从峰值减小的同时测量的多个电流电压数据，根据所述多个电流电压数据来计算表示电流与电压之间的相互关系的线性近似等式，并估计线性近似等式的Y截距作为二次电池的开路电压。
优选地，该控制装置此外可根据估计的开路电压来估计二次电池的SOC。
根据一方面，控制装置可识别在充电电流的量值基于峰值减小至1/3或以下之后测量的电流电压数据之中的所述多个电流电压数据。
根据另一方面，控制装置可识别在充电电流的量值基于峰值减小至1/6或以下之后测量的电流电压数据之中的所述多个电流电压数据。
优选地，控制装置可识别至少两个电流电压数据。
根据一个方面，传感器装置可在以充电电流从零增加至峰值且然后减小至零的模式对二次电池充电的同时按时间间隔反复地测量电流电压数据。
根据另一方面，传感器装置可在二次电池的放电电流逐渐地减小至零之后在对二次电池充电时按时间间隔反复地测量电流电压数据。
用于估计二次电池的参数的上述设备还可包括与控制装置组合的显示装置，并且控制装置可通过显示装置输出二次电池的估计的开路电压和/或估计的SOC作为图形界面(字符、数字、图表等)。
并且，用于估计二次电池的参数的上述设备可将二次电池的估计的开路电压和/或估计的SOC发送到外部控制设备。
并且，用于估计二次电池的参数的上述设备还可包括与控制装置组合的存储装置，并且控制装置可将所述多个电流电压数据和/或线性近似等式的斜率和Y截距和/或查找表或查找函数和/或估计的开路电压和/或估计的SOC记录和/或擦除和/或更新和/或发送到存储装置中。
并且，用于估计二次电池的参数的上述设备可包括被从二次电池供应能量的各种电动装置。
为了实现上述目的，根据本公开的一方面的用于估计二次电池的参数的方法包括：当以充电电流增加至峰值且然后减小的模式对二次电池充电时在充电电流减小的同时测量多个电流电压数据，根据所述多个测量的电流电压数据来计算表示电流与电压之间的相互关系的线性近似等式，并估计线性近似等式的Y截距作为二次电池的开路电压。
为了实现上述目的，根据本公开的另一方面的用于估计二次电池的参数的方法包括在以充电电流增加至峰值且然后减小的模式对二次电池充电的同时按时间间隔反复地测量电流电压数据，在测量的电流电压数据之中识别在充电电流从峰值减小的同时测量的多个电流电压数据，根据所述多个识别的电流电压数据来计算表示电流与电压之间的相互关系的线性近似等式，并估计线性近似等式的Y截距作为二次电池的开路电压。
优选地，用于估计二次电池的参数的方法还可包括根据估计的开路电压来估计二次电池的SOC。
并且，用于估计二次电池的参数的方法还可包括存储和/或发送和/或显示估计的开路电压和/或估计的SOC。
二次电池还可包括包含工作离子的电解质以及用于将阴极与阳极电分离并允许工作离子移动的隔离物。电解质不限于特定类型，如果其包括工作离子且可能使用工作离子在阴极和阳极处引起电化学氧化或还原反应的话。
二次电池还可包括用于密封阴极、阳极以及隔离物的壳体。该壳体在其材料方面不具有特殊限制，如果其具有化学安全性的话。
二次电池的外观由壳体的结构确定。壳体的结构可以是本领域中已知的各种结构中的一个，并且通常可具有圆筒形状、棱柱形状、袋状形状、硬币形状等。
有益效果
根据本公开，可在二次电池的动态充电期间可靠地估计二次电池的开路电压和/或荷电状态(SOC)。特别低，对于包括显示出独有电压变化模式的混合阴极材料的二次电池而言，还可实现开路电压和/或SOC的可靠估计。并且，可通过在阴极和/或阳极处的极化累积减小的状态下使用二次电池的电压电流数据来估计二次电池的参数而改善二次电池的参数的可靠性。
附图说明
附图说明本公开的优选实施例并连同前述公开一起用于提供本公开的技术精神的进一步理解，并且因此不应将本公开理解为局限于附图。
图1是示意性地图示出根据本公开的示例性实施例的用于估计二次电池的参数的设备的构造的框图。
图2是示意性地图示出根据本公开的示例性实施例的用于估计二次电池的参数的方法的流程图。
图3是图示出二次电池的充电/放电电流分布和电压变化的测量结果(实验示例1)。
图4是描绘在二次电池的充电期间测量的二次电池的电流电压数据的图表(实验示例1)。
图5是图示出二次电池的充电/放电电流分布和电压变化分布的测量结果的图表(实验示例2)。
图6和7是图示出针对二次电池的每个荷电状态(SOC)测量的二次电池的放电电阻分布和针对二次电池的每个放电深度(DOD)测量的开路电压分布的图表(实验示例2)。
图8是图示出包括混合阴极材料的二次电池的充电/放电电流分布和二次电池的电压变化的测量结果的图表(实验示例2)。
图9是描绘针对间隔B在二次电池的充电期间测量的包括混合阴极材料的二次电池的电流电压数据的图表(实验示例2)。
图10是图示出在电流电压分布上指示的在计算线性近似等式时使用的两个电流电压数据(内插数据)的图表。
图11是图示出当使用两个电流电压数据来计算线性近似等式时估计Y截距作为二次电池的开路电压的概念的图表。
图12是图示出评估在二次电池被放电(行驶)时的二次电池的再生充电和模拟在洛杉矶的行驶的驾驶模式中的再生充电(制动以便停止)期间使用本公开来估计SOC时的准确度的结果的图表。
附图标记描述
110：二次电池  120：传感器装置
130：控制装置  150：显示装置
160：存储装置  210：负载
220：充电单元  230：控制单元
具体实施方式
下面将参考附图来详细地描述本公开的优选实施例。在描述之前，应理解的是不应将在本说明书和所附权利要求中所使用的术语理解为局限于一般和词典意义，而是基于允许本发明人为了最佳说明而适当地定义术语的原理基于对应于本公开的技术方面的意义和概念来解释。因此，在本文中提出的描述仅仅是用于举例说明的目的的优选示例，并不意图限制本公开的范围，因此应理解的是在不脱离本公开的精神和范围的情况下可对其实现其他等价物和修改。
下面所述的实施例叙述其中将本公开的技术方面应用于锂二次电池的情况。在这里，锂二次电池是其中锂离子作为工作离子的作用在充电和放电期间在阴极和阳极处引起电化学反应的二次电池。工作离子表示在二次电池的充电和放电期间参与电化学氧化和还原反应的离子，并且例如锂可这样工作。因此，应将使用锂离子作为工作离子的任何二次电池理解为包括在锂二次电池的范围内，即使二次电池的名称基于在锂二次电池中使用的电解质或隔离物的类型、用来封装二次电池的壳体的类型、锂二次电池的内部或外部结构等而改变。
并且，可将本公开应用于除锂二次电池之外的二次电池。因此，即使锂离子并不是工作离子，也应将可应用本公开的技术方面的任何二次电池理解为包括在本公开的范围内，无论其类型如何。应注意的是在其中使用术语‘二次电池’而不是术语‘锂二次电池’的某些实施例中，使用相应实施例中的二次电池作为涵盖各种类型的二次电池的概念。
并且，二次电池不限于组成二次电池的元素的数目。因此，应将二次电池理解为不仅包括包含阳极、电解质和阴极作为基本单元的单元电池，而且还包括单元电池的组件、通过将多个组件串联地和/或并联地连接而产生的模块、通过将多个模块串联地和/或并联地连接而产生的组、通过将多个组串联地和/或并联地连接而产生的电池系统等。
图1是示意性地图示出根据本公开的示例性实施例的用于估计二次电池的参数的设备的构造的框图。
参考图1，将二次电池110的高电位端子和低电位端子(P+、P-)与电动装置200的低电位连接端子和高电位连接端子(T+、T-)电耦合。
二次电池110可以是锂二次电池，但是本公开不受电池类型限制。
在一个实施例中，电动装置200可以是移动计算机设备，诸如移动电话、膝上型计算机以及平板计算机或者包括数字式照相机、摄像机和音频/视频播放器的手持式多媒体设备。
在另一实施例中，电动装置200可以是由电供以动力的电运输系统，诸如电动车辆、混合动力车辆、电动自行车、电动摩托车、电动火车、电动船、电动飞行器或诸如电钻和电动磨床之类的包括电动机的电动工具。
在另一实施例中，电动装置200可以是安装在电力网中以储存发电厂的新的可更新能量或过剩能量的大容量储能系统或者在诸如灯火熄灭之类的紧急情况下向包括服务器计算机或移动通信设备的各种信息和通信系统供应功率的不间断电源。
电动装置200包括负载210和/或充电单元220。
负载210是消耗二次电池110的电能的设备，并且作为非限制性示例，可以是诸如电动机之类的旋转驱动设备或诸如转换器或逆变器之类的功率转换设备。
充电单元220是向二次电池110施加充电电流的设备，并且作为非限制性示例，可以是充电电路、被耦合到电动车辆的引擎的发电机、被耦合到电动车辆的制动器的再生充电器等。
电动装置200可包括将控制负载210和/或充电单元220的操作的控制单元230。控制单元230可包括将执行软件算法以便控制电动装置200的操作的微型计算机。
电动装置200还可包括第一至第四开关SW1-SW4以选择性地连接二次电池110和负载210或二次电池110和充电单元220。
第一和第二开关SW1和SW2响应于从控制单元230接收到的控制信号而开启或关闭二次电池100与负载210之间的电连接。
第三和第四开关SW3和SW4响应于从控制单元230接收到的控制信号而开启或关闭二次电池110与充电单元220之间的电连接。
优选地，第一至第四开关SW1-SW4可以是半导体开关或机械继电器开关。
控制单元230开启或关闭二次电池110与负载210之间或二次电池110与充电单元220之间的电连接。
在一个示例中，当二次电池110的荷电状态(SOC)为高时，控制单元230通过开启第一和第二开关SW1和SW2来将二次电池110连接到负载210，以用储存在二次电池110中的电能来操作负载210。然后，使二次电池110放电，使得向负载210提供电能。
在另一示例中，当二次电池110的SOC为低时，控制单元230通过开启第三和第四开关SW3和SW4而将二次电池110连接到充电单元220，以向二次电池110施加充电电流。然后，充电单元220向二次电池110施加充电电流。
在另一示例中，在负载210的操作期间，控制单元230将二次电池110连接到负载210，并且当负载210的操作被临时停止时，可将二次电池110连接到充电单元220以对二次电池110充电。
在这些实施例中，控制单元230可控制充电单元220以允许供应给二次电池110的充电电流具有使得充电电流增加至预定峰值且然后减小的模式。
作为示例，控制单元230可控制充电单元220以允许充电电流的量值逐渐地从零增加至预定峰值且然后逐渐地减小至零。
作为另一示例，控制单元230可控制充电单元220以允许充电电流的量值逐渐地从零增加至预定峰值且然后在二次电池110的放电电流逐渐地减小至零之后逐渐地减小至零。
作为上述实施例的典型示例，可给出电动车辆或混合动力车辆的再生充电。再生充电指的是使用当车辆通过制动操纵而慢下来时由制动系统产生的再生能量的二次电池充电。由于通过制动操纵来实现再生充电，所以二次电池110的放电电流逐渐地减小至零直至再生充电开始为止。并且，在再生充电期间，充电电流的量值逐渐地从零增加至预定峰值且然后逐渐地减小至零。在本实施例中，充电单元230系统第与产生再生能量的制动系统相关联，并且可控制整体再生充电过程。由于再生充电技术在本公开所属的技术领域中是众所周知的，所以在本文中省略了其详细描述。
用于估计参数的设备100是估计指示在二次电池110的充电或放电期间改变的电化学性质的参数的设备，并且包括传感器装置120和控制装置130，所述电化学性质诸如二次电池110的开路电压或SOC。
传感器装置120测量充电电流和二次电池电压的量值，并在正在从充电单元220向二次电池110的一侧供应充电电流的同时向控制装置130提供测量结果。
传感器装置120可从控制装置130接收测量控制信号以在充电电流流动的同时测量二次电池的电流和电压。也就是说，传感器装置120测量二次电池的电流和电压并每当接收到测量控制信号时将其提供给控制装置130。
根据一个示例，在充电电流的量值从零增加至预定峰值且然后减小至零的同时，传感器装置120测量二次电池110的充电电流和电压的量值，并在充电电流从预定峰值减小至零的同时按时间间隔反复地将其供应给控制装置130多次。
根据另一示例，在充电电流的量值从零增加至预定峰值且然后减小至零的同时，传感器装置120测量二次电池110的充电电流和电压的量值并按时间间隔反复地将其供应给控制装置130多次。
下面，为了方便描述，将在任何时间点测量的二次电池110的充电电流和电压的量值称为电流电压数据。
在以上示例中，由于多次测量二次电池110的充电电流和电压的量值，所以控制装置130从传感器装置120接收多个电流电压数据。
在一方面，传感器装置120可在二次电池110的操作模式从放电模式变成充电模式之后测量二次电池110的充电电流和电压的量值多次。在这种情况下，在二次电池110的放电电流逐渐地减小至零之后，传感器装置120可测量电流电压数据。
在以上示例中，传感器装置120可在充电电流的量值基于峰值而减小至1/3或以下、优选地1/6或以下之后测量二次电池110的电流和电压多次。并且，由于减小比仅仅是示例，所以可以变成不同的数值。
所述多个电流电压数据用来估计二次电池110的开路电压和SOC，并且由于在上述测量条件下测量的电流电压数据是在减少二次电池110的极化累积的状态下获得的，所以可改善根据本公开估计的开路电压和SOC的可靠性。
控制装置130控制传感器装置120的操作。也就是说，控制装置130可向传感器装置120发送测量控制信号多次以在二次电池110的充电期间测量二次电池110的电流和电压多次。并且，当传感器装置120响应于测量控制信号而测量二次电池110的电流和电压并将其提供给控制装置130时，从而控制装置130接收在当前阶段测量的电流电压数据。
在控制装置130接收到所述多个电流电压数据之后，控制装置130使用接收到的电流电压数据来计算表示电流与电压之间的相互关系的线性近似等式(V＝a*I+b)。
在这里，线性近似等式的输入变量I和输出变量V分别地表示二次电池110的电流和电压，斜率‘a’表示电阻特性，Y截距‘b’表示二次电池的电流为零时的电压，亦即开路电压。因此，当计算线性近似等式时，可将Y截距估计为二次电池的开路电压。
在计算线性近似等式时所使用的电流电压数据的数目优选地为至少两个。并且，为了更正确地估计开路电压，将电流电压数据的数目增加到至少三个并不是特别受限的。
并且，当充电电流的量值达到峰值的时间点是Tp且充电电流的量值从峰值减小至零的时间点为T0时，优选的是尽可能接近于T0而选择测量在计算线性近似等式时所使用的电流电压数据的时间。这是因为随着测量电流电压数据的时间更接近于T0，减少了二次电池110的极化累积，因此，线性近似等式的Y截距变得更接近于二次电池110的开路电压。
作为示例，控制装置130通过在从传感器装置120接收到的所述多个电流电压数据之中选择在充电电流的量值基于峰值减小至1/3或以下、优选地1/6或以下之后测量的至少两个电流电压数据而获取用来计算线性近似等式的内插数据。这种方法的特征在于在从传感器装置120提供的所述多个电流电压数据之中对用来计算线性近似等式的至少两个电流电压数据进行采样。控制单元130可使用上述方法所获取的内插数据来计算线性近似等式。
作为另一示例，控制装置130可通过在流到二次电池110的充电电流的量值基于峰值减小至1/3或以下、优选地1/6或以下之后周期性地向传感器装置120输出测量控制信号以通过传感器装置120获取预置数目的电流电压数据而从传感器装置120接收用来计算线性近似等式的至少两个电流电压数据。接收到的至少两个电流电压数据组成用来计算线性近似等式的内插数据。这种方法的特征在于控制装置130通过使用传感器装置120而直接地测量用来计算线性近似等式的多个电流电压数据，不同于在前述内容中描述的采样方法。控制装置130可使用上述方法所获取的内插数据来计算线性近似等式。
在控制装置130计算线性近似等式之后，控制装置130可将所计算的线性近似等式的Y截距估计为二次电池110的开路电压。
可选地，控制装置130还可使用预先定义开路电压与SOC之间的相互关系的预定义查找表或查找函数来估计对应于估计的开路电压的二次电池的SOC。
在这里，通过经由实验来测量用于二次电池110的每个开路电压的SOC且以表格形式来组织测量结果而实现查找表。在查找表中，可通过将估计的开路电压映射到相应SOC而以简单的方式来估计二次电池110的SOC。
通过经由实验来测量用于二次电池110的每个开路电压的SOC并将用于每个电路电压的测量SOC的分布定义为函数来呈现查找函数。查找函数的输入变量和输出变量分别地是开路电压和SOC。当估计的开路电压被替代为查找函数的输入变量时，可获得SOC作为查找函数的输出值。
同时，二次电池110的SOC具有对温度的相关性。因此，可进一步向查找表和查找函数添加温度参数。也就是说，通过实验，可针对每个温度准备查找表和查找函数。在这种情况下，当充电电流流到二次电池110时，传感器装置120还可测量二次电池110的温度并将二次电池110的温度提供给控制装置130。然后，控制装置130可识别对应于二次电池110的温度的查找表或查找函数，并且可使用所识别的查找表或查找函数来估计对应于估计的开路电压的二次电池110的SOC。
另一方面，在二次电池的动态充电期间，在阴极与阳极之间测量的电压可包括源自于阴极和阳极中的极化累积的电压分量。
因此，在考虑由极化引起的电压分量而修正线性近似等式的Y截距的情况下，可更正确地估计二次电池的开路电压。
用于估计二次电池的参数的设备100还可包括存储装置160。存储装置160不限于特定类型，如果其为能够记录和擦除信息的存储介质的话。
例如，存储装置160可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、寄存器、硬盘、光学记录介质或磁记录介质。并且，可经由例如数据总线将存储装置160连接到控制装置130以允许通过控制装置130访问。
存储装置160可存储和/或更新和/或擦除和/或发送包括由控制装置130执行的各种控制逻辑的程序和/或由控制逻辑的执行产生的数据。
作为非限制性示例，可将存储装置160在逻辑上划分成至少两个，并且可包括在控制装置130中。
存储装置160可保持由传感器装置120测量的所述多个电流电压数据、包括在计算线性近似等式中使用的所述至少两个电流电压数据的内插数据或者使用线性近似等式估计的参数(开路电压和/或SOC)。
为了执行各种控制逻辑和/或计算逻辑，控制装置130可以可选地包括本领域中众所周知的处理器、专用集成电路(ASIC)、芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器和数据处理设备。并且，当用软件来实现控制逻辑时，可将控制装置130实现为程序模块的组件。在这种情况下，可将程序模块存储在存储器中并由处理器执行。可将存储器设置在处理器内部或外面，并且可用各种已知手段来连接到处理器。并且，可将存储器包括在存储装置160中。并且，存储器通常表示存储信息的所有设备，无论设备类型如何，并且不指示特定存储设备。
可选地，用于估计二次电池的参数的设备100还可包括显示装置150。显示装置150不限于特定类型，如果其可以将由控制装置130估计的关于二次电池110的开路电压和/或SOC的信息显示为图形界面(字符、数字、图表等)的话。
作为示例，显示装置150可以是液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、电泳墨水(E墨)显示器、柔性显示器等。
显示装置150可直接地或间接地与控制装置130相连。当采用后者时，显示装置150可位于在物理上与控制装置130位于其中的区域分离的区域中。并且，可将第三控制装置(未示出)插入显示装置150与控制装置130之间以从控制装置130接收要在显示装置150上显示的信息并允许在显示装置150上显示信息。为此，经由通信线路(例如，车辆中的CAN通信网络)将第三控制装置连接到控制装置130。
显示装置150不一定包括在根据本公开的设备中，并且可包括在与根据本公开的设备相连的其他设备中。在这种情况下，可经由包括在其他设备中的控制装置来间接地连接显示装置150和控制装置130而不是直接地连接。因此，应理解的是显示装置150和控制装置130的电连接包括这种间接连接方法。
控制装置130可形成与外部控制设备的通信接口。并且，通过通信接口，可将与二次电池110的开路电压和/或SOC相关联的数据发送到外部控制装置。外部控制装置可以是电动装置200的控制单元230。
例如，在其中将二次电池110安装在电动车辆中的情况下，控制装置130可将与二次电池110的开路电压和/或SOC相关联的数据发送到控制单元230，其以集成方式控制电动车辆的操作机构。然后，控制单元230可使用二次电池110的开路电压和/或SOC来控制二次电池110的充电和放电，并使二次电池110的使用效率最大化。
在本公开中，二次电池110包括阴极活性材料和阳极活性材料，并且阴极活性材料可以是单个阴极材料或包括至少两个阴极材料的混合阴极材料。
在后一种情况下，混合阴极材料可包括第一阴极材料和第二阴极材料，并且其中的每一个根据二次电池的电压或不同的工作电压范围而具有与工作离子的不同反应浓度。
根据一方面，第一阴极材料可以是一般化学式A[AxMy]O2+z所表示的碱金属化合物(A包括Li、Na和K中的至少一个；M包括选自Ni、Co、Mn、Ca、Mg、Al、Ti、Si、Fe、Mo、V、Zr、Zn、Cu、Al、Mo、Sc、Zr、Ru和Cr的至少一个元素；x≥0，1≤x+y≤2，-0.1≤z≤2；选择包括在M中的化学当量系数x、y、z和元素的化学当量系数，使得化合物保持电中性)，或者是在US6,677,082和US6,680,143中公开的碱金属化合物xLiM1O2-(1-x)Li2M2O3(M1包括具有等于3的平均氧化状态的至少一个元素；M2包括具有等于4的平均氧化状态的至少一个元素；0≤x≤1)。
根据另一方面，第二阴极材料可以是用一般化学式LiaM1 xFe1-xM2 yP1-yM3 zO4-z(M1包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg和Al的至少一个元素；M2包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg、Al、As、Sb、Si、Ge、V和S的至少一个元素；M3包括选自包括F的卤族中的元素的至少一个元素；0＜a≤2，0≤x≤1，0≤y＜1，0≤z＜1；选择化学当量系数a、x、y、z和包括在M1、M2和M3中的元素的化学当量系数，使得化合物保持电中性)或Li3M2(PO4)3(M包括选自Ti、Si、Mn、Fe、Co、V、Cr、Mo、Ni、Mg和Al的至少一个元素)表示的锂金属磷酸盐。
根据另一方面，第一阴极材料可以是Li[LiaNibCocMndO2+z[a≥0；a+b+c+d＝1；b、c和d中的至少一个不是零；-0.1≤z≤2]，并且第二阴极材料可以是LiFePO4、LiMnxFeyPO4(0＜x+y≤1)或Li3Fe2(PO4)3。
根据另一方面，第一阴极材料和/或第二阴极材料可包括涂层。涂层可包括碳层，或者可包括氧化物层或氟化物层，包括选自由Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg、Al、As、Sb、Si、Ge、V和S组成的组的至少一个元素。
在本公开中，选择第一阴极材料和第二阴极材料的类型和混合比，使得凸起图案(在峰值之前和之后存在拐点)出现在针对二次电池110的每个SOC测量的放电电阻分布中，或者至少一个拐点出现在针对二次电池110的每个放电深度(DOD)测量的开路分布中，同时考虑意图制造的二次电池的容量和性能。
在一个实施例中，在其中期望具有高放电输出的二次电池的情况下，可将Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2和LiFePO4分别地选作第一阴极材料和第二阴极材料，并且可将第一阴极材料和第二阴极材料的混合比设置成5:5。
在另一实施例中，在其中期望具有高温稳定性的二次电池的情况下，可将Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2和LiFePO4分别地选作第一阴极材料和第二阴极材料，并且可将第一阴极材料和第二阴极材料的混合比设置成2:8。
在另一实施例中，在其中期望低成本二次电池的情况下，可将Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2和LiFePO4分别地选作第一阴极材料和第二阴极材料，并且可将第一阴极材料和第二阴极材料的混合比设置成1:9。
在另一实施例中，在其中期望具有高放电输出和高温稳定性的二次电池的情况下，可将Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2和LiFePO4分别地选作第一阴极材料和第二阴极材料，并且可将第一阴极材料和第二阴极材料的混合比设置成4:6。
在另一实施例中，在其中期望具有每重量高容量的二次电池的情况下，可将Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2和LiFePO4分别地选作第一阴极材料和第二阴极材料，并且可将第一阴极材料和第二阴极材料的混合比设置成9:1。
选择第一阴极材料和第二阴极材料并调整混合比的方法仅仅是一个示例。因此，对于本领域的技术人员而言显而易见的是可在考虑用来表征混合阴极材料的电化学性质的相对重量和平衡的情况下适当地选择第一阴极材料和第二阴极材料及其混合比。
在本公开中，可包括在混合阴极材料中的阴极材料的数目不限于两个。作为一个实施例，混合阴极材料可包括三个不同的阴极材料，例如包括LiMn2O4、Li[LiaNixCoyMnzO2(a≥0；x+y+z＝1；x、y和z中的至少一个不是零)以及LiFePO4的混合阴极材料。作为另一个实施例，混合阴极材料可包括四个不同的阴极材料，例如包括LiNiO2、LiMn2O4、Li[LiaNixCoyMnzO2(a≥0；x+y+z＝1；x、y和z中的至少一个不是零)以及LiFePO4的混合阴极材料。
并且，为了增强混合阴极材料的性质，可向混合阴极材料添加其他添加剂，例如导电材料、粘合剂等，并且不存在对其的特定限制。因此，可将包括至少两个阴极材料的任何混合阴极材料理解为包括在本公开的范围内，无论阴极材料的数目和其他添加剂的存在如何。
在本公开的各种实施例的描述中，应理解的是称为‘装置’的元件是在功能上而不是在物理上区别的。因此，可将每个元件选择性地与其他元件集成，或者可将每个元件划分成子元件以用于一个或多个控制逻辑的高效执行。然而，对于本领域的技术人员而言显而易见的是即使将元件集成或划分，如果发现功能是相同的，也应将集成或划分元件理解为落在本公开的范围内。
控制装置130的各种控制逻辑和/或计算逻辑中的至少一个的选择性组合可变成用于估计二次电池的参数的方法的实施例。
图2是示意性地图示出根据本公开的示例性实施例的用于估计二次电池的参数的方法的流程图。
首先，在S10中，控制装置130从存储装置160读取估计二次电池的参数所需的控制逻辑并执行该控制逻辑。
随后，在S20中，控制装置130通过在二次电池被以充电电流增加至峰值且然后减小的模式临时地充电的同时控制传感器装置120来获取用来计算线性近似等式的至少两个电流电压数据(内插数据)。
优选地，为了获取在减少二次电池110的极化累积时测量的电流电压数据，控制装置130通过在处于放电状态的二次电池110的放电电流逐渐地减小至零且二次电池被切换至荷电状态时控制传感器装置120来获取用来计算线性近似等式的至少两个电流电压数据(内插数据)。
在这里，控制装置130用采样方法或方向测量方法来获取内插数据。上面提供了其详细描述。
优选地，包括在内插数据中的电流电压数据可以是在充电电流的量值从峰值减小至零的同时测量的电流电压数据。
作为示例，包括在内插数据中的电流电压数据可以是在充电电流的量值基于峰值减小至1/3或以下、优选地1/6或以下之后测量的电流电压数据。并且，在其下测量电流电压数据的充电电流的量值条件可基于二次电池的类型或性能而改变。
接下来，在S30中，控制装置130使用内插数据来计算线性近似等式。随后，在S40中，控制装置130估计线性近似等式的Y截距作为二次电池的开路电压。随后，在S50中，控制装置130还可根据估计的开路电压来估计二次电池110的SOC。可使用查找表或查找函数来计算二次电池110的SOC，如前所述。
在其中当估计二次电池110的SOC时考虑二次电池110的温度的情况下，图2的流程图还可包括其中控制装置130在二次电池110的充电期间使用传感器装置120来获取与二次电池110的温度相关联的数据的步骤。在其中考虑二次电池110的温度的情况下，上面提供了控制装置130的操作的详细描述。
并且，图2的流程图还可包括步骤S60至S80之中的至少一个步骤作为可选步骤。
也就是说，在S60中，控制装置130可将二次电池110的估计的开路电压和/或估计的SOC记录在存储装置160中。并且，在S70中，控制装置130可通过显示装置150将二次电池110的估计的开路电压和/或估计的SOC作为图形界面(字符、数字、图表等)加以输出。并且，控制装置130可将二次电池110的估计的开路电压和/或估计的SOC发送到电动装置200的控制单元230。
在本公开中，可将控制装置130的各种控制逻辑和/或计算逻辑中的至少一个选择性地组合，并且可用计算机可读代码来编写组合逻辑，并记录在计算机可读记录介质中。
该记录介质不限于特定类型，如果其可被包括在计算机中的处理器访问的话。例如，记录介质可包括选自由ROM、RAM、寄存器、致密盘只读存储器(CD-ROM)、磁带、硬盘、软盘以及光学数据记录设备组成的组的至少一个。
并且，可将计算机可读代码调制成载波信号并在特定时间点包括在通信载波中，并且可分布在网络耦合计算机系统上，使得以分布式方式来存储和执行计算机可读代码。并且，可由本公开所属技术领域中的程序员来容易地推断用于实现组合控制逻辑的功能程序、代码以及代码段。
本发明的实施例的模式
下面通过实验示例来提供详细描述。然而，实验仅仅说明本公开，并且本公开的范围不限于此。
＜实验示例1＞
二次电池的制造
根据以下规格来制造包括单个阴极材料的二次电池。
-阴极材料：LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2
-阳极材料：石墨
-电解质：被添加到以3:4:3的重量比混合的EC(碳酸乙酯)/DMC(碳酸二甲酯)/EMC(碳酸甲乙酯)的混合溶剂的LiPF6
-隔离物：在两个表面上都涂有无机颗粒的多孔聚烯烃膜
-壳体：袋状壳体
充电/放电实验
图3是图示出二次电池的充电/放电电流分布和电压变化的测量结果的图表。
根据在混合动力车辆中使用二次电池的假设，充电/放电电流分布模拟在美国混合动力车辆工业中作为车辆测试标准而提出的在洛杉矶的驾驶模式。
在充电/放电电流分布中，间隔A是在其期间二次电池放电的时段，间隔B是在其期间二次电池充电的时段，并且间隔C是在其期间二次电池的充电和放电停止的时段。间隔B期间的充电电流分布模拟其中当混合动力车辆减速时二次电池被再生充电的情况。因此，间隔B期间的充电电流分布具有使得充电电流的量值从零增加至预定峰值且然后减小至零的模式。充电电流的增加在制动器被推动时发生，并且充电电流的减小在制动器被拉动时发生。
图4是描绘针对图3的间隔B的在二次电池的充电期间测量的二次电池的电流电压数据的图表。参考图4，将电流电压数据描绘为具有滞后回线形式的分布，并且已发现针对在其期间充电电流的量值从峰值减小至零的时段所测量的电流电压数据近似二次电池的实际开路电压(用X指示的点)。
＜实验示例2＞
二次电池的制造
根据以下规格来制造包括混合阴极材料的二次电池。
-阴极材料：处于7:3的重量比的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2和LiFePO4的混合阴极材料
-阳极材料：石墨
-电解质：被添加到以3:4:3的重量比混合的EC/DMC/EMC的混合溶剂的LiPF6
-隔离物：在两个表面上都涂有无机颗粒的多孔聚烯烃膜
-壳体：袋状壳体
二次电池的特性观察
在二次电池的充电期间，将从阴极材料脱嵌的锂离子嵌入阳极材料中。然而，LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2和LiFePO4在锂离子随着二次电池的充电电压改变而脱嵌时的浓度方面不同。也就是说，针对低电压充电时段，来自LiFePO4的锂离子脱嵌，并且针对高电压充电时段，来自LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的锂离子脱嵌。因此，针对中间电压时段，锂离子从其脱嵌的阴极材料的类型从LiFePO4变成LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2。
可以看到可以通过出现于在二次电池的充电期间测量的电压分布中的拐点来间接地看到此现象的发生。拐点出现的原因是当在锂离子的脱嵌反应中涉及到的阴极材料改变时，二次电池的内部电阻改变，作为结果，即使相同量值的充电电流流到二次电池，电压变化宽度也改变。
图5是图示出二次电池的充电/放电电流分布和电压变化分布的测量结果的图表。
参考附图，在二次电池放电达10秒与20秒之间的间隔之后，从20秒开始用恒定电流对二次电池充电，并且在从20秒开始测量的电压分布中观察到拐点(约3.35V)。虚线分布是仅使用LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2作为阴极材料的二次电池的电压变化分布。点线分布与实线分布形成强烈对比。
在拐点周围，电压变化速率突然改变。因此，可以看到在拐点周围的电压范围处，锂离子从其脱嵌的阴极材料的类型从LiFePO4变成LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2。拐点在该处出现的电压范围可基于组成阴极材料的阴极材料的类型和混合比而改变。
包括包含至少两个阴极材料的混合阴极材料的二次电池在放电电阻分布和开路电压分布中展示出独有性质。
图6和7是图示出分别地针对二次电池的每个SOC测量的二次电池的放电电阻分布和针对二次电池的每个DOD测量的开路电压分布的图表。
在图中，SOC代表荷电状态，DOD代表放电深度，并且在数值上，DOD对应于(1-SOC)。
参考图6，可以观察到出现了其中二次电池的内部电阻本地地增加且然后减小的凸起图案，并且在凸起图案的峰值之前和之后存在两个拐点(参见点线圆圈)。并且，参考图7，在开路电压分布中也观察到拐点。
如所示，分别地在放电电阻分布和开路电压分布中观察到凸起图案和拐点的原因是二次电池的内部电阻特性随着锂离子在二次电池被充电时从其脱嵌的阴极材料的类型的变化而变。
充电/放电实验
图8是图示出包括混合阴极材料的二次电池的充电/放电电流分布和二次电池的电压变化的测量结果的图表。
根据在混合动力车辆中使用二次电池的假设，充电/放电电流分布模拟在美国混合动力车辆工业中作为车辆测试标准而提出的在洛杉矶的驾驶模式。
在充电/放电电流分布中，间隔A是在其期间二次电池放电的时段，间隔B是在其期间二次电池充电的时段，并且间隔C是在其期间二次电池的充电和放电停止的静止时段。间隔B期间的充电电流分布模拟其中当混合动力车辆减速时二次电池被再生充电的情况。因此，间隔B期间的充电电流分布具有使得充电电流的量值从零增加至预定峰值且然后减小至零的模式。
参考图8的电压变化，在对应于间隔B的二次电池的电压分布中观察到拐点(点线圆圈)。因此，已发现在针对间隔B的充电期间，锂离子从其脱嵌的阴极材料在拐点周围从LiFePO4变成LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2。
图9是描绘包括针对间隔B在二次电池的充电期间测量的包括混合阴极材料的二次电池的电流电压数据的图表。参考图9，将电流电压数据描绘为具有滞后回线形式的分布，并且已发现针对在其期间充电电流的量值从峰值减小至零的时段所测量的电流电压数据近似地向二次电池的实际开路电压(用X指示的点)收敛。此实验结果与包括单个阴极材料的二次电池的实验结果相同。
＜实验示例3＞
在此实验中，测量使用本公开在实验示例1中制造的二次电池的估计的SOC与二次电池的实际测量SOC之间的差。
图10是图示出在电流电压分布上指示的在计算线性近似等式时使用的两个电流电压数据(内插数据)的图表。一个是在充电电流的量值从峰值减小至15A时测量的数据，并且另一个是在充电电流的量值从峰值减小至5A时测量的数据。组成内插数据的电流电压数据是在充电电流的量值基于峰值(65安培)减小至1/3(20安培)或以下时测量的所有数据。
图11是图示出当使用两个电流电压数据来计算线性近似等式时估计Y截距作为二次电池的开路电压的概念的图表。
图12是图示出评估在二次电池在模拟在洛杉矶行驶的驾驶模式中重复充电(旅行)和再生充电(制动以便停止)的过程达预定时间的同时在二次电池的再生充电期间使用本公开来估计SOC时的准确度的结果的图表。
当估计二次电池的SOC时，以通过在二次电池的再生充电期间施加图10中所示的条件对两个电流电压数据进行采样、使用采样数据来计算线性近似等式的Y截距、将Y截距估计为二次电池的开路电压以及通过参考针对每个开路电压预定义SOC的查找表来将估计的开路电压映射到相应SOC的方式来估计二次电池的SOC。
在图12中，横轴表示时间(min)，并且竖轴表示DOD。由于DOD对应于(1-SOC)，所以可将图12说成是示出测量SOC的结果。
示出了两个分布，三角形所指示的分布示出根据本公开的估计的SOC的变化，并且圆圈所指示的分布示出实际SOC的变化。
在图12中，指示四个时间线(垂直点线)，并且二次电池在指示每个时间线的点处静止(不放电且不再生充电)达1小时。
参考图12，可以看到由本公开估计的二次电池的SOC很好地遵循实际SOC，并且误差小于或等于5％。
在通过安培计数来估计二次电池的SOC的情况下，电流计数的误差随时间推移而累积，同时发现本公开在没有误差累积的情况下在5％的误差范围内相当准确地估计二次电池的SOC。
以上实验结果支持根据本公开的用于估计二次电池的参数的设备和方法可甚至在二次电池的动态充电和放电情况下方便地且准确地估计二次电池的开路电压和/或SOC。
上文已详细地描述了本公开。然而，应理解的是详细描述和特定示例在指示本公开的优选实施例的同时仅仅是以举例说明的方式给出的，因为根据本详细描述，本公开的精神和范围内的各种变化和修改将变得对于本领域的技术人员而言显而易见。

Claims (25)

1.一种用于估计二次电池的参数的设备，所述设备包括：
传感器装置，被配置成当以充电电流增加至峰值且然后减小的模式对二次电池充电时在所述充电电流减小的同时测量多个电流电压数据；以及
控制装置，被配置成从所述传感器装置接收所述多个电流电压数据的输入，根据所述多个电流电压数据来计算表示电流与电压之间的相互关系的线性近似等式，并将所述线性近似等式的Y截距估计为所述二次电池的开路电压。
2.根据权利要求1所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述控制装置被配置成根据估计的开路电压来估计所述二次电池的荷电状态(SOC)。
3.根据权利要求1所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述传感器装置被配置成在所述充电电流基于所述峰值减小至1/3或以下之后测量所述多个电流电压数据。
4.根据权利要求3所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述传感器装置被配置成在所述充电电流基于所述峰值减小至1/6或以下之后测量所述多个电流电压数据。
5.根据权利要求2所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述控制装置被配置成使用定义开路电压与SOC之间的相互关系的查找表或查找函数来估计对应于所述估计的开路电压的SOC。
6.根据权利要求2所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述传感器装置被配置成测量所述二次电池的温度并将测量的温度提供给所述控制装置，以及
所述控制装置被配置成使用定义开路电压与温度和SOC之间的相互关系的查找表或查找函数来估计对应于所述二次电池的温度和所述估计的开路电压的SOC。
7.根据权利要求1所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述传感器装置被配置成当用其中充电电流从零增加至所述峰值且然后减小至零的充电电流分布对所述二次电池进行再生充电时在所述充电电流从所述峰值减小至零的同时测量所述多个电流电压数据。
8.根据权利要求7所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述传感器装置被配置成当在所述二次电池的放电电流逐渐地减小至零之后用充电电流分布对所述二次电池进行再生充电时测量所述多个电流电压数据。
9.根据权利要求1所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述二次电池包括其中将至少两个阴极材料混合的混合阴极材料。
10.一种用于估计二次电池的参数的设备，所述设备包括:
传感器装置，被配置成在以充电电流增加至峰值且然后减小的模式对二次电池充电的同时按时间间隔反复地测量电流电压数据；以及
控制装置，被配置成从所述传感器装置接收所述电流电压数据的输入，识别在所述充电电流从所述峰值减小的同时测量的多个电流电压数据，根据所述多个电流电压数据来计算表示电流与电压之间的相互关系的线性近似等式，并将所述线性近似等式的Y截距估计为所述二次电池的开路电压。
11.根据权利要求10所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述控制装置被配置成根据估计的开路电压来估计所述二次电池的荷电状态(SOC)。
12.根据权利要求10所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述控制装置被配置成在所述充电电流的量值基于所述峰值减小至1/3或以下之后测量的电流电压数据之中识别所述多个电流电压数据。
13.根据权利要求10所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述控制装置被配置成在所述充电电流的量值基于所述峰值减小至1/6或以下之后测量的电流电压数据之中识别所述多个电流电压数据。
14.根据权利要求11所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述控制装置被配置成使用定义开路电压与SOC之间的相互关系的查找表或查找函数来估计对应于所述估计的开路电压的SOC。
15.根据权利要求11所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述传感器装置被配置成测量所述二次电池的温度并将测量的温度提供给所述控制装置，以及
所述控制装置被配置成使用定义开路电压与温度和SOC之间的相互关系的查找表或查找函数来估计对应于所述二次电池的温度和所述估计的开路电压的SOC。
16.根据权利要求10所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述传感器装置被配置成当以充电电流从零增加至所述峰值且然后减小至零的模式对所述二次电池进行再生充电时在所述充电电流从峰值减小至零的同时按时间间隔反复地测量电流电压数据。
17.根据权利要求16所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述传感器装置被配置成当在所述二次电池的放电电流逐渐地减小至零之后对所述二次电池进行再生充电时按时间间隔反复地测量电流电压数据。
18.根据权利要求10所述的用于估计二次电池的参数的设备，其中，所述二次电池包括其中将至少两个阴极材料混合的混合阴极材料。
19.一种包括如权利要求1所述的设备的电动装置。
20.一种用于估计二次电池的参数的方法，所述方法包括:
当以充电电流增加至峰值且然后减小的模式对二次电池充电时在所述充电电流减小的同时测量多个电流电压数据；
根据多个测量的电流电压数据来计算表示电流与电压之间的相互关系的线性近似等式；以及
将所述线性近似等式的Y截距估计为所述二次电池的开路电压。
21.根据权利要求20所述的用于估计二次电池的参数的方法，还包括：
根据估计的开路电压来估计所述二次电池的荷电状态(SOC)。
22.根据权利要求20或21所述的用于估计二次电池的参数的方法，还包括：
显示、存储或输出估计的开路电压或估计的SOC。
23.一种用于估计二次电池的参数的方法，所述方法包括:
在以充电电流增加至峰值且然后减小的模式对二次电池充电的同时按时间间隔反复地测量电流电压数据；
在测量的电流电压数据之中识别在充电电流从所述峰值减小的同时测量的多个电流电压数据；
根据多个识别的电流电压数据来计算表示电流与电压之间的相互关系的线性近似等式；以及
将所述线性近似等式的Y截距估计为所述二次电池的开路电压。
24.根据权利要求23所述的用于估计二次电池的参数的方法，还包括：
根据估计的开路电压来估计所述二次电池的荷电状态(SOC)。
25.根据权利要求23或24所述的用于估计二次电池的参数的方法，还包括：
显示、存储或输出估计的开路电压或估计的SOC。
CN201380049883.9A 2012-12-03 2013-12-03 用于估计二次电池的参数的设备和方法 Active CN104662432B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2012-0139050 2012-12-03
KR20120139050 2012-12-03
KR10-2013-0149258 2013-12-03
PCT/KR2013/011129 WO2014088299A1 (ko) 2012-12-03 2013-12-03 이차 전지의 파라미터 추정 장치 및 방법
KR1020130149258A KR101454833B1 (ko) 2012-12-03 2013-12-03 이차 전지의 파라미터 추정 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104662432A true CN104662432A (zh) 2015-05-27
CN104662432B CN104662432B (zh) 2017-11-14

Family

ID=51125773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380049883.9A Active CN104662432B (zh) 2012-12-03 2013-12-03 用于估计二次电池的参数的设备和方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9897660B2 (zh)
EP (1) EP2894487A4 (zh)
JP (1) JP6377629B2 (zh)
KR (1) KR101454833B1 (zh)
CN (1) CN104662432B (zh)
WO (1) WO2014088299A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109416390A (zh) * 2016-12-05 2019-03-01 株式会社Lg化学 电池管理装置及其方法
CN111164437A (zh) * 2018-04-10 2020-05-15 株式会社Lg化学 用于诊断电池的设备和方法
CN111263894A (zh) * 2018-04-10 2020-06-09 株式会社Lg化学 电池诊断装置及方法
CN112051433A (zh) * 2019-06-06 2020-12-08 松下电器（美国）知识产权公司 开路电压测量方法、开路电压测量装置以及记录介质
CN112834935A (zh) * 2020-12-31 2021-05-25 东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 一种获得电池电芯开路电压的方法及装置
CN112955762A (zh) * 2018-10-30 2021-06-11 住友电气工业株式会社 参数估计系统、参数估计装置、车辆、计算机程序和参数估计方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2952919B1 (en) * 2012-12-04 2021-03-24 LG Chem, Ltd. Method and system with an apparatus for estimating a parameter of a secondary battery
KR101798201B1 (ko) * 2014-10-01 2017-11-15 주식회사 엘지화학 이차 전지의 방전 출력 추정 방법 및 장치
CN106383324B (zh) * 2016-12-07 2019-07-09 上海动力储能电池系统工程技术有限公司 一种基于容量衰减机理分解分析的锂离子电池寿命预测方法
KR102258821B1 (ko) 2018-04-30 2021-05-31 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지 테스트 장치 및 방법
US11342594B2 (en) * 2019-11-29 2022-05-24 Robert Bosch Gmbh Management systems and methods for silicon-containing lithium-ion batteries
KR102560584B1 (ko) * 2021-03-11 2023-08-02 경북대학교 산학협력단 클라우드 기반 배터리 상태 분석 시스템 및 방법
CN117637081B (zh) * 2024-01-26 2024-04-26 江苏杰成新能源科技有限公司 一种用于废旧电池材料的智能修复评估方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020145430A1 (en) * 2001-02-23 2002-10-10 Youichi Arai Method and apparatus for estimating terminal voltage of battery, method and apparatus for computing open circuit voltage of battery, and method and apparatus for computing battery capacity
CN1829920A (zh) * 2003-07-29 2006-09-06 松下电动车辆能源股份有限公司 二次电池的充放电电量推定方法及装置
US20070090805A1 (en) * 2005-10-26 2007-04-26 Denso Corporation Apparatus for detecting charged state of secondary battery
CN101688899A (zh) * 2007-08-22 2010-03-31 株式会社Lg化学 用于估计电池的开路电压的装置和用于估计电池的充电状态的装置以及相应的控制方法
CN102246385A (zh) * 2008-10-10 2011-11-16 迪亚能源股份有限公司 用于确定电池的荷电状态的方法和设备

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH054736U (ja) * 1991-06-28 1993-01-22 星和電機株式会社 バツテリ充電装置
JPH0831461A (ja) * 1994-07-11 1996-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウム２次電池の充電器
JP3752888B2 (ja) * 1999-05-11 2006-03-08 トヨタ自動車株式会社 電池状態検出装置
JP2001223033A (ja) * 2000-02-07 2001-08-17 Hitachi Ltd 電池システム及び電池の状態検出方法
US6677082B2 (en) 2000-06-22 2004-01-13 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
US6680143B2 (en) 2000-06-22 2004-01-20 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
JP3936542B2 (ja) 2000-10-06 2007-06-27 矢崎総業株式会社 バッテリ容量演算方法及びその装置
JP4043977B2 (ja) * 2003-03-11 2008-02-06 株式会社日本自動車部品総合研究所 二次電池の内部抵抗検出装置および内部抵抗検出方法
JP4130425B2 (ja) * 2003-07-29 2008-08-06 パナソニックＥｖエナジー株式会社 二次電池の充放電電気量推定方法および装置、二次電池の分極電圧推定方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置
JP4587306B2 (ja) * 2005-04-20 2010-11-24 株式会社デンソー 二次電池の残存容量演算方法
JP2009145065A (ja) 2007-12-11 2009-07-02 Toyota Motor Corp 二次電池の状態検出装置
JP5091067B2 (ja) * 2008-09-17 2012-12-05 カルソニックカンセイ株式会社 組電池の残量推定方法及び装置
CN102341939B (zh) 2009-03-03 2014-05-14 株式会社Lg化学 含有具有高能量密度的正极材料和有机/无机复合多孔隔膜的锂二次电池
JP5332983B2 (ja) * 2009-07-08 2013-11-06 トヨタ自動車株式会社 電池システム
JP5638779B2 (ja) * 2009-08-24 2014-12-10 三洋電機株式会社 二次電池の特性検出方法および二次電池装置
KR101863036B1 (ko) * 2011-11-30 2018-06-01 주식회사 실리콘웍스 배터리 잔존전하량 추정방법 및 배터리 관리시스템
EP2952919B1 (en) * 2012-12-04 2021-03-24 LG Chem, Ltd. Method and system with an apparatus for estimating a parameter of a secondary battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020145430A1 (en) * 2001-02-23 2002-10-10 Youichi Arai Method and apparatus for estimating terminal voltage of battery, method and apparatus for computing open circuit voltage of battery, and method and apparatus for computing battery capacity
CN1829920A (zh) * 2003-07-29 2006-09-06 松下电动车辆能源股份有限公司 二次电池的充放电电量推定方法及装置
US20070090805A1 (en) * 2005-10-26 2007-04-26 Denso Corporation Apparatus for detecting charged state of secondary battery
CN101688899A (zh) * 2007-08-22 2010-03-31 株式会社Lg化学 用于估计电池的开路电压的装置和用于估计电池的充电状态的装置以及相应的控制方法
CN102246385A (zh) * 2008-10-10 2011-11-16 迪亚能源股份有限公司 用于确定电池的荷电状态的方法和设备

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109416390A (zh) * 2016-12-05 2019-03-01 株式会社Lg化学 电池管理装置及其方法
US11073566B2 (en) 2016-12-05 2021-07-27 Lg Chem, Ltd. Battery management apparatus and method thereof
CN111164437A (zh) * 2018-04-10 2020-05-15 株式会社Lg化学 用于诊断电池的设备和方法
CN111263894A (zh) * 2018-04-10 2020-06-09 株式会社Lg化学 电池诊断装置及方法
US11150307B2 (en) 2018-04-10 2021-10-19 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for diagnosing battery
CN111263894B (zh) * 2018-04-10 2022-05-13 株式会社Lg化学 电池诊断装置、电池管理系统、电池组及电池诊断方法
CN111164437B (zh) * 2018-04-10 2022-05-31 株式会社Lg化学 用于诊断电池的设备和方法
US11391780B2 (en) 2018-04-10 2022-07-19 Lg Energy Solution, Ltd. Battery diagnostic device and method
CN112955762A (zh) * 2018-10-30 2021-06-11 住友电气工业株式会社 参数估计系统、参数估计装置、车辆、计算机程序和参数估计方法
CN112051433A (zh) * 2019-06-06 2020-12-08 松下电器（美国）知识产权公司 开路电压测量方法、开路电压测量装置以及记录介质
CN112051433B (zh) * 2019-06-06 2024-06-07 松下电器（美国）知识产权公司 开路电压测量方法、开路电压测量装置以及记录介质
CN112834935A (zh) * 2020-12-31 2021-05-25 东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 一种获得电池电芯开路电压的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20150051854A1 (en) 2015-02-19
CN104662432B (zh) 2017-11-14
US9897660B2 (en) 2018-02-20
EP2894487A4 (en) 2016-04-13
JP2016506497A (ja) 2016-03-03
KR101454833B1 (ko) 2014-10-28
EP2894487A1 (en) 2015-07-15
JP6377629B2 (ja) 2018-08-22
KR20140071261A (ko) 2014-06-11
WO2014088299A1 (ko) 2014-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104662432B (zh) 用于估计二次电池的参数的设备和方法
CN104871021B (zh) 用于估计二次电池放电深度的方法和装置
EP2952919B1 (en) Method and system with an apparatus for estimating a parameter of a secondary battery
CN104685367B (zh) 用于估计包括混合正极材料的二次电池的功率的设备和方法
US9213069B2 (en) Apparatus of estimating power of secondary battery including blended cathode material and method thereof
JP5946955B2 (ja) 二次電池のパラメータ推定装置及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211203

Address after: Seoul, South Kerean

Patentee after: LG Energy Solution

Address before: Seoul, South Kerean

Patentee before: LG CHEM, Ltd.

TR01 Transfer of patent right