CN111194412A - 用于确定电池的电极信息的设备、方法、电池组及电气系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于确定包括第一电极和第二电极的电池的电极信息的设备和方法，以及包括该设备的电池组。该设备包括：用于测量电池的电压和电流的感测单元；以及处理器。所述处理器基于电池的电压和电流生成V‑dQ/dV曲线。V‑dQ/dV曲线示出V(电池的电压)与dQ/dV(存储容量的变化量(dQ)与电池的电压的变化量(dV)之比)之间的关系。处理器从V‑dQ/dV曲线检测多个特征点。处理器基于所述多个特征点确定分别与第一电极和第二电极相关联的信息作为电极信息。

Description

用于确定电池的电极信息的设备、方法、电池组及电气系统
技术领域
本公开涉及一种用于确定与电池中包括的正极和负极相关联的信息的设备和方法、包括该设备的电池组以及电气系统。
本申请要求2018年4月10日提交的韩国专利申请10-2018-0041692和2019年4月9日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2019-0041600的权益，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
近年来，对便携式电子产品(如膝上型计算机、摄像机和移动电话)的需求急剧增长，并且随着电动车辆、储能蓄电池、机器人和卫星的广泛发展，人们对可以反复充电的高性能电池进行了许多研究。
目前，市售电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等，其中锂电池几乎没有或没有记忆效应，并且因此由于其自由充电和放电、自放电率极低且能量密度高的优点而比镍基电池受到更多关注。
反复充电和放电时，电池性能会逐渐下降。因此，为了确定电池性能，必须测量电池的电极电势。主要采用了使用基准电极的三电极系统电势测量方法。
当制作电势测量电池电路以测量电池中包括的正极或负极的电势时，应使用基准电极，并且基准电极应满足以下要求：基准电极不可极化，以在恒定的温度下保持恒定的电势值。另外，每个电池需要一个基准电极，这反过来在电池制造过程中需要很多时间。
发明内容
技术问题
本公开旨在提供一种通过分析在基于电池的电压和电流生成的电池的V-dQ/dV曲线上的多个特征点而无需使用基准电极的、用于确定与电池的正极和负极相关联的信息(例如，活性材料的类型、与特定剩余容量相对应的正极或负极的电势等)的设备、方法、电池组和电气系统。
本公开的目的不限于上述目的，并且本公开的其他目的和优点可以通过以下描述来理解，并且从本公开的实施方式中将显而易见。此外，将容易地理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求书中阐述的手段及其组合来实现。
技术方案
根据本公开的一方面，一种用于确定包括第一电极和第二电极的电池的电极信息的设备包括：感测单元，其被配置为测量电池的电压和电池的电流；以及处理器，其可操作地联接至感测单元。
处理器被配置为基于电池的电流确定电池的剩余容量。处理器被配置为将指示电池的电压与电池的剩余容量之间的关系的Q-V曲线转换为指示电池的电压与电池的剩余容量的变化量和电压的变化量之比之间的关系的V-dQ/dV曲线。处理器被配置为从V-dQ/dV曲线检测多个特征点。处理器被配置为将所述多个特征点中的每个特征点分类为第一电极特征点或第二电极特征点。处理器被配置为，基于第一电极特征点的数量和第二电极特征点的数量来确定电池中包括的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型作为电极信息。
处理器可以被配置为将所述多个特征点中的处于等于或大于预定基准电压的电压范围内的每个特征点分类为第一电极特征点。处理器可以被配置为将所述多个特征点中的处于小于基准电压的电压范围内的每个特征点分类为第二电极特征点。
处理器可以被配置为从可操作地联接到处理器的存储单元获得基准电池的第一容量-电势曲线。处理器可以被配置为从第一容量-电势曲线确定基准电池的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的第一电极电势。处理器可以被配置为，基于每个第一电极特征点的电压和基准电池的第一电极电势，确定电池的第二电极的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的电势作为电极信息。基准电池可以包括第一电极活性材料和第二电极活性材料。
处理器可以被配置为通过从基准电池的第一电极电势中减去每个第一电极特征点的电压来确定电池的第二电极的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的电势作为电极信息。
处理器可以被配置为从存储单元获得基准电池的第二容量-电势曲线。处理器可以被配置为从第二容量-电势曲线确定基准电池的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的第二电极电势。处理器可以被配置为，基于每个第二电极特征点的电压和基准电池的第二电极电势，确定电池的第一电极的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的电势作为电极信息。
处理器可以被配置为通过将每个第二电极特征点的电压与基准电池的第二电极电势相加来确定电池的第一电极的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的电势作为电极信息。
处理器可以被配置为基于将电池的第一电极的电势与有效范围进行比较的结果来诊断电池的第一电极的电势是否有效。
处理器可以被配置为当电池的第一电极的电势在有效范围之外时，输出指示第一电极处于故障状态的消息。
根据本公开的另一方面的电池组可以包括所述设备。
根据本公开的又一方面的电气系统可包括电池组。
根据本公开的另一方面的方法用于通过使用所述设备来确定电池的电极信息。该方法包括：生成Q-V曲线；将所述Q-V曲线转换为V-dQ/dV曲线；从所述V-dQ/dV曲线检测所述多个特征点；将所述多个特征点中的每一个分类为第一电极特征点或第二电极特征点；和基于所述第一电极特征点的数量和所述第二电极特征点的数量来确定所述电池中包括的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型作为所述电极信息。
所述方法可以进一步包括：基于所述第一电极活性材料的类型和所述第二电极活性材料的类型，获得基准电池的第一容量-电势曲线和第二容量-电势曲线；从所述第一容量-电势曲线确定所述基准电池的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的第一电极电势；基于每个第一电极特征点的电压和所述基准电池的第一电极电势，确定所述电池的所述第二电极的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息；从所述第二容量-电势曲线确定所述基准电池的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的第二电极电势；以及基于每个第二电极特征点的电压和所述基准电池的第二电极电势，确定所述电池的所述第一电极的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息。
所述方法还可包括：当所述电池的所述第一电极的电势在第一有效范围之外或所述电池的所述第二电极在第二有效范围之外时，输出指示所述电池的所述第一电极和所述第二电极中的至少一者处于故障状态的消息。
有益效果
根据本公开，可以通过分析在基于电池的电压和电流而产生的电池的V-dQ/dV曲线上的多个特征点而无需使用基准电极来确定与电池的正极和负极相关联的信息。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求书中清楚地理解其他效果。
附图说明
附图示出了本公开的优选实施方式，并且附图与下面描述的本公开的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，因此本公开不应被解释为限于附图。
图1是示出根据本公开的实施方式的用于确定电池的电极信息的设备的配置的图。
图2是示出Q-V曲线的示例性曲线图，该Q-V曲线指示电池的电压与剩余容量之间的关系。
图3是示出从图2的Q-V曲线获得的V-dQ/dV曲线的示例性曲线图
图4是示出图3的平滑的V-dQ/dV曲线的示例性曲线图。
图5和图6是用于描述电池的Q-V曲线与特定基准电池的第一容量-电势曲线和第二容量-电势曲线之间的关系的参考图。
图7和图8是根据本公开另一实施方式的确定电池的电极信息的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应该理解的是，说明书和所附权利要求书中使用的术语或单词不应被解释为限于一般含义和词典含义，而是在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则下基于与本发明的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，本文描述的实施方式和附图中示出的图示仅是本公开的最优选实施方式，而无意于全面描述本公开的技术方面，因此应理解，各种其他等同物和修改形式可以在提交申请时作出。
另外，在描述本公开时，当认为相关的已知元件或功能的某些详细描述使本公开的关键主题不明确时，在此省略详细描述。
包括序数的术语，例如“第一”，“第二”等，用于在各种元素中区分一个元素与另一个元素，但并不旨在通过这些术语限制这些元素。
除非上下文另外明确指出，否则应理解，术语“包括”或“包含”在本说明书中使用时，指定存在所述元件，但不排除一个或多个其他元件的存在或添加。另外，在此使用的术语“控制单元”是指具有至少一个功能或操作的处理单元，并且这可以单独地或组合地通过硬件或软件来实现。
另外，在整个说明书中，将进一步理解，当一个元件被称为“连接到”另一个元件时，该元件可以直接连接到另一个元件，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用于确定电池的电极信息的设备的配置的图，图2是示出Q-V曲线的示例性曲线图，该Q-V曲线指示电池的电压和剩余容量之间的关系，图3是示出从图2的Q-V曲线获得的V-dQ/dV曲线的示例性曲线图，图4是示出图3的平滑的V-dQ/dV曲线的示例性曲线图，并且图5和图6是用于描述电池的Q-V曲线与特定基准电池的第一容量-电势曲线和第二容量-电势曲线之间的关系的参考图。
首先，参考图1，电气系统C可以包括电池组1。设备100可以被包括在包括电池B的电池组1中。电池B包括第一电极和第二电极。设备100可以电连接到电池B，并且可以分别估计电池B的第一电极电势和第二电极电势。电池B的第一电极电势可以是电池B的第一电极(例如，正极)的氧化还原电势。电池B的第二电极电势可以是电池B的第二电极(例如，负极)的氧化还原电势。
设备100可以被包括在电池组1中设置的电池管理系统(BMS)(未示出)中。
设备100可以包括感测单元110、存储单元120和处理器130。设备100还可以包括通知单元140。
电池B可以包括串联和/或并联电连接的多个单元电池。当然，仅包括一个单元电池的电池B也落入本公开的范围内。单元电池不限于特定类型，并且包括可以重复充电的任何类型。例如，单元电池可以是袋型锂聚合物电池。
电池B可以通过电池组1的正极(+)端子、负极(-)端子和通信端子COM联接到电气系统C或与电气系统C分离。电气系统C可以是例如电动车辆、混合动力电动车辆、无人驾驶飞行器(如无人机)，可电连接至电网的储能系统(ESS)、充电器或移动装置。
感测单元110可操作地联接到处理器130。也就是说，感测单元110可以被配置为将电信号发送到处理器130或从处理器130接收电信号。
感测单元110可以包括被配置为测量电池B的电流的电流传感器和被配置为测量电池B的电压的电压传感器。感测单元110可以以预定周期重复地测量施加在电池B的正极端子和负极端子之间的电压和流入或流出电池B的电流，并向处理器130输出指示所测量的电压和所测量的电流的测量信号。
处理器130可以通过信号处理将从感测单元110接收到的测量信号转换为指示电池B的电压和电流中的每一者的数字值，并将该数字值存储在存储单元120中。
存储单元120是半导体存储装置，并且记录、擦除和更新由处理器130生成的数据，并且存储被提供以估计电池B的第一电极电势和第二电极电势中的至少一者的多个程序代码。另外，存储单元120可以存储在实践本公开时使用的预定参数值。
存储单元120不限于特定类型，并且包括已知能够记录、擦除和更新数据的任何半导体存储器件。例如，存储单元120可以是DRAM、SDRAM、闪存、ROM、EEPROM和寄存器。存储单元120可以进一步包括存储介质，该存储介质存储定义了处理器130的控制逻辑的程序代码。该存储介质包括诸如闪存或硬盘之类的静态存储装置。存储单元120可操作地联接到处理器130。存储单元120可以与处理器130物理上分离，并且存储单元120和处理器130可以集成为一个。
处理器130可以控制电池B的电流，以使电池B以预设电流值的电流(即，恒定电流)充电或放电。处理器130可以通过将电池B的电流随时间积分来估计在预定周期中电池B的剩余容量。电池B的剩余容量可以指电池B中存储的电荷量。
在这种情况下，处理器130可以使用以下等式1来计算预设电流值(即，恒定电流的量值)。
<等式1>
Ic＝a×Cn
在此，Ic可以是恒定电流的量值，a可以是1或更小的常数(例如0.6)，并且Cn可以是电池B的额定电流的量值。
处理器130可以基于以预设电流值的电流对电池B进行充电或放电的时间段来估计在预定周期中电池B的剩余容量。例如，处理器130可以使用电流积分方法以预定周期重复地计算电池B的剩余容量。当然，计算电池B的剩余容量的方法不限于当前的积分方法。
处理器130可以基于以预定周期获得的电池B的剩余容量和电池B的电压的映射的结果来生成电池B的电压-剩余容量曲线。
在此，电池B的电压可以是电池B的开路电压(OCV)。
如图2所示，可以以限定电池B的剩余容量Q与电压V之间的关系的形式来表示电池B的电压-剩余容量曲线(以下称为“V-Q曲线”或“Q-V曲线”)。
V-Q曲线可以以函数的形式存储在存储单元120中，该函数以曲线来近似随电池B的电压变化的电池B的剩余容量。另选地，可以以查找表的形式将V-Q曲线存储在存储单元120中。
处理器130将电池B的V-Q曲线(或与V-Q曲线相对应的函数)转换为V-dQ/dV曲线。dQ/dV是电池B的剩余容量的变化量dQ与电池B的电压的变化量dV之比。即，处理器130可以通过将V-Q曲线(或与V-Q曲线相对应的函数)相对于电池B的电压V进行微分而生成如图3所示的V-dQ/dV。V-dQ/dV是表示电池B的电压V与dQ/dV之间的关系的曲线。
随后，处理器130可以检测V-dQ/dV曲线上的多个特征点(例如，局部极大值点、局部极小值点和拐点)。在出现在V-dQ/dV曲线中的所有特征点中，从V-dQ/dV曲线检测到的每个特征点可以分别对应于特定顺序。例如，当处理器130被设置为从V-dQ/dV曲线检测三个特征点时，这三个特征点可以是在V-dQ/dV曲线上这三个特征点中每个特征点的剩余容量以降序排列的第l个局部极大值点、第m个局部极大值点和第n个局部极小值点。
在检测V-dQ/dV曲线上的多个特征点之前，处理器130可以通过使用噪声滤波器从图3的V-dQ/dV曲线中去除噪声分量。结果，可以如图4所示平滑图3的V-dQ/dV曲线。由此，可以防止由于存在于图3的V-dQ/dV中的噪声分量而从图3的V-dQ/dV曲线错误地检测出特征点的现象，从而提高了特征点检测的准确性。当然，平滑图3的V-dQ/dV曲线是可选过程，代替图4的V-dQ/dV曲线，处理器130可以从图3的V-dQ/dV曲线中检测多个特征点。在下文中，为了便于描述，假定从图4的V-dQ/dV曲线中检测多个特征点。具体地，处理器130可以检测V-dQ/dV曲线上的其中电池B的V-Q曲线(或与V-Q曲线相对应的函数)的二阶微分系数为0的每个点作为V-dQ/dV曲线的特征点。
在示例中，处理器130可以检测V-dQ/dV曲线上的其中电池B的剩余容量的变化量dQ与电池B的电压的变化量dV之比先增大后减小的每个点作为特征点(局部极大值点)。
在另一示例中，处理器130可以检测V-dQ/dV曲线上的其中电池B的剩余容量的变化量dQ与电池B的电压的变化量dV之比先减小后增大的每个点作为特征点(局部极小值点)。
每个特征点可以被表示为成一对的电池B的电压V和该电压V下的剩余容量Q(或dQ/dV)。
图4示出了由处理器130检测到的布置在V-dQ/dV曲线上的八个特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6、IC1、IC2的示例。
处理器130可以基于每个特征点的电压与预定基准电压之间的比较结果将特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6、IC1、IC2中的每一个分类为第一电极特征点和第二电极特征点中的任何一者。
详细地，当特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6、IC1、IC2中的具体特征点的电压等于或大于预定基准电压时，处理器130可以将该具体特征点分类为第一电极特征点。相反，当具体特征点的电压小于预定基准电压时，处理器130可以将该具体特征点分类为第二电极特征点而不是第一电极特征点。
第一电极特征点可以是通过用于制造电池B的第一电极的活性材料(以下称为“第一电极活性材料”)的电化学性质检测到的特征点。在电池B退化时，在每个第一电极特征点的剩余容量处，电池B的第一电极电势可以是恒定的。
第二电极特征点可以是通过用于制造电池B的第二电极的活性材料(在下文中称为“第二电极活性材料”)的电化学性质检测到的特征点。在电池B退化时，在每个第二电极特征点的剩余容量处，电池B的第二电极电势可以是恒定的。
假设预定基准电压为3.8伏。在特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6、IC1、IC2中，处理器130可以将处于等于或大于预定基准电压的电压范围内的特征点IC1、IC2分类为第一电极特征点。在特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6、IC1、IC2中，处理器130可以将处于小于预定基准电压的电压范围内的特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6分类为第二电极特征点。
处理器130可以基于特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6、IC1、IC2确定电池B中包括的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型。详细地，处理器130可以基于第一电极特征点的数量和第二电极特征点的数量来确定电池B的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型。
为此，存储单元120可以预先存储查找表(称为“活性材料列表”)，在该查找表中，将第一电极特征点的数量、第二电极特征点的数量、第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型进行映射。
如以上示例中那样，当第一电极特征点的数量是2并且第二电极特征点的数量是6时，处理器130可以使用第一电极特征点的数量和第二电极特征点的数量分别作为第一指标和第二指标，而从活性材料列表中获得“LiMO2”和“SiO2”作为包含在电池B中的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型。当然，当第一电极特征点的数量不是2或第二电极特征点的数量不是6时，代替“LiMO2”，可以获得不同类型的活性材料作为电池B的第一电极活性材料，或者代替“SiO2”，可以获得不同类型的活性材料作为电池B的第二电极活性材料。
存储单元120可以以查找表的形式预存储多个基准电池中的每一个的第一容量-电势曲线和第二容量-电势曲线中的至少一者。基于基准电池中包括的正极活性材料的类型和负极活性材料的类型，将每个基准电池与另一个基准电池区分开。即，每个基准电池可包括与另一基准电池中包括的正极活性材料不同类型的正极活性材料，或与另一基准电池中包括的负极活性材料不同类型的负极活性材料。
处理器130可以从存储单元120获得针对在多个基准电池中具有与电池B相同的第一电极活性材料类型和第二电极活性材料类型的任何一个基准电池(以下称为“特定基准电池”)的第一容量-电势曲线和第二容量-电势曲线。
图5和图6示出了特定基准电池的第一容量-电势曲线DR1和第二容量-电势曲线DR2，以及电池B的Q-V曲线DB。Q-V曲线DB可以被示为具有水平轴和竖直轴，分别为图2中所示的V-Q曲线的竖直轴和水平轴。
特定基准电池的第一容量-电势曲线DR1指示特定基准电池在退化之前(例如，寿命开始(BOL)的第一电极电势与剩余容量之间的关系。特定基准电池的第一电极电势可以是特定基准电池的第一电极(例如，正极)的氧化还原电势。
特定基准电池的第二容量-电势曲线DR2指示特定基准电池在退化之前的第二电极电势与剩余容量之间的关系。特定基准电池的第二电极电势可以是特定基准电池的第二电极(例如，负极)的氧化还原电势。
处理器130可以读取与特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6、IC1、IC2中的每一个特征点的剩余容量相对应的特定基准电池的第一电极电势或第二电极电势。
如图5所示，处理器130可以从Q-V曲线DB中读取图4的每个第一电极特征点IC1、IC2的剩余容量和电压。
随后，处理器130可以通过从特定基准电池的与读取的每个剩余容量相对应的第一电极电势中减去与读取的每个剩余容量相对应的第一电极特征点IC1、IC2的电压来确定电池B的与读取的每个剩余容量相对应的第二电极电势。处理器130可以使用以下等式2来计算电池B的与剩余容量Q相对应的第二电极电势。
<等式2>
VR2(Q)＝VR1(Q)-VB1(Q)
在此，VR1(Q)是特定基准电池的与剩余容量Q相对应的第一电极电势(图5中的“■”)，VB1(Q)是与剩余容量Q相对应的第一电极特征点的电压(图5中的“●”)，而VR2(Q)是电池B的与剩余容量Q相对应的第二电极电势(图5中的“▲”)。
处理器130可以将VR2(Q)确定为电池B的与剩余容量Q相对应的负极电势，并且将VR1(Q)确定为电池B的与剩余容量Q相对应的正极电势。
同时，如图6所示，处理器130可以从电池B的Q-V曲线DB读取特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6、IC1、IC2中的每个第二电极特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6的剩余容量和电压。。
处理器130可以通过将特定基准电池的与读取的每个剩余容量相对应的第二电极电势和与读取的每个剩余容量相对应第二电极特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6的电压相加来确定电池B的与读取的每个剩余容量相对应的第一电极电势。处理器130可以使用以下等式3来计算电池B的与剩余容量Q相对应的第一电极电势。
<等式3>
VQ1(Q)＝VQ2(Q)+VB2(Q)
这里，VQ2(Q)是特定基准电池的与剩余容量Q相对应的第二电极电势(图6中的“■”)，VB2(Q)是与剩余容量Q相对应的第二电极特征点的电压(图6中的“●”)，而VQ1(Q)是电池B的与剩余容量Q相对应的第一电极电势(图6中的“▲”)。
处理器130可以将VQ1(Q)确定为电池B的与剩余容量Q相对应的正极电势，并且将VQ2(Q)确定为电池B的与剩余容量Q相对应的负极电势。
根据参照图5和图6进行的描述，通过测量电池B的电压和电流，可以在不使用基准电极的情况下准确地估计电池B的正极电势和负极电势中的每一者。
同时，处理器130可以将电池B的电极电势(即，第一电极电势或第二电极电势)与有效范围进行比较，并且基于比较结果来诊断电池B的电极电势是否有效。
当电池B的电极电势不在有效范围内时，处理器130可以确定电池B的电极电势无效。电池B的无效电极电势可以指示电池B的第一电极和第二电极中的至少一者退化超过预定水平，因此电池B需要用新的替换。
处理器130可以通过参考特定基准电池的第一容量-电势曲线DR1和第二容量-电势曲线DR2来设置有效范围。
详细地，处理器130可以从第一容量-电势曲线DR1读取特定基准电池的与每个第二电极特征点IA1、IA2、IA3、IA4、IA5、IA6的剩余容量相对应的第一电极电势。随后，处理器130可以基于特定基准电池的读取的第一电极电势来设置第一有效范围(例如，3.9伏至4.2伏)。处理器130可以将电池B的第一电极电势与第一有效范围进行比较，并且诊断电池B的第一电极电势是否有效。例如，当电池B的第一电极电势在第一有效范围之外时，可以将电池B的第一电极诊断为故障状态。
处理器130可以从第二容量-电势曲线DR2读取特定基准电池的与每个第一电极特征点IC1、IC2的剩余容量相对应的第二电极电势。随后，处理器130可以基于特定基准电池的第二电极电势来设置第二有效范围(例如，0.03～0.2V)。处理器130可以将电池B的第二电极电势与第二有效范围进行比较，并且诊断电池B的第二电极电势是否有效。例如，当电池B的第二电极电势在第二有效范围之外时，电池B的第二电极可以被诊断为处于故障状态。
另选地，可以预设第一有效范围和第二有效范围。
处理器130可以通过通信终端COM将指示电池B的电极信息的消息发送到电气系统C。通知单元140可以可操作地联接到处理器130。通知单元140可以包括响应于从处理器130接收到的消息而可视地显示电池B的电极信息(例如，符号、图形、图像)的显示单元和以可听地输出电池B的电极信息的扬声器装置中的至少一者。
处理器130可以选择性地包括本领域已知的用以执行各种控制逻辑的专用集成电路(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。可以由处理器130执行的各种控制逻辑中的至少一个可以组合，并且可以将组合的控制逻辑写入计算机可读编码系统中并存储在计算机可读记录介质中。记录介质不限于特定类型，并且包括可由包括在计算机中的处理器130访问的任何类型。例如，记录介质可以包括选自由ROM、RAM、寄存器、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘和光学数据记录设备组成的组中的至少一种。另外，编码系统可以被调制为载波信号并且在特定时间点被包括在通信载波中，并且可以在经由网络以分布式方式连接的计算机中被存储和执行。另外，在与本公开有关的技术领域中，程序员可以容易地推断出用于实现组合的控制逻辑的功能程序、代码和段。
图7和图8是根据本公开另一实施方式的确定电池的电极信息的方法的流程图。
参照图1至图8，在步骤S700中，处理器130基于来自感测单元110的测量信号来确定电池B的电压V和剩余容量Q。可以将指示在步骤S700中确定的V和Q的数据以预定周期存储在存储单元120中。
在步骤S710中，处理器130确定是否确定了与预定电压范围(例如，最终放电电压～最终充电电压)相对应的剩余容量。当步骤S710的值为“是”时，可以执行步骤S720。当步骤S710的值为“否”时，可以再次执行步骤S700。
在步骤S720中，处理器130生成指示电池B的电压和剩余容量之间的关系的Q-V曲线(参见图2等)。
在步骤S730中，处理器130将电池B的Q-V曲线转换成V-dQ/dV曲线(参见图4等)。
在步骤S740中，处理器130从V-dQ/dV曲线检测多个特征点。
在步骤S750中，处理器130将多个特征点中的每一个分类为第一电极特征点或第二电极特征点。
在步骤S760中，处理器130基于第一电极特征点的数量和第二电极特征点的数量，确定电池B中包括的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型作为电极信息。在步骤S760之后，该方法可以结束或移至步骤S800。
在步骤S800中，处理器130从存储单元120获得基准电池的第一容量-电势曲线和第二容量-电势曲线。基准电池是具有与电池B相同的第一电极活性材料类型和第二电极活性材料类型的电池。
在步骤S810中，处理器130从第一容量-电势曲线确定基准电池的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的第一电极电势。
在步骤S820中，处理器130基于每个第一电极特征点的电压和基准电池的第一电极电势，确定电池B的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的第二电极电势作为电极信息。
在步骤S830中，处理器130从第二容量-电势曲线确定基准电池的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的第二电极电势。
在步骤S840中，处理器130基于每个第二电极特征点的电压和基准电池的第二电极电势，确定电池B的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的第一电极电势作为电极信息。
在步骤S850中，处理器130确定电池B的第一电极电势是否在第一有效范围内以及电池B的第二电极电势是否在第二有效范围内。当步骤S850的值为“是”时，可以执行步骤S860。当步骤S850的值为“否”时，可以执行步骤S870。
在步骤S860中，处理器130输出第一消息。第一消息可以指示电池B的第一电极和第二电极处于非故障状态。
在步骤S870中，处理器130输出第二消息。第二消息可以指示电池B的第一电极和第二电极中的至少一者处于故障状态。
以上描述的本公开的实施方式不仅仅通过装置和方法来实现，并且可以通过实现与本公开的实施方式的配置相对应的功能的程序或在其上记录有程序的记录介质来实现，并且本领域技术人员从前述实施方式的公开中可以容易地实现本发明的实施方式。
尽管以上已经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，在本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围内可以对其进行各种修改和改变。
另外，由于本领域技术人员可以在不脱离本公开的技术方面的情况下对以上描述的本公开进行许多替换，修改和改变，因此本公开不受上述实施方式和附图的限制，并且一些或所有实施方式可以被选择性地组合以允许各种修改。
<附图标记的说明>
C：电气系统
1：电池组
B：电池
100：设备
110：感测单元
120：存储单元
130：处理器
140：通知单元

Claims (13)

1.一种用于确定电池的电极信息的设备，所述电池包括第一电极和第二电极，所述设备包括：
感测单元，所述感测单元被配置为测量所述电池的电压和所述电池的电流；和
处理器，所述处理器可操作地联接到所述感测单元，
其中，所述处理器被配置为：
基于所述电池的电流来确定所述电池的剩余容量，
将表示所述电池的电压与所述电池的剩余容量之间的关系的Q-V曲线转换成表示所述电池的电压和所述电池的剩余容量的变化量与所述电池的电压的变化量之比之间的关系的V-dQ/dV曲线，
从V-dQ/dV曲线检测多个特征点，
将所述多个特征点中的每一个分类为第一电极特征点或第二电极特征点，并且
基于所述第一电极特征点的数量和所述第二电极特征点的数量来确定所述电池中包括的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型作为所述电极信息。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器被配置为：
在所述多个特征点中将处于等于或大于预定的基准电压的电压范围内的每个特征点分类为所述第一电极特征点，并且
在所述多个特征点中将处于小于所述基准电压的电压范围内的每个特征点分类为所述第二电极特征点。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器被配置为：
从可操作地联接到所述处理器的存储单元获得基准电池的第一容量-电势曲线，
从所述第一容量-电势曲线确定所述基准电池的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的第一电极电势，并且
基于每个第一电极特征点的电压和所述基准电池的第一电极电势，确定所述电池的所述第二电极的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息，并且
其中，所述基准电池包括所述第一电极活性材料和所述第二电极活性材料。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述处理器被配置为：通过从所述基准电池的第一电极电势减去每个第一电极特征点的电压，确定所述电池的所述第二电极的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息。
5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述处理器被配置为：
从所述存储单元获得所述基准电池的第二容量-电势曲线，
从所述第二容量-电势曲线确定所述基准电池的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的第二电极电势，
基于每个第二电极特征点的电压和所述基准电池的第二电极电势，确定所述电池的所述第一电极的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述处理器被配置为：通过将每个第二电极特征点的电压与所述基准电池的第二电极电势相加来确定所述电池的所述第一电极的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述处理器被配置为：基于将所述电池的所述第一电极的电势与有效范围进行比较的结果来诊断所述电池的所述第一电极的电势是否有效。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述处理器被配置为：当所述电池的所述第一电极的电势在第一有效范围之外时，输出指示所述电池的所述第一电极处于故障状态的消息。
9.一种电池组，该电池组包括根据权利要求1至8中任一项所述的设备。
10.一种电气系统，该电气系统包括根据权利要求9所述的电池组。
11.一种通过使用根据权利要求1至8中任一项所述的设备来确定电池的电极信息的方法，该方法包括：
生成Q-V曲线；
将所述Q-V曲线转换为V-dQ/dV曲线；
从所述V-dQ/dV曲线检测所述多个特征点；
将所述多个特征点中的每一个分类为第一电极特征点或第二电极特征点；和
基于所述第一电极特征点的数量和所述第二电极特征点的数量来确定所述电池中包括的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型作为所述电极信息。
12.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：
基于所述第一电极活性材料的类型和所述第二电极活性材料的类型，获得基准电池的第一容量-电势曲线和第二容量-电势曲线；
从所述第一容量-电势曲线确定所述基准电池的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的第一电极电势；
基于每个第一电极特征点的电压和所述基准电池的第一电极电势，确定所述电池的所述第二电极的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息；
从所述第二容量-电势曲线确定所述基准电池的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的第二电极电势；以及
基于每个第二电极特征点的电压和所述基准电池的第二电极电势，确定所述电池的所述第一电极的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息。
13.根据权利要求12所述的方法，该方法还包括：
当所述电池的所述第一电极的电势在第一有效范围之外或所述电池的所述第二电极在第二有效范围之外时，输出指示所述电池的所述第一电极和所述第二电极中的至少一者处于故障状态的消息。
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