CN110176556B - 用于估计二次电池的状态的设备和包括该设备的电池组 - Google Patents

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Abstract

用于估计二次电池的状态的设备和包括该设备的电池组。提供了一种用于估计二次电池的状态的设备和包括该设备的电池组。该设备包括端子壳体，该端子壳体在第一表面上包括多个内部端子。所述多个内部端子可与二次电池的正极引线、负极引线、第一测量引线和第二测量引线中的每一条接触。所述端子壳体在面对第一表面的第二表面上还包括多个外部端子。所述多个外部端子可电连接到所述多个内部端子中的每一个。所述设备还包括：电压测量单元，该电压测量单元被配置为电连接到所述多个外部端子中的至少两个，并且测量第一测量引线和第二测量引线之间的电位差；以及控制单元，该控制单元被配置为使用所述电位差来估计二次电池的劣化。

Description

用于估计二次电池的状态的设备和包括该设备的电池组
技术领域
本公开涉及用于估计二次电池的健康状态的设备和包括该设备的电池组。
背景技术
最近，对诸如膝上型计算机、摄像机和移动电话这样的便携式电子产品的需求急剧增加，并且随着电动车辆、储能蓄电池、机器人和卫星的大量发展，正在对能够反复再充电的高性能二次电池进行许多研究。
目前，市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等，并且在它们当中，锂二次电池几乎没有或没有记忆效果，因此它们因其自由充电和放电、自放电速率非常低且能量密度高的优点而比基于镍的二次电池更受关注。
锂二次电池主要分别使用基于锂的氧化物和碳材料作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，该电极组件包括分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，在正极板和负极板之间插置有隔膜；以及封装材料(即，电池壳体)，该封装材料被气密性地密封，以将电极组件与电解液溶液一起接纳在其中。
通常，根据封装材料的形状，锂二次电池可以被分为其中电极组件被嵌入金属罐中的罐型二次电池和其中电极组件被嵌入铝层压片材的袋中的袋型二次电池。这些二次电池通常是通过将电极组件接纳在封装材料中，并且在这种状态下，注入电解质溶液并且密封封装材料来制造的。
最近，随着袋型二次电池的应用范围扩展，袋型二次电池正被广泛用于包括智能电话的小型便携式装置以及诸如包括混合动力车辆的电动车辆或储能系统这样的中型或大型装置。
在二次电池的情况下，随着使用时长增加，与初始状态相比，性能有劣化。另外，二次电池的性能劣化估计被认为是二次电池的健康状态(SOH)估计，并且二次电池的SOH是确定何时更换二次电池的重要因素。
另外，根据制造和使用二次电池的环境，对于各个二次电池，二次电池的劣化都会有所不同。另外，在包括多个二次电池的电池组的情况下，随着二次电池劣化，需要准确地估计每个二次电池的寿命。通常，需要电池管理系统(BMS)准确地估计电池组中设置的每个二次电池的SOH，并且基于此，高效地操作电池组。
发明内容
本公开是在如上所述的相关技术的背景下设计的，因此本公开涉及提供用于有效地估计二次电池的SOH的改进的设备和包括该设备的电池组。
本公开的这些和其它目的和优点将根据以下描述来理解，并且将根据本公开的实施方式显而易见。另外，将容易理解，本公开的目的和优点是用所附的权利要求中阐述的装置及其组合来实现的。
根据本公开的一方面的一种设备用于估计二次电池的状态，可连接到包括在二次电池中的正极引线、负极引线、第一测量引线和第二测量引线。该设备包括：端子壳体，该端子壳体包括在所述端子壳体的第一表面上的多个内部端子和在所述端子壳体的面对所述第一表面的第二表面上的多个外部端子，所述多个内部端子各自被配置为能够与所述正极引线、所述负极引线、所述第一测量引线或所述第二测量引线接触，所述多个外部端子被配置为分别能够电连接到所述多个内部端子；电压测量单元，该电压测量单元被配置为能够电连接到所述多个外部端子中的至少两个，并且测量所述第一测量引线和所述第二测量引线之间的电位差；以及控制单元，该控制单元被配置为利用所述电压测量单元所测得的所述第一测量引线和所述第二测量引线之间的电位差来估计所述二次电池的健康状态。
所述多个内部端子可以包括内部充电/放电端子。所述内部充电/放电端子可以包括：第一内部正极端子，该第一内部正极端子被配置为能够连接到所述第一测量引线、所述第二测量引线和所述正极引线中的每一条；以及第一内部负极端子，该第一内部负极端子被配置为能够连接到所述负极引线。
所述多个内部端子可以包括内部测量端子。所述内部测量端子可以包括：第二内部正极端子，该第二内部正极端子被配置为能够连接到所述正极引线；第二内部负极端子，该第二内部负极端子被配置为能够连接到所述负极引线；第一内部测量端子，该第一内部测量端子被配置为能够连接到所述第一测量引线；以及第二内部测量端子，该第二内部测量端子被配置为能够连接到所述第二测量引线。
所述多个外部端子可以包括：外部正极端子，该外部正极端子能够电连接到所述第一内部正极端子和所述第二内部正极端子中的每一个；以及外部负极端子，该外部负极端子能够电连接到所述第一内部负极端子和所述第二内部负极端子中的每一个。
所述多个外部端子可以包括：第一外部测量端子，该第一外部测量端子能够电连接到所述第一内部测量端子；以及第二外部测量端子，该第二外部测量端子能够电连接到所述第二内部测量端子。
所述设备还可以包括开关元件，该开关元件被配置为选择性地改变所述负极引线、所述第一测量引线、所述第二测量引线和所述正极引线中的每一条与所述多个内部端子之间的电连接。
所述开关元件可以包括正常模式电路和测量模式电路。所述正常模式电路可以被配置为将所述负极引线、所述第一测量引线、所述第二测量引线和所述正极引线中的每一条电连接到所述内部充电/放电端子。所述测量模式电路可以被配置为将所述负极引线、所述第一测量引线、所述第二测量引线和所述正极引线中的每一条电连接到所述内部测量端子。
根据本公开的另一方面的一种电池组包括上述的用于估计二次电池的状态的设备。
根据按照本公开的实施方式的设备，可以提供一种端子壳体，该端子壳体被配备有多个端子，以准确地测量二次电池中包括的两个电极板之间的电位差。
特别地，存在以下优点：通过选择性地运行二次电极被充电/放电的正常模式和估计二次电池的SOH的测量模式，能够在二次电池正在正常条件下使用的同时以简单方便的方式快速地估计二次电池的SOH。
本公开可以具有各种其它效果，并且本公开的这些和其它效果可以通过以下描述理解并且将根据本公开的实施方式显而易见。
附图说明
附图例示了本公开的优选实施方式，并且与以下详细描述一起用于提供对本公开的技术方面的进一步理解。然而，本公开将不被解释为限于附图。
图1是示出根据本公开的实施方式的二次电池的配置的示意性分解立体图。
图2是图1的组装立体图。
图3是示出根据本公开的实施方式的电极组件的配置的示意性分解立体图。
图4和图5是示出根据本公开的不同实施方式的测量电极板和绝缘元件的连接的示意性立体图。
图6是示出根据本公开的另一个实施方式的电极组件的配置的示意性分解立体图。
图7是示出根据本公开的实施方式的用于估计二次电池的状态的设备的功能配置的示意图。
图8是示出根据本公开的实施方式的二次电池的部分配置和用于估计二次电池的状态的设备的示意性分解立体图。
图9和图10是分别示出图8的多个内部端子和多个外部端子的配置的示意图。
图11和图12是示出根据本公开的实施方式的多条电极引线和多个内部端子的连接的示意图。
图13是示出根据本公开的实施方式的设置在端子壳体中的多个内部端子和多个外部端子之间的连接的示意图。
图14是示出根据本公开的实施方式的用于估计二次电池的状态的设备的部分的示意图。
图15是示出根据本公开的实施方式的连接在多条电极引线和多个内部端子之间的开关元件的示意图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述本公开的优选实施方式。在进行描述之前，应该理解，在说明书和所附的权利要求中使用的术语或词语不应该被理解为限于一般的或字典的含义，而是应该以使得发明人能够定义适于最佳说明的术语的原理为基础基于与本公开的技术方面对应的含义和概念来解释。
因此，本文中描述的实施方式并且在附图中示出的例示仅仅是本公开的最优选的实施方式，而不旨在完全描述本公开的技术方面，所以应该理解，可以在提交本申请时对其作出其它等同和修改。
另外，在描述本公开时，当认为对相关已知元件或功能的特定详细描述使本公开的关键主题模糊不清时，在本文中省略所述详细描述。
除非上下文另外清楚地指示，否则应该理解，术语“包括”或“包含”当在本说明书中使用时指明存在所述的元件，但是不排除存在或添加一个或更多个其它元件。另外，本文中使用的术语“控制单元”是指至少一个功能或操作的处理单元，并且这可以用硬件或软件单独或以组合方式来实现。
另外，在整个说明书中，还应该理解，当一个元件被称为与另一个元件“连接”时，该元件可以直接与所述另一个元件连接，或者可以存在中间元件。
图1是示出根据本公开的实施方式的二次电池的配置的示意性分解立体图，并且图2是图1的组装立体图。
参照图1和图2，二次电池1可以是袋型二次电池，并且包括封装材料200、电极组件100、第一电极引线310、第二电极引线320、第一测量引线330和第二测量引线340。
封装材料200可以具有凹形的内部空间，并且电极组件100和电解质溶液可以被接纳在该内部空间中。
封装材料200可以包括上袋210和下袋220，并且在这种情况下，凹形的内部空间可以形成在上袋210和下袋220二者中，如图中所示。
另外，可以通过密封上袋210和下袋220的外周缘来形成封装材料200。也就是说，上袋210和下袋220中的每一个可以在内部空间的边缘处具有密封部S，并且可以通过利用热熔融密封密封部S来气密性地封闭封装材料200的内部空间。
电极组件100包括至少一个隔膜、多个第一电极板110、多个第二电极板120、多个第一电极接线片(tab)111、多个第二电极接线片121、第一测量电极板130、第二测量电极板140、第一测量接线片131和第二测量接线片141。
第一电极板110可以是正极板并且第二电极板120可以是负极板。在这种情况下，第一电极接线片111可以被称为正极接线片并且第二电极接线片121可以被称为负极接线片。
另选地，第一电极板110可以是负极板并且第二电极板120可以是正极板。在这种情况下，第一电极接线片111可以被称为负极接线片并且第二电极接线片121可以被称为正极接线片。
以交替的方式层叠多个第一电极板110和多个第二电极板120被接纳在封装材料200的内部空间中，在第一电极板110和第二电极板120之间插置有隔膜。更具体地，可以通过以交替的方式层叠多个第一电极板110和多个第二电极板120来形成电极组件100。
电极组件100可以包括相对于插置在其间的隔膜层叠的第一电极板110和第二电极板120，第一电极板110的宽表面和第二电极板120的宽表面彼此面对。也就是说，电极组件100可以包括以交替的方式层叠的第一电极板110和第二电极板120，在第一电极板110和第二电极板120之间插置有隔膜，并且第一电极板110和第二电极板120通过隔膜彼此隔开预定距离。另外，第一电极板110和第二电极板120是通过向集流器涂覆活性材料浆料而形成的，并且该浆料可以通常是通过在添加溶剂的情况下摇动颗粒活性材料、辅助导体、粘合剂和增塑剂来形成的。
第一电极接线片111和第二电极接线片121分别从多个第一电极板110和多个第二电极板120延伸。更具体地，设置在电极组件100中的第一电极板110和第二电极板120可以在未涂覆有活性材料的非涂覆区域中分别具有第一电极接线片111和第二电极接线片121。例如，第一电极接线片111和第二电极接线片121可以分别从第一电极板110和第二电极板120延伸出来，并且可以通过切割电极板或者将相同或不同的材料的金属板附接到电极板来形成。
第一测量电极板130和第二测量电极板140可以具有相同的极性。例如，第一测量电极板130和第二测量电极板140二者可以具有与第一电极板110和第二电极板120中的任一个相同的极性。
第一测量电极板130和第二测量电极板140中的每一个可以通过向铝集流器的表面涂覆正极活性材料来形成。另选地，第一测量电极板和第二测量电极板中的每一个可以通过向铝集流器的表面涂覆负极活性材料来形成。
特别地，在第一电极板110或第二电极板120的位置处设置第一测量电极板130和第二测量电极板140，取代多个第一电极板110和多个第二电极板120中的至少一个电极板。
可以在第一电极板110或第二电极板120的位置处设置第一测量电极板130和第二测量电极板140，取代在上下方向上以交替的方式层叠的多个第一电极板110和多个第二电极板120中的至少一个第一电极板110或第二电极板120。
例如，可以在第一电极板110的位置处设置第一测量电极板130和第二测量电极板140，取代第一电极板110。
另选地，可以在第二电极板120的位置处设置第一测量电极板130和第二测量电极板140，取代第二电极板120。
第一测量接线片131和第二测量接线片141分别电连接到第一测量电极板130和第二测量电极板140。这里，第一测量接线片131和第二测量接线片141可以分别从第一测量电极板130和第二测量电极板140延伸。更具体地，设置在电极组件100中的第一测量电极板130和第二测量电极板140可以在未涂覆有活性材料的非涂覆区域中分别具有第一测量接线片131和第二测量接线片141。例如，第一测量接线片131和第二测量接线片141可以分别从第一测量电极板130和第二测量电极板140延伸出来。可以通过切割第一测量电极板130或者将相同或不同的材料的金属板附接到第一测量电极板130来形成第一测量接线片131。可以通过切割第二测量电极板140或者将相同或不同的材料的金属板附接到第二测量电极板140来形成第二测量接线片141。
第一电极引线310的一端与多个第一电极接线片111电接触。使第一电极引线310的另一端暴露于封装材料200的外部。另外，第一电极引线310的一端和另一端之间的部分被插入封装材料200中。更具体地，从多个第一电极板110各自延伸出来的多个第一电极接线片111可以彼此接触地连接到第一电极引线310。可以利用焊接工艺来执行多个第一电极接线片111之间的连接和/或第一电极接线片111与第一电极引线310之间的连接。例如，如图1的配置中所示，第一电极引线310可以直接连接到从多个第一电极板110延伸出来的多个第一电极接线片111。
另外，第一电极引线310可以被插置在上袋210和下袋220之间，使得第一电极引线310的部分可以被设置在封装材料200的内部空间中。另外，可以使第一电极引线310的其它部分暴露于封装材料200的外部。例如，如图2的配置中所示，第一电极引线310可以在封装材料200的向外方向上延伸，使第一电极引线310的部分暴露于封装材料200的外部。
第二电极引线320的一端与第二电极接线片121电接触。使第二电极引线320的另一端暴露于封装材料200的外部。另外，第二电极引线320的一端和另一端之间的部分被插入封装材料200中。更具体地，从多个第二电极板120各自延伸出来的多个第二电极接线片121可以彼此接触地连接到第二电极引线320。可以利用焊接工艺来执行多个第二电极接线片121之间的连接和/或第二电极接线片121与第二电极引线320之间的连接。例如，如图1的配置中所示，第二电极引线320可以直接连接到从多个第二电极板120延伸出来的多个第二电极接线片121。
另外，第二电极引线320可以被插置在上袋210和下袋220之间，使得第二电极引线320的部分可以被设置在封装材料200的内部空间中。另外，可以使第二电极引线320的其它部分暴露于封装材料200的外部。例如，如图2的配置中所示，第二电极引线320可以在封装材料200的向外方向上延伸，使第二电极引线320的部分暴露于封装材料200的外部。
当第一电极接线片111是正极接线片并且第二电极接线片121是负极接线片时，第一电极引线310可以被称为正极引线并且第二电极引线320可以被称为负极引线。
另选地，当第一电极接线片111是负极接线片并且第二电极接线片121是正极接线片时，第一电极引线310可以被称为负极引线并且第二电极引线320可以被称为正极引线。
第一测量引线330的一端与第一测量接线片131电接触。使第一测量引线330的另一端暴露于封装材料200的外部。另外，第一测量引线330的部分被插入封装材料200中。更具体地，从第一测量电极板130延伸出来的第一测量接线片131可以连接到第一测量引线330。可以利用焊接工艺来执行第一测量接线片131与第一测量引线330之间的连接。例如，如图1的配置中所示，第一测量引线330可以直接连接到从第一测量电极板130延伸出来的第一测量接线片131。
另外，第一测量引线330可以具有插置在上袋210和下袋220之间的中心部分，并且第一测量引线330的部分可以被设置在封装材料200的内部空间中。另外，可以使第一测量引线330的其它部分暴露于封装材料200的外部。例如，如图2的配置中所示，第一测量引线330可以在封装材料200的向外方向上延伸，使第一测量引线330的部分暴露于封装材料200的外部。
第二测量引线340的一端与第二测量接线片141电接触。使第二测量引线340的另一端暴露于封装材料200的外部。另外，第二测量引线340的部分被插入封装材料200中。更具体地，从第二测量电极板140延伸出来的第二测量接线片141可以连接到第二测量引线340。在这种情形下，可以利用焊接工艺来执行第二测量接线片141与第二测量引线340之间的连接。例如，如图1的配置中所示，第二测量引线340可以直接连接到从第二测量电极板140延伸出来的第二测量接线片141。
另外，第二测量引线340可以具有插置在上袋210和下袋220之间的中心部分，并且第二测量引线340的部分可以被设置在封装材料200的内部空间中。另外，可以使第二测量引线340的其它部分暴露于封装材料200的外部。例如，如图2的配置中所示，第二测量引线340可以在封装材料200的向外方向上延伸，使第二测量引线340的部分暴露于封装材料200的外部。
根据本公开，能够使用第一测量引线330和第二测量引线340来估计二次电池的状态。特别地，可以基于第一测量引线和第二测量引线之间的电位差来估计二次电池的SOH(健康状态)。
第一测量接线片131和第一测量引线330可以被集成到一个板中。第二测量接线片141和第二测量引线340可以被集成到一个板中。
另外，第一电极引线310、第二电极引线320、第一测量引线330和第二测量引线340可以在同一方向上从封装材料200延伸出来。例如，如图1和图2的配置中所示，第一电极引线310、第二电极引线320、第一测量引线330和第二测量引线340可以在图1和图2的+y轴方向上延伸。
因此，能够使用第一测量引线和第二测量引线来容易地测量电压(即，电位差)。原因在于，第一测量引线和第二测量引线能够容易地接触测量端子，如下所述。
在电极组件100中，第一测量接线片131的位置和第二测量接线片141的位置可以在水平方向上与第一电极接线片111和第二电极接线片121的位置不同。例如，如图1和图2的配置中所示，第一测量接线片131和第二测量接线片141可以形成在x轴方向上的与第一电极接线片111和第二电极接线片121不同的位置处。特别地，第一测量接线片131和第二测量接线片141可以被设置在第一电极接线片111和第二电极接线片121之间。
因此，可以通过形成在水平方向上的与用于对二次电池1进行充电和放电的第一电极接线片111和第二电极接线片121不同的位置处的第一测量接线片和第二测量接线片来容易地估计二次电池1的状态。
图3是示出根据本公开的实施方式的电极组件的配置的示意性分解立体图。然而，为了便于描述，图3中未示出隔膜。另外，在该实施方式中，对于可以类似地应用对先前实施方式的描述的部分，本文中省略了详细描述，并且将主要基于差异进行描述。
参照图3，电极组件100可以被配置为使得多个电极板110、120、130、140在上下方向上层叠。特别地，可以在第一电极板110或第二电极板120的位置处设置第一测量电极板130和第二测量电极板140，取代多个第一电极板110和多个第二电极板120中的至少一个电极板。更具体地，第一测量电极板130和第二测量电极板140可以层叠在多个电极板当中的同一层中。
例如，如图3的配置中所示，可以在第一电极板110的位置处设置第一测量电极板130和第二测量电极板140，取代第一电极板110。也就是说，第一测量电极板130和第二测量电极板140可以被设置在两个第二电极板120当中的同一层中。另外，虽然在图中未示出，但是可以在第二电极板120的位置处设置第一测量电极板130和第二测量电极板140，取代第二电极板120。也就是说，第一测量电极板130和第二测量电极板140可以被设置在两个第一电极板110当中的同一层中。根据本公开的该配置，能够更准确地估计二次电池的状态。
电极组件100还可以包括绝缘元件150。将参照图4和图5对此进行更详细的描述。
图4和图5是示出根据本公开的不同实施方式的测量电极板130、140与绝缘元件150的连接的示意性立体图。
参照图4和图5，绝缘元件150可以固定第一测量电极板130和第二测量电极板140。更具体地，绝缘元件150可以固定第一测量电极板130和第二测量电极板140，使得第一测量电极板130和第二测量电极板140可以被平行设置在多个电极板110、120当中的一层中。
例如，如图4的配置中所示，绝缘元件150可以由绝缘材料制成，并且具有与设置在电极组件100中的电极板相同的大小。另外，绝缘元件150可以具有大小与第一测量电极板130和第二测量电极板140的面积相同的内部空间151。
形成在绝缘元件150中的内部空间151可以是在垂直方向上敞开的空的空间，其中，敞开的顶部和底部的大小与第一测量电极板130和第二测量电极板140的面积相同，如图4的配置中所示。另外，第一测量电极板130和第二测量电极板140可以被设置在内部空间151中。第一测量电极板130和第二测量电极板140可以沿着图4的方向a被插入并固定到绝缘元件150的内部空间151中。在这种情形下，被插入有第一测量电极板130的内部空间和被插入有第二测量电极板140的内部空间可以在水平方向上隔开预定距离。因此，第一测量电极板130和第二测量电极板140可以在被固定在绝缘元件150中时保持电绝缘状态。
另选地，如图5的配置中所示，绝缘元件150可以由绝缘材料制成，并且被设置在第一测量电极板130和第二测量电极板140之间。例如，绝缘元件150可以被形成为在一个方向(图中的左右方向)上延伸的细长杆的形状。另外，绝缘元件150可以以宽的表面上下面对的方式插置到在水平方向上平行布置的第一测量电极板130和第二测量电极板140之间，以将第一测量电极板130与第二测量电极板140分开。特别地，利用该配置，绝缘元件150可以将第一测量电极板130与第二测量电极板140电绝缘。根据本公开的该配置，可以保持这两个测量电极板130、140之间的绝缘。
绝缘元件150可以被配置为使得第一测量电极板130和第二测量电极板140可以被插入绝缘元件150中。更具体地，绝缘元件150可以具有内凹槽152。内凹槽152可以在第一测量电极板130和第二测量电极板140的长度方向上延伸，使得第一测量电极板130和第二测量电极板140联接到内凹槽152。这里，第一测量电极板130和第二测量电极板140可以在图5的方向a上被插入并固定到绝缘元件150的内凹槽152中。
另外，绝缘元件150可以将第一测量电极板130与第二测量电极板140电绝缘。更具体地，绝缘元件150可以将第一测量电极板130与第二测量电极板140分开，以在第一测量电极板130和第二测量电极板140之间保持预定距离。例如，如图4和图5的配置中所示，第一测量电极板130和第二测量电极板140可以通过绝缘元件150间隔开，以防止第一测量电极板130和第二测量电极板140之间接触。
图6是示出根据本公开的另一个实施方式的电极组件的配置的示意性分解立体图。然而，为了便于描述，图6中未示出隔膜。另外，在该实施方式中，对于可以类似地应用对先前实施方式的描述的部分，本文中省略了详细描述，并且将主要基于差异进行描述。
参照图6，电极组件100可以被配置为使得多个电极板在上下方向上层叠。特别地，可以在两个电极板的位置处设置第一测量电极板130和第二测量电极板140，取代多个第一电极板110中的任两个或者多个第二电极板120中的任两个。更具体地，可以在不同的层中层叠第一测量电极板130和第二测量电极板140，取代多个电极板中的每个单独的电极板。
例如，如图6的配置中所示，可以在两个第一电极板110的位置处设置第一测量电极板130和第二测量电极板140，取代这两个第一电极板110。也就是说，第一测量电极板130和第二测量电极板140中的每一个可以被设置在第二电极板120之间，并且第一测量电极板130和第二测量电极板140可以被设置在不同的层中。
另选地，虽然在图中未示出，但是可以在两个第二电极板120的位置处设置第一测量电极板130和第二测量电极板140，取代这两个第二电极板120。也就是说，第一测量电极板130和第二测量电极板140中的每一个可以被设置在第一电极板110之间，并且第一测量电极板130和第二测量电极板140可以被设置在不同的层中。根据本公开的该配置，能够容易地制造二次电池1。
图7是示出根据本公开的实施方式的用于估计二次电池1的状态的设备2的功能配置的示意图，并且图8是示出根据本公开的实施方式的二次电池1的部分配置和用于估计二次电池1的状态的设备2的示意性分解立体图。另外，图9和图10是示出图8的多个内部端子和多个外部端子中的每一个的配置的示意图。
设备2是估计二次电池1的状态(特别是二次电池的劣化)的设备。另外，设备2可以通过估计二次电池1的状态来估计二次电池1的寿命(即，SOH)。特别地，设备2可以电连接到二次电池1的引线310、320、330、340中的每一条。
二次电池1的外表面可以被胶粘。例如，如图8的配置中所示，二次电池1可以呈具有胶粘的外表面的矩形棱柱的形状。另外，二次电池1可以具有设置在二次电池1的一个表面上的多条引线310、320、330、340。例如，如图8的配置中所示，二次电池1可以包括在图8的+y轴方向上的一个表面上的第一电极引线310、第二电极引线320、第一测量引线330和第二测量引线340。
第一电极引线310、第二电极引线320、第一测量引线330和第二测量引线340可以在向上或向下的方向上弯曲。具体地，第一电极引线310、第二电极引线320、第一测量引线330和第二测量引线340可以在向上或向下的方向上弯曲，平坦表面面对二次电池1的向外方向。例如，如图8的配置中所示，第一电极引线310、第二电极引线320、第一测量引线330和第二测量引线340可以在+z轴方向或-z轴方向上弯曲，平坦表面面对+y轴方向。因此，多条引线310、320、330、340能够容易地与测量端子等接触。
参照图7至图10，根据本公开的用于估计二次电池1的状态的设备2包括端子壳体400、电压测量单元800和控制单元900。
端子壳体400可以被设置在二次电池1的一侧，并且可以联接到二次电池1。端子壳体400可以联接到二次电池1的具有引线310、320、330、340的一侧。例如，如图8的配置中所示，端子壳体400可以位于二次电池1的在方向b上的一侧。
端子壳体400可以具有联接部分并且可以联接到二次电池1的一侧。虽然未示出，但是端子壳体400可以在图8的-y轴方向的表面上具有从端子壳体400在二次电池1的方向上延伸的联接部分，并且二次电池1可以具有被固定到联接部分的预定凹槽。另外，当端子壳体400在图8的-y轴方向上接近二次电池1时，联接部分可以被固定到凹槽中。
端子壳体400可以包括多个内部端子和多个外部端子。
多个内部端子可以由诸如金属这样的导电材料制成。另外，多个内部端子中的至少一个可以被形成为板状。另外，多个内部端子可以被设置在二次电池1的面对电极引线310、320、330、340的第一表面(例如，内表面)上。第一表面可以是被配置为在端子壳体400中与二次电池1联接的一个表面。例如，如图8的配置中所示，多个内部端子可以被设置在端子壳体400的在图8的-y轴方向上面对二次电池1的一个表面上。
另外，多个内部端子可以被配置为与第一电极引线310、第二电极引线320、第一测量引线330和第二测量引线340中的每一条可接触。更具体地，多个内部端子可以被配置为与第一电极引线310、第二电极引线320、第一测量引线330和第二测量引线340中的每一条选择性地接触。多个内部端子可以被配置为在对二次电池1进行充电/放电的情况和在估计二次电池1的状态的情况下分别与二次电池1的电极引线310、320、330、340选择性地接触。
多个内部端子可以包括内部充电/放电端子和内部测量端子。
内部充电/放电端子可以包括第一内部正极端子511和第一内部负极端子512。第一内部正极端子511可以被配置为与所有第一测量引线330、第二测量引线340和第一电极引线310电接触。另外，第一内部负极端子512可以被配置为与第二电极引线320接触。
例如，如图8和图9的配置中所示，第一内部正极端子511和第一内部负极端子512可以被设置在端子壳体400的在图8的-y轴方向上面对二次电池1的内表面上的在-z轴方向上的下部处。也就是说，内部充电/放电端子可以被设置在端子壳体400的一个表面上的下部处。
当第一测量引线330和第二测量引线340是具有正极性的引线时，第一内部正极端子511还可以被配置为与第一测量引线330和第二测量引线340电接触。另外，第一内部正极端子511可以在横向方向上延伸，使得第一内部正极端子511可以接触所有第一测量引线330、第二测量引线340和第一电极引线310。例如，如图8和图9的配置中所示，第一内部正极端子511可以在水平方向(x轴方向)上径直地延伸。
第一内部负极端子512可以被配置为与二次电池1的第二电极引线320电接触。为此，当端子壳体400接纳二次电池1或者联接到二次电池1的电极引线时，第一内部负极端子512可以被设置在面对第二电极引线320的位置处。例如，如图8和图9的配置中所示，第一内部负极端子512可以被设置在第一内部正极端子511的在+x轴方向上的面对第二电极引线320的一侧(右侧)。虽然在图中未示出，但是当第一测量引线330和第二测量引线340是具有负极性的引线时，第一内部负极端子512还可以被配置为与第一测量引线330和第二测量引线340电接触。在这种情况下，第一内部负极端子512可以在横向方向(x轴方向)上径直地延伸。
内部测量端子可以包括第二内部正极端子521、第二内部负极端子522、第一内部测量端子523和第二内部测量端子524。第二内部正极端子521可以被配置为与第一电极引线310接触。另外，第二内部负极端子522可以被配置为与第二电极引线320接触。另外，第一内部测量端子523可以被配置为与第一测量引线330接触。另外，第二内部测量端子524可以被配置为与第二测量引线340接触。
例如，如图8和图9的配置中所示，第二内部正极端子521、第二内部负极端子522、第一内部测量端子523和第二内部测量端子524可以被设置在端子壳体400的在图8的-y轴方向上面对二次电池1的一个表面上的在+z轴方向上的上部处。也就是说，内部测量端子可以被设置在端子壳体400的一个表面上的上部处。
当端子壳体400接纳二次电池1或者联接到二次电池1的电极引线时，第二内部正极端子521可以被设置在面对第一电极引线310的位置处。例如，如图8和图9的配置中所示，第二内部正极端子521可以被设置成面对第一电极引线310的上部。
第二内部负极端子522可以被设置在面对第二电极引线320的位置处。例如，如图8和图9的配置中所示，第二内部负极端子522可以被设置成面对第二电极引线320的上部。
当端子壳体400接纳二次电池1或者联接到二次电池1的电极引线时，第一内部测量端子523可以被设置在面对第一测量引线330的位置处。例如，如图8和图9的配置中所示，第一内部测量端子523可以被设置成面对第一测量引线330的上部。
当端子壳体400接纳二次电池1或者联接到二次电池1的电极引线时，第二内部测量端子524可以被设置在面对第二测量引线340的位置处。例如，如图8和图9的配置中所示，第二内部测量端子524可以被设置成面对第二测量引线340的上部。
多个外部端子可以由诸如金属这样的导电材料制成。另外，内部端子可以被形成为板状。另外，多个外部端子可以被设置于在面对二次电池1的电极引线的第一表面的向外方向上所设置的第二表面(例如，外表面)上。也就是说，第一表面和第二表面可以彼此面对或相对。这里，第二表面可以是端子壳体400的背离二次电池1的表面。例如，如图8的配置中所示，多个外部端子可以被设置在端子壳体400的在图8的+y轴方向上背离二次电池1的一个表面上。
另外，多个外部端子可以分别能够电连接到多个内部端子。更具体地，多个外部端子可以被配置为分别与多个内部端子选择性地接触。多个外部端子可以被配置为在对二次电池1进行充电/放电的情况和在估计二次电池1的SOH的情况中的每种情况下分别与多个内部端子接触。
多个外部端子可以包括外部充电/放电端子和外部测量端子。
外部充电/放电端子可以包括外部正极端子610和外部负极端子620。例如，如图8和图10的配置中所示，外部正极端子610可以被设置在端子壳体400的一个表面上的在-x轴方向上的边缘部分处。这里，外部正极端子610可以被设置在面对第一内部正极端子511和第二内部正极端子521的位置处。另外，外部负极端子620可以被设置在端子壳体400的一个表面上的在+x轴方向上的边缘部分处。这里，外部负极端子620可以被设置在面对第一内部负极端子512和第二内部负极端子522的位置处。
外部正极端子610可以电连接到第一内部正极端子511和第二内部正极端子521中的每一个。另外，外部负极端子620可以电连接到第一内部负极端子512和第二内部负极端子522中的每一个。将在图13的描述中提供对其的详细描述。
外部测量端子可以包括第一外部测量端子630和第二外部测量端子640。例如，如图8和图10的配置中所示，第一外部测量端子630和第二外部测量端子640可以被设置在外部充电/放电端子610、620之间。也就是说，第一外部测量端子630和第二外部测量端子640可以被设置在外部正极端子610和外部负极端子620之间。这里，第一外部测量端子630可以被设置在面对第一内部测量端子523的位置处。另外，第二外部测量端子640可以被设置在面对第二内部测量端子524的位置处。
第一外部测量端子630可以电连接到第一内部测量端子523。另外，第二外部测量端子640可以电连接到第二内部测量端子524。将在对图13的描述中提供对其的详细描述。
电压测量单元800可以电连接到多个外部端子中的至少两个，以测量两个端子630、640之间的电压。另外，电压测量单元800可以电连接到多个外部端子中的至少一个。另外，电压测量单元800可以通过多个外部端子电连接到第一测量引线330和第二测量引线340，以测量第一测量引线330和第二测量引线340中的每一条的电压。
控制单元900可以被配置为基于由电压测量单元800测得的第一测量引线330和第二测量引线340之间的电位差来估计二次电池的SOH。另外，控制单元900可以从电压测量单元800接收第一测量引线330和第二测量引线340中的每一条的电压值。由此，控制单元900可以计算第一测量电极板130的电压值和第二测量电极板140的电压值之间的电位差。另外，控制单元900可以使用计算出的电位差来估计二次电池的SOH。
此外，为了执行上述操作，控制单元900可以选择性地包括本领域中已知的处理器、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/或数据处理装置。
用于估计二次电池1的状态的设备2还可以包括存储单元950，如图7的配置中所示。
存储单元950可以包括查询表，该查询表限定与第一测量电极板130和第二测量电极板140之间的电位差对应的二次电池的SOH。另外，存储单元950可以包括控制单元900计算电位差所必需的信息。这里，控制单元900可以使用二次电池1的电位差-SOH查询表来估计二次电池的SOH。
另外，存储单元950不限于特定类型，并且包括能够记录和擦除信息的任何类型的存储介质。例如，存储单元950可以是RAM、ROM、寄存器、硬盘、光学记录介质或磁记录介质。另外，存储单元950可以通过例如数据总线电连接到控制单元900，以使得控制单元900能够访问。另外，存储单元950可以存储和/或更新和/或擦除和/或发送包括由控制单元900执行的各种控制逻辑的程序和/或当执行控制逻辑时生成的数据。
用于估计二次电池1的状态的设备2还可以包括开关元件700。
开关元件700可以被设置在二次电池1和端子壳体400之间。也就是说，开关元件700可以被设置在多个电极引线310、320、330、340与多个内部端子511、512、521、522、523、524之间。另外，开关元件700可以被配置为选择性地改变第二电极引线320、第一测量引线330、第二测量引线340和第一电极引线310与多个内部端子511、512、521、522、523、524之间的电接触。例如，能够控制开关元件700的切换杆710可以被设置在端子壳体400的一侧。另选地，开关元件700被配置为从控制单元900接收电信号和向控制单元900发送电信号，并且可以由从控制单元900发送的诸如接通和/或断开这样的控制信号控制。
例如，当切换杆710被设置在端子壳体400中(如图8的配置所示)时，切换杆710可以被配置为切换正常模式和测量模式。例如，当切换杆710在+z轴方向上上升时，可以选择测量模式，并且当切换杆710在-z轴方向上下降时，可以选择正常模式。
此外，当开关元件700被设置在多条电极引线和多个内部端子之间时，开关元件700可以被实现为包括多个开关的电路。将在对图15的描述中提供对其的详细描述。
图11和图12是示出根据本公开的实施方式的多条电极引线310、320、330、340和多个内部端子511、512、521、522、523、524的连接的示意图。
首先，参照图11，内部充电/放电端子511、512可以电连接到二次电池1的多条电极引线。
第一内部正极端子511可以电连接到所有第一测量引线330、第二测量引线340和第一电极引线310。在这种情况下，第一测量引线330和第二测量引线340具有正极性。例如，如图11的配置中所示，第一内部正极端子511可以连接到第一测量引线330、第二测量引线340和第一电极引线310中的每一条。通过该配置，当对二次电池1进行充电/放电时，第一内部正极端子511可以电连接到设置在二次电池1中的所有第一电极板110。
第一内部负极端子512可以电连接到第二电极引线320。例如，如图11的配置中所示，第一内部负极端子512可以一对一地连接到第二电极引线320。通过该配置，当对二次电池1进行充电/放电时，第一内部负极端子512可以电连接到设置在二次电池1中的所有第二电极板120。
参照图12，根据本公开的实施方式的内部测量端子可以电连接到二次电池1的多条电极引线310、320、330、340。
第二内部正极端子521可以电连接到第一电极引线310。更具体地，第二内部正极端子521可以一对一地连接到第一电极引线310。
第二内部负极端子522可以电连接到第二电极引线320。更具体地，第二内部负极端子522可以一对一地连接到第二电极引线320。
第一内部测量端子523可以电连接到第一测量引线330。更具体地，第一内部测量端子523可以一对一地连接到第一测量引线330。
第二内部测量端子524可以电连接到第二测量引线340。更具体地，第二内部测量端子524可以一对一地连接到第二测量引线340。
通过该配置，第一内部测量端子523和第二内部测量端子524可以分别通过第一测量引线330和第二测量引线340电连接到设置在电极组件100中的第一测量电极板130和第二测量电极板140。
图13是示出根据本公开的实施方式的设置在端子壳体400中的多个内部端子511、512、521、522、523、524和多个外部端子610、620、630、640之间的连接的示意图。
参照图13，多个内部端子511、512、521、522、523、524和多个外部端子610、620、630、640可以彼此电连接。
外部正极端子610可以电连接到第一内部正极端子511和第二内部正极端子521中的每一个。更具体地，当端子壳体400在正常模式下运行时，外部正极端子610可以通过连接第一内部正极端子511的电路发送和接收充电/放电电流。另外，当端子壳体400在测量模式下运行时，外部正极端子610可以通过连接到第二内部正极端子521的电路发送和接收充电/放电电流。
外部负极端子620可以电连接到第一内部负极端子512和第二内部负极端子522中的每一个。更具体地，当端子壳体400在正常模式下运行时，外部负极端子620可以通过连接到第一内部负极端子512的电路发送和接收充电/放电电流。另外，当端子壳体400在测量模式下运行时，外部负极端子620可以通过连接到第二内部负极端子522的电路发送和接收充电/放电电流。
第一外部测量端子630可以电连接到第一内部测量端子523。更具体地，当端子壳体400在测量模式下运行时，第一外部测量端子630可以通过连接到第一内部测量端子523的电路电连接到第一测量电极板130。
第二外部测量端子640可以电连接到第二内部测量端子524。更具体地，当端子壳体400在测量模式下运行时，第二外部测量端子640可以通过连接到第二内部测量端子524的电路电连接到第二测量电极板140。
图14是示出根据本公开的实施方式的用于估计二次电池1的状态的设备的部分的示意图。
参照图14，电压测量单元800可以电连接到第一外部测量端子630和第二外部测量端子640。这里，第一外部测量端子630通过第一内部测量端子523和第一测量引线330电连接到第一测量电极板130。另外，第二外部测量端子640通过第二内部测量端子524和第二测量引线340电连接到第二测量电极板140。
电压测量单元800可以通过测量施加到第一外部测量端子630的电压来测量第一测量电极板130的电压。另外，电压测量单元800可以通过测量施加到第二外部测量端子640的电压来测量第二测量电极板140的电压。
电压测量单元800可以测量施加到第一外部测量端子630的电压和施加到第二外部测量端子640的电压，并且将测得的电压值发送到控制单元900。另外，控制单元900可以计算接收到的两个电压值之间的差值(即，电位差)，并且使用计算出的电位差来估计二次电池1的SOH。在这种情况下，控制单元900可以参考存储在存储单元950中的电位差-SOH查询表。例如，当第一测量电极板130的电压值与第二测量电极板140的电压值之间的电位差为5mV或更大时，控制单元900可以估计二次电池劣化。
图15是示出根据本公开的实施方式的连接在多条电极引线310、320、330、340与多个内部端子511、512、521、522、523、524之间的开关元件的示意图。
参照图15，开关元件700可以被设置在多条电极引线310、320、330、340与多个内部端子511、512、521、522、523、524之间。更具体地，开关元件700可以被配置为选择性地改变多条电极引线310、320、330、340与多个内部端子511、512、521、522、523、524之间的电连接。
开关元件700可以包括正常模式电路720和测量模式电路730。正常模式电路720可以包括用于正常模式的多个单元开关721。测量模式电路730可以包括用于测量模式的多个单元开关731。
例如，如图15的配置中所示，正常模式电路720可以将多条电极引线310、320、330、340中的每一条电连接到内部充电/放电端子511、512。更具体地，单元开关721可以被设置在第一电极引线310和第一内部正极端子511之间，以断开/闭合第一电极引线310和第一内部正极端子511之间的电路。另外，单元开关721可以被设置在第二电极引线320和第一内部负极端子512之间，以断开/闭合第二电极引线320和第一内部负极端子512之间的电路。另外，单元开关721可以被设置在第一测量引线330和第一内部正极端子511之间，以断开/闭合第一测量引线330和第一内部正极端子511之间的电路。另外，单元开关721可以被设置在第二测量引线340和第一内部正极端子511之间，以断开/闭合第二测量引线340和第一内部正极端子511之间的电路。
另外，测量模式电路730可以将多条电极引线310、320、330、340中的每一条电连接到内部测量端子521、522、523、524。更具体地，单元开关731可以被设置在第一电极引线310和第二内部正极端子521之间，以断开/闭合第一电极引线310和第二内部正极端子521之间的电路。另外，单元开关731可以被设置在第二电极引线320和第二内部负极端子522之间，以断开/闭合第二电极引线320和第二内部负极端子522之间的电路。另外，单元开关731可以被设置在第一测量引线330和第一内部测量端子523之间，以断开/闭合第一测量引线330和第一内部测量端子523之间的电路。另外，单元开关731可以被设置在第二测量引线340和第二内部测量端子524之间，以断开/闭合第二测量引线340和第二内部测量端子524之间的电路。
控制单元900可以连接到正常模式电路720和测量模式电路730，以向它们发送电信号和从它们接收电信号，以控制每个单元开关721和每个单元开关731的接通和/或断开操作。
例如，当端子壳体400在正常模式下运行时，控制单元900可以接通正常模式电路720而断开测量模式电路730。或者，当端子壳体400在测量模式下运行时，控制单元900可以断开正常模式电路720，并且接通测量模式电路730。
另外，当用软件实现控制逻辑时，控制单元可以被实现为程序模块的集合。在这种情形下，程序模块可以被存储在存储装置中并且由处理器来执行。
另外，可以组合控制单元的各个控制逻辑中的至少一个，组合的控制逻辑不限于特定类型并且包括能够被写入计算机可读的编码系统中并供计算机读取和访问的任何类型。例如，记录介质可以包括从由ROM、RAM、寄存器、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘和光学数据记录装置组成的组中选择的至少一个。另外，编码系统可以以分布式方式在经由网络连接的计算机中存储和执行。另外，用于实现组合的控制逻辑的功能程序、代码和段可以由与本公开相关的技术领域中的程序容易地推断。
根据本公开的用于二次电池状态估计的设备2可以被设置在电池组自身中。也就是说，根据本公开的电池组可以包括如上所述的根据本公开的用于二次电池状态估计的设备。这里，电池组可以包括多个二次电池、用于二次电池状态估计的设备、电气元件(BMS、继电器、保险丝等)和壳体。
此外，本文中使用了指示诸如上、下、左、右、前和后这样的方向的术语，但是它们只是为了描述的方便，并且对于本领域技术人员而言显而易见的是，该术语可以根据所述的元件或观察者的位置而改变。
虽然上文中已针对有限数量的实施方式和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，并且对于本领域技术人员显而易见的是，可以在本公开的技术方面和所附的权利要求的等同范围内对本公开进行各种修改和改变。
此外，本文中使用了诸如“存储单元”和“控制单元”这样的术语“单元”，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，这指示逻辑组件单元，而不一定指示可以或应该与其它逻辑组件单元在物理上分离的组件。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0019430的权益，该韩国专利申请的公开以引用方式完整地并入本文中。

Claims (4)

1.一种用于估计二次电池的状态的设备，该设备能够连接到包括在所述二次电池中的正极引线、负极引线、第一测量引线和第二测量引线，所述设备包括：
端子壳体，该端子壳体包括在所述端子壳体的第一表面上的多个内部端子和在所述端子壳体的面对所述第一表面的第二表面上的多个外部端子，所述多个内部端子各自被配置为能够与所述正极引线、所述负极引线、所述第一测量引线或所述第二测量引线接触，所述多个外部端子被配置为分别能够电连接到所述多个内部端子；
电压测量单元，该电压测量单元被配置为电连接到所述多个外部端子中的至少两个，并且测量所述第一测量引线和所述第二测量引线之间的电位差；
控制单元，该控制单元被配置为基于所述电压测量单元所测得的所述第一测量引线和所述第二测量引线之间的电位差来估计所述二次电池的健康状态，
其中，所述多个内部端子包括内部充电/放电端子，并且
所述内部充电/放电端子包括：
第一内部正极端子，该第一内部正极端子被配置为能够连接到所述第一测量引线、所述第二测量引线和所述正极引线中的每一条；以及
第一内部负极端子，该第一内部负极端子被配置为能够连接到所述负极引线；以及
开关元件，该开关元件被配置为选择性地改变所述负极引线、所述第一测量引线、所述第二测量引线和所述正极引线中的每一条与所述多个内部端子之间的电连接，其中，所述多个内部端子还包括内部测量端子，并且
所述内部测量端子包括：
第二内部正极端子，该第二内部正极端子被配置为能够连接到所述正极引线；
第二内部负极端子，该第二内部负极端子被配置为能够连接到所述负极引线；
第一内部测量端子，该第一内部测量端子被配置为能够连接到所述第一测量引线；以及
第二内部测量端子，该第二内部测量端子被配置为能够连接到所述第二测量引线，
其中，所述开关元件包括正常模式电路和测量模式电路，
该正常模式电路被配置为将所述负极引线、所述第一测量引线、所述第二测量引线和所述正极引线中的每一条电连接到所述内部充电/放电端子，并且
该测量模式电路被配置为将所述负极引线、所述第一测量引线、所述第二测量引线和所述正极引线中的每一条电连接到所述内部测量端子。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个外部端子包括：
外部正极端子，该外部正极端子能够电连接到所述第一内部正极端子和所述第二内部正极端子中的每一个；以及
外部负极端子，该外部负极端子能够电连接到所述第一内部负极端子和所述第二内部负极端子中的每一个。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个外部端子包括：
第一外部测量端子，该第一外部测量端子能够电连接到所述第一内部测量端子；以及
第二外部测量端子，该第二外部测量端子能够电连接到所述第二内部测量端子。
4.一种电池组，该电池组包括根据权利要求1至3中的任一项所述的设备。
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