CN112888954A - 用于诊断二次电池单体的低电压的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于诊断二次电池单体的低电压的方法和装置备。根据本发明的实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的方法包括：对电池单体进行预老化；根据预设充电条件对电池单体进行充电；测量用于确定电池单体的低电压故障的参数；将测量的参数与参考参数进行比较；并在电池单体被确定为正常时执行化成。

Description

用于诊断二次电池单体的低电压的方法和装置
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年10月5日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0118866的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于诊断二次电池单体的低电压的方法和装置。
背景技术
通常，为了防止在二次电池的生产中运送低电压单体，通过在运送充电(shipmentcharging)之后的预定时段(大约7天至50天)期间测量根据随时间的电压下降来诊断低电压故障，运送充电是用于二次电池的激活过程的最后一个步骤。这里，低电压故障指电池表现出高于预设自放电率的电压下降行为的现象。
通常，二次电池的运送充电是SOC(充电状态)的20％至50％。在这种情况下，电池单体变为处于被置于其中针对SOC的电压改变率不大的区域中，使得即使当在电池单体内部生成微电流泄漏时，也难以识别该微电流泄漏的状态。
结果，存在延长了低电压故障诊断(确定)的时段，同时增加了诊断成本并且诊断准确性也较低的问题。
发明内容
技术问题
本发明的一个方面提供了一种用于诊断二次电池单体的低电压的方法和装置，其能够通过使用其中在二次电池的激活过程的预老化过程期间电池单体的相对于SOC的电压改变率较大的区域的特性来尽早诊断电池单体的低电压故障。
技术解决方案
根据本发明的一个方面提供了一种用于诊断二次电池单体的低电压的方法和装置，该方法和装置包括对电池单体进行预老化，根据预设充电条件对电池单体进行充电，测量用于确定电池单体的低电压故障的参数，将所测量的参数与参考参数进行比较，以及当电池单体被确定为正常时执行化成。
作为示例，该参数可以是从开始充电时到电池单体达到预设电压时的充电时间。在此，充电时间是恒定电流模式中的充电时间或恒定电流-恒定电压模式的恒定电流充电间隔中的充电时间。
替代地，该参数可以是从开始充电时到电池单体达到预设电压时累积的累积电流量。在此，累积电流量是恒定电流模式中的累积电流量。
替代地，该参数可以是从开始充电时到电池单体达到预设电压和预设电流时累积的累积电流量。这里，累积电流量可以是恒定电流-恒定电压模式中的累积电流量，或者恒定电流-恒定电压模式的恒定电流充电间隔中的累积电流量。
替代地，该参数可以是从电池单体已经达到预设电压并且然后开始自放电到预设时间时的电池单体的电压下降量。
这里，预设电压被设置为相对于SOC的电压改变率大于或等于预设参考值的电压。
此外，参考参数取决于电池单体的类型而不同地设置。
同时，根据本发明的另一方面，提供了一种用于诊断二次电池单体的低电压的装置，该装置包括被配置为在预老化过程之后并且在执行化成过程之前根据预设充电条件对电池单体进行充电的充电单元、被配置为测量用于确定所述电池单体的低电压故障的参数的测量单元，以及被配置为将所测量的参数与参考参数进行比较，并基于比较结果确定电池单体的所述低电压故障的控制单元。
作为示例，测量单元可以测量从开始充电时到电池单体达到预设电压时的充电时间作为参数。在此，充电时间是恒定电流模式中的充电时间或恒定电流-恒定电压模式的恒定电流充电间隔中的充电时间。
替代地，测量单元可以测量从开始充电时到电池单体达到预设电压时累积的累积电流量作为参数。在此，累积电流量是恒定电流模式中的累积电流量。
替代地，测量单元可以测量从开始充电时到电池单体达到预设电压累积的累积电流量作为参数。在此，累积电流量可以是恒定电流-恒定电压模式中的累积电流量，或者恒定电流-恒定电压模式的恒定电流充电间隔中的累积电流量。
替代地，测量单元可以测量从电池单体达到预设电压并且然后开始自放电到预设时间时的电池单体的电压下降量作为参数。
在此，预设电压被设置为相对于SOC的电压改变率大于或等于预设参考值的电压。
有益效果
根据本发明，可以通过使用其中在激活过程的预老化过程步骤期间电池单体的相对于SOC的电压改变率较大的区域的特性来尽早地诊断电池单体的低电压故障，使得与现有技术相比可以降低诊断时间、降低诊断成本和增加诊断准确性。
将根据以下示例进一步描述本发明的其他效果。
附图说明
图1是示出二次电池制造的激活过程以描述低电压检查定时的视图，图1的(a)示出了根据现有技术的二次电池制造的激活过程，图1的(b)示出了根据本发明的二次电池制造的激活过程；
图2的(a)是示出二次电池单体相对于SOC的电压特性的曲线图，图2的(b)是示出图2的(a)的曲线图中的SOC为0-8％的部分的放大曲线图；
图3是示出根据本发明实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的装置的配置的框图；
图4是示出根据本发明实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的方法的示意性流程图；
图5是示出根据本发明实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的方法的流程图；
图6是比较通过根据图5的方法测量的二次电池单体的良品和不良品的充电时间的曲线图；
图7是示出根据本发明另一实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的方法的流程图；
图8是比较通过根据图7的方法测量的二次电池单体的良品和不良品的累积电流的曲线图；
图9是示出根据本发明另一实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的方法的流程图；以及
图10是比较在对二次电池单体的良品和不良品进行充电之后通过根据图9的方法测量的电压下降量的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的一些实施例。在将参考编号添加到每个附图的部件中时，应当注意，即使在不同的附图中示出了相同的参考编号，也将它们尽可能地分配给相同的部件。另外，在描述本发明的实施例时，当确定相关的公知配置或功能的详细描述妨碍对本发明的实施例的理解时，将省略其详细描述。
首先，参考图1，将描述二次电池制造的激活过程。
图1是示出二次电池制造的激活过程以描述低电压检查定时的视图，图1的(a)示出了根据现有技术的二次电池制造的激活过程，图1的(b)示出了根据本发明的二次电池制造的激活过程。
如图1所示，二次电池制造的激活过程可以包括预老化过程、化成过程、老化过程、脱气过程和运送充电过程。
通常，预老化(pre-aging)是通过在电池容器中接收电极组件、向其注入电解质、并密封电池容器来制造电池单体(即，裸电池)的过程。化成(formation)是用于在预定电压条件(例如，比负极的SEI膜形成更高的电压)下使预老化的电池单体经受初始充电的过程。老化是在电池单体稳定在恒定状态之前在预设电压条件(例如3.4-3.6V)和预设温度条件(例如50℃-70℃)下保存电池单体的过程。在此，预老化过程、化成过程和老化过程对应于润湿时段。脱气是用于从老化的电池单体中去除不必要的气体的过程。作为示例，如果二次电池是圆形或四边形，则可以省略脱气过程。运送充电是用于在预设电压条件(例如，SOC的20％至50％)下对运送前的电池单体进行充电的过程，并且在运送充电时，可以对相对应的电池单体进行预设特性检查测试(例如，单体电阻、输出、充电/放电容量等)。随后，如图1的(a)所示，通常在运送充电过程之后通过开路电压(OCV)跟踪来执行低电压测试。
然而，在本发明中，如图1的(b)所示，可以在预老化过程和化成过程之间尽早地执行低电压诊断。然而，在图1的(b)中省略了OCV跟踪，但必要时可以附加地执行。
接下来，参考图2的(a)和(b)，将描述为什么可以在预老化过程和化成过程之间尽早地执行低电压诊断的原因。图2的(a)是示出二次电池单体相对于SOC的电压特性的曲线图，图2的(b)是示出图2的(a)的曲线图中的SOC为0-8％的部分的放大曲线图。
在图2的(a)和(b)中，示出了在二次电池的激活过程的预老化过程中在电池单体的充电期间电池单体的阳极、阴极和单体电压相对于电池单体的SOC的改变。在上述之中，当观察单体电压相对于SOC的改变时，例如，如图2的(a)所示，在SOC大约为20-50％的区域中，电压大约为3.5-3.8V，使得电压改变率相对较小。然而，如图2的(b)所示，在SOC约为0.2％或更小的区域中，电压约为0-2.5V，使得电压改变率相对较大。即，当充电状态为约0.2％或更小时，相对于SOC的改变的单体电压的改变量最大。
同时，在低电压故障单体的情况下，由于使阳极或阴极绝缘的隔离件自身的缺陷，或者由于组装期间由冲击或异物插入的隔离件破损而导致的绝缘电阻的减弱，连续地生成泄漏电流，使得泄漏电流的量大于正常单体。然而，低电压故障单体仅具有比正常单体更多的泄漏电流量，并且具有非常少量的绝对泄漏电流，因此难以感测该绝对泄漏电流。特别地，当如在现有技术中在运送充电期间将SOC设置为20％-50％时，即使当在电池单体内部发生微电流泄漏时，与SOC相比，泄漏电流的量非常小，也使得确定该泄漏电流的难度更大。这里，如上所述，低电压故障指电池单体表现出高于预设自放电率的电压下降行为的现象。
然而，在具有减弱的绝缘电阻的低电压故障单体的情况下，如图2的(b)所示，即使在根据SOC的改变的单体电压的改变最大化的电压范围(例如，大约2V至2.5V)内，例如已经发现：当用微电流(抑制IR下降)执行充电时，要被充电到阴极的电子通过绝缘较弱的区域流回到阳极，从而增加了电荷量和充电时间。而且，当以恒定电流-恒定电压模式进行充电时，已经发现：由于在恒定电压模式中的泄漏电流，当维持电压时，累积充电电流量增加。而且，已经发现：由于在恒定电流充电之后的恒定休息时段期间的泄漏电流，电压下降量增加。
这是因为，在预老化处理过程部分中执行充电时根据SOC的改变的单体电压的改变最大化的电压区域(例如，约2V至2.5V区域)中，SOC具有非常小的值，使得相对容易确定由泄露电流的改变引起的SOC的改变。
因此，本发明通过使用其中在激活过程的预老化过程步骤期间在电池单体的阳极和阴极之间的电容器区域中SOC的电压改变率较大的区域的特性，能够尽早诊断电池单体的低电压故障。另外，本发明中的低电压故障可以被理解为电池单体的绝缘电阻故障。
现在，将具体地描述根据本发明的用于诊断二次电池单体的低电压的装置和方法。
首先，参考图3，将描述根据本发明的用于诊断二次电池单体的低电压的装置。
图3是示出根据本发明的实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的装置的配置的框图。
如图3所示，根据本发明的用于诊断二次电池单体的低电压的装置包括充电单元10、测量单元20和控制单元30。
充电单元10是用于在预老化过程之后根据预设充电条件对电池单体进行充电的部件。例如，作为预老化过程，在电池容器中接收电极组件并且将电解质注入其中，并且使混合物经受预定时间段的电极润湿时段。此时，润湿时段可以取决于电池的型号而不同地设置。接下来，将微电流(例如，小于1/100C)施加到经受了电极润湿时段的电极单体至预设目标电压(例如，2V)。在此，微电流是恒定地施加至目标电压的电流。另外，微电流可以指当在恒定电压模式部分中保持目标电压时流动的电流。此时，充电单元10可以以恒定电流模式或以恒定电流-恒定电压模式对电池单体进行充电。例如，电池单体可以在恒定电流模式中以恒定电流被充电至预设电压，或者可以在恒定电流-恒定电压模式中以恒定电流被充电至预设电压，然后以恒定电压被充电至预设电流。
接下来，测量单元20是测量用于确定电池单体的低电压故障的参数的部件。测量单元20可以在电池单体的充电时段或自放电时段期间测量用于确定低电压故障的参数。
例如，测量单元20可以测量从开始对电池单体进行充电到电池单体达到预设电压的充电时间，作为用于确定低电压故障的参数。在此，充电时间是恒定电流模式中的充电时间或恒定电流-恒定电压模式的恒定电流充电间隔中的充电时间。作为示例，当仅在恒定电流模式中充电时，可以测量直到达到预设电压的充电时间。另外，当以恒定电流-恒定电压模式充电时，可以测量直到在恒定电流充电部分中达到预设电压的充电时间(或充电电流量)。
这里，预设电压(例如，目标电压)被设置为相对于SOC的电压改变率大于或等于预设参考值的电压。例如，预设电压被设置为2.5V或更小。
替代地，测量单元20可以测量累积电流量作为用于确定低电压故障的参数。
作为示例，测量单元20可以测量从充电开始时到电池单体达到预设电压累积的累积电流量，作为用于确定低电压故障的参数。在此，累积电流量是恒定电流模式中的累积电流量。换句话说，当仅以恒定电流模式进行充电时，测量单元20测量直到达到预设电压的累积电流量。
替代地，测量单元20可以测量从充电开始时到电池单体达到预设电压和预设电流累积的累积电流量，作为用于确定低电压故障的参数。这里，累积电流量可以是恒定电流-恒定电压模式中的累积电流量，或者恒定电流-恒定电压模式的恒定电流充电间隔中的累积电流量。换句话说，当以恒定电流-恒定电压模式进行充电时，测量单元20可以分别测量恒定电流模式中的累积电流量和恒定电压模式中的累积电流量，并且测量两者作为组合累积电流量，或者可以仅测量在恒定电压模式中的累积电流量。例如，当在恒定电流模式中通过恒定电流充电而被充电至目标电压然后并且切换到恒定电压模式时，在恒定电压模式中的累积电流量的测量是测量从开始恒定电压充电到电池单体的充电电流达到预设电流累积的累积电流量。
作为另一示例，测量单元20可以测量从当电池单体已经达到预设电压并且然后自放电开始至预设时间时电池单体的电压下降量(即，电压中的改变量)，作为用于确定低电压故障的参数。例如，通过在以恒定电流模式执行充电至预设电压之后进行自放电达预设时间段，可以测量自放电时段(即，休息时段)期间的电压下降量。自放电时段，即，预设时间段可以被设置为24小时内。替代地，可以将自放电时段设置为至少比在运送充电时测量OCV通常所花费的时间段更短的时间段。这里，尽管电压下降量的测量被示例为在恒定电流模式中的充电，如果需要可以应用在恒定电流-恒定电压模式中的充电。
另外，测量单元20可以测量两个或更多个用于确定低电压故障的参数，并且将两者都用于诊断低电压故障。例如，当以恒定电流-恒定电压模式进行充电时，可以测量直到在恒定电流模式中达到预设电压的充电时间以及在恒定电压模式中的累积电流量。替代地，当仅在恒定电流模式中充电时，可以测量直到在恒定电流模式中达到预设电压的充电时间以及自放电时段期间的电压下降量。
换句话说，测量单元20可以测量充电时间、累积电流量和电压下降量中的至少一项，并将其用于诊断低电压故障。
接下来，控制单元30是将所测量的参数与参考参数进行比较并基于比较结果确定电池单体的低电压故障的部件。这里，参考参数是为低电压故障确定比较而设置的参考值，并且可以基于例如从具有正常绝缘电阻的电池单体和具有减弱的绝缘电阻的电池单体(或具有低电压故障的电池单体)测量的每个参数(即，充电时间，累积电流量和电压下降量)来设置。可以取决于电池单体的类型来不同地设置这样的参考参数。
作为示例，控制单元30可通过将所测量的参数与参考参数进行比较来确定是否满足预定条件，来确定电池单体是正常电池单体还是有缺陷的电池单体。
例如，当参数为充电时间时，如果所测量的充电时间小于参考充电时间的10％，则可以将电池单体确定为正常电池单体，如果是10％或更大，则可以将该电池单体确定为具有低电压故障的电池单体。换句话说，当所测量的充电时间与参考充电时间之间的差小于预定参考值时，可以将电池单体确定为正常电池单体，并且如果该差大于或等于预定参考值，则可以将电池单体确定为具有低电压故障的电池单体。
替代地，当参数是累积电流量时，例如，如果所测量的累积电流量小于参考累积电流量的140％，则可以将电池单体确定为正常电池单体，并且如果是140％或更大，则可以将电池单体确定为具有低电压故障的电池单体。换句话说，如果所测量的累积电流量与参考累积电流量之间的差小于预定参考值，则可以将电池单体确定为正常电池单体，并且如果该差大于或等于预定参考值，则可以将电池单体确定为具有低电压故障的电池单体。
替代地，当参数是电压下降量时，例如，如果所测量的电压下降量与参考电压下降量之间的差小于0.3V，则可以将电池单体确定为正常电池单体，并且如果该差大于或等于0.3V，则可以将该电池单体确定为具有低电压故障的电池单体。换句话说，如果所测量的电压下降量与参考电压下降量之间的差小于预定参考值，则可以将电池单体确定为正常电池单体，并且如果该差大于或等于预定参考值，则可以将电池单体确定为具有低电压故障的电池单体。
作为示例，如图3所示，根据本发明的用于诊断二次电池单体的低电压的装置可以进一步包括用于存储测量参数的第一存储单元40和用于存储参考参数的第二存储单元50。当然，第一存储单元40和第二存储单元50可以被配置为一个存储器装置。
另外，第二存储单元50可以存储用于每个类型的电池单体的参考参数。
同时，控制单元30可以用作用于控制二次电池的制造过程——即，激活过程——的处理器。
接下来，参考图4，将描述根据本发明的用于诊断二次电池单体的低电压的方法。图4是示出根据本发明实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的方法的流程图。
如图4所示，根据本发明实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的方法首先包括对电池单体进行预老化S10。具体地，在电池容器中接收电极组件，并向其中注入电解质，并使混合物经受预定时间段的电极润湿时段，以制造电池单体。
接下来，在预老化过程之后，根据预设充电条件对电池单体进行充电S20。例如，通过充电单元10，电池单体可以在恒定电流模式中以恒定电流充电至预设电压，或者可以在恒定电流-恒定电压模式中以恒定电流充电至预设电压，并且然后以恒定电压充电至预设电流。
这里，预设电压(例如，目标电压)被设置为相对于SOC的电压改变率大于或等于预设参考值的电压。例如，预设电压被设置为2.5V或更小。
接下来，测量用于确定电池单体的低电压故障的参数S30。例如，可以通过测量单元20在电池单体的充电时段或自放电时段期间测量用于确定低电压故障的参数。
这里，参数可以是从当电池单体的充电开始时至当电池单体达到预设电压时的充电时间。
替代地，参数可以是累积电流量。例如，该参数可以是从当充电开始时至电池单体达到预设电压累积的累积电流量。在此，累积电流量是恒定电流模式中的累积电流量。替代地，该参数可以是从当充电开始时至电池单体达到预设电压和预设电流累积的累积电流量。这里，累积电流量可以是恒定电流-恒定电压模式中的累积电流量，或者恒定电流-恒定电压模式的恒定电流充电间隔中的累积电流量。
替代地，该参数可以是从当电池单体达到预设电压并且然后自放电开始至预设时间的电池单体的电压下降量。
替代地，该参数可以是充电时间、累积电流量和电压下降量中的两个或更多个。
接下来，将所测量的参数与参考参数进行比较S40。这里，参考参数是为低电压故障确定比较而设置的参考值，并且可以基于例如从具有正常绝缘电阻的电池单体和具有减弱的绝缘电阻的电池单体(或具有低电压故障的电池单体)测量的每个参数范围(即，充电时间、累积电流量和电压下降量)来设置。可以取决于电池单体的类型来不同地设置参考参数。
另外，在比较步骤S40中，可以将所测量的参数与参考参数进行比较以确定是否满足预定条件，从而确定电池单体是正常电池单体还是有缺陷的电池单体。比较步骤S40可以由控制单元30执行。
接下来，当将电池单体确定为正常时，执行化成S50。化成执行过程可以由例如用于控制二次电池的制造过程——即，激活过程——的控制单元30执行。
接下来，参考图5和图6，将描述根据本发明实施例的用于基于充电时间诊断二次电池单体的低电压故障的方法。图5是示出根据本发明实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的方法的流程图，并且图6是比较通过根据图5的方法测量的二次电池单体的良品和不良品的充电时间的曲线图。
如图5所示，根据本发明实施例的用于基于充电时间诊断二次电池单体的低电压的方法首先包括对电池单体进行预老化S110。接下来，使电池单体经受恒定电流充电S120。在此，恒定电流充电可以是以恒定电流模式进行充电或以恒定电流-恒定电压模式的恒定电流模式进行充电。此时，从充电的开始开始测量充电时间S130。接下来，确定充电电压是否已经达到目标电压(预设电压，例如1.5V)S140。如果充电电压尚未达到目标电压(否)，则重复步骤S140的确定。如果充电电压已经达到目标电压(是)，则终止直到达到目标电压的充电时间的测量S150。接下来，确定所测量的充电时间是否满足预设参考充电时间的范围S160。例如，如果所测量的充电时间小于参考充电时间的10％，则将电池单体确定为具有正常低电压的电池单体S175，并且如果大于或等于参考充电时间的10％，则将电池单体确定为具有低电压故障的电池单体S180。在此，参考充电时间的范围例如是基于从具有满足正常条件的绝缘电阻的电池单体获得的充电时间数据而提前设置的值。另外，可以基于从具有正常绝缘电阻的电池单体和具有低电压故障的电池单体测量的每个充电时间范围、进一步考虑从具有低电压故障的电池单体获得的充电时间数据，来设置参考充电时间的范围。参考充电时间的范围可以取决于电池单体的类型而不同地设置。
如图6所示，当比较通过根据图5的方法测量的二次电池单体的良品和不良品之间的充电时间时，可以看出，在恒定电流部分中，良品#1和#2的电池单体比不良品#1和#2的电池单体提前达到1.5V的电压，并且针对不良品的电池单体的直到达到1.5V的电压的充电时间比良品的电池单体的大10％或者以上。作为参考，图6是通过在恒定电流-恒定电压模式中进行充电时在恒定电流模式中以1/200C施加微电流并且在恒定电压模式中在5uA处切断而获得的结果。二次电池单体的良品使用具有正常绝缘电阻的卷芯(jelly-roll)，而二次电池单体的不良品使用具有Hi-Pot测试缺陷的卷芯。
根据本发明的用于诊断二次电池单体的低电压的方法，通过使用在二次电池的激活过程的预老化步骤中的充电时间，可以快速而准确地比在典型的OCV跟踪过程中的低电压测试更早地确定二次电池的低电压故障。
接下来，参考图7和图8，将描述根据本发明的另一实施例的用于基于累积电流量诊断二次电池单体的低电压故障的方法。图7是示出根据本发明的另一实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的方法的流程图，并且图8是比较通过根据图7的方法测量的二次电池单体的良品和不良品的累积电流的曲线图。
如图7所示，根据本发明实施例的用于基于累积电流量诊断二次电池单体的低电压的方法首先包括对电池单体进行预老化S210。接下来，使电池单体经受恒定电流充电S220。此时，从恒定电流充电的开始开始测量电池单体的累积电流量S225。接下来，当电池单体达到目标电压时，使电池单体经受恒定电压充电S230。作为参考，在恒定电流-恒定电压模式的情况下，在恒定电流模式中达到目标电压之后，在恒定电压模式中减小(例如，改变)施加的电流的强度。接下来，确定在恒定电压模式中的电池单体的充电电流是否已经达到预设目标施加电流S240。如果充电电流尚未达到目标施加电流(否)，则重复步骤S240的确定。如果充电电流已经达到目标施加电流(是)，则终止直到达到目标施加电流的累积电流量的测量S250。接下来，确定所测量的累积电流量是否满足预设累积电流量的范围S260。例如，如果所测量的累积电流量小于参考累积电流量的140％，则将电池单体确定为具有正常低电压的电池单体S275，并且如果大于或等于参考充电时间的140％，则将电池单体确定为具有低电压故障的电池单体S285。在此，参考累积电流量的范围例如是基于从具有满足正常条件的绝缘电阻的电池单体获得的累积电流量数据来预先设置的值。另外，可以基于从具有正常绝缘电阻的电池单体和具有低电压故障的电池单体测量的每个累积电流量范围、进一步考虑从具有低电压故障的电池单体获得的充电时间数据，来设置参考累积电流量的范围。参考累积电流量的范围可以取决于电池单体的类型而不同地设置。
然而，图7中的累积电流量示例了恒定电流模式中的累积电流量和恒定电压模式中的累积电流量的组合累积电流量，但是累积电流量可以是恒定电压模式中的累积电流量。在这种情况下，其中开始测量电池单体的累积电流量的步骤S225位于步骤S230和步骤S240之间，使得在达到目标电压之后开始测量从恒定电压充电开始的电池单体的累积电流量。另外，如上所述，当仅以恒定电流模式进行充电时，累积电流量可以是恒定电流充电时段期间的累积电流量。
当比较通过根据图7的方法测量的二次电池单体的良品和不良品之间的累积电流量时，如图8所示，当累积恒定电流模式部分中的电流和恒定电压模式部分中的电流时，可以确认，基于24小时不良品的电池单体比良品的电池单体多消耗的约40％电流。作为参考，图8是通过当在恒定电流-恒定电压模式中充电时在恒定电流模式中以1/200C施加微电流并且在恒定电压模式中在5uA处切断而获得的结果。二次电池单体的良品使用具有正常绝缘电阻的卷芯，而二次电池单体的不良品使用具有Hi-Pot测试缺陷的卷芯。
根据本发明的用于诊断二次电池单体的低电压的方法，通过使用在二次电池的激活过程的预老化步骤中的累积电流量，可以快速而准确地比在典型的OCV跟踪过程中的低电压测试更早地确定二次电池的低电压故障。
接下来，参考图9和图10，将描述根据本发明又一实施例的基于电压下降量来诊断二次电池单体的低电压故障的方法。图9是示出根据本发明的又一实施例的用于诊断二次电池单体的低电压的方法的流程图。图10是比较在对二次电池单体的良品和不良品进行充电之后通过根据图9的方法测量的电压下降量的曲线图。
如图9所示，用于根据本发明的实施例的基于电压下降量来诊断二次电池单体的低电压的方法首先包括对电池单体进行预老化S310。接下来，使电池单体经受恒定电流充电S320。此时，通过在恒定电流模式以1/200C施加微电流来执行充电。接下来，确定充电电压是否已经达到目标电压(例如，2.0V)S340。如果充电电压尚未达到目标电压(否)，则重复步骤S340的确定。如果充电电压已经达到目标电压(是)，则电池单体的自放电开始S350。接下来，确定自放电时间段是否已经达到预设时间段(例如，24小时)S355。如果自放电时间段尚未达到预设时间段(否)，则重复自放电。如果自放电时间段已经达到预设时间段(是)，则测量电池单体的电压S358。接下来，确定测量电压对于目标电压的电压下降量是否满足参考电压下降量S360。例如，如果测量的电压下降量与参考电压下降量之间的差小于0.3V，则将电池单体确定为具有正常低电压的电池单体S375，并且如果该差为0.3V或更大，则将电池单体确定为具有低电压故障的电池单体S385。在此，参考电压下降量的范围例如是基于从具有满足正常条件的绝缘电阻的电池单体获得的电压下降量数据来预先设置的值。另外，可以基于从具有正常绝缘电阻的电池单体和具有低电压故障的电池单体测量的每个电压下降量的范围、进一步考虑从具有低电压故障的电池单体获得的电压下降量数据，来设置参考电压下降量的范围。参考电压下降量的范围可以取决于电池单体的类型而不同地设置。
当比较通过根据图9的方法测量的二次电池单体的良品和不良品之间的电压下降量时，如图10所示，可以看出，不良品的电池单体和良品的电池单体在被充电至2.0V后进行24小时自放电之后的电压变化量表现出约0.3V或更大的差。作为参考，在图10中，二次电池单体的良品使用具有正常绝缘电阻的卷芯，并且二次电池单体的不良品使用具有Hi-Pot测试缺陷的卷芯。根据以上结果，在基于典型的低电压诊断方法在运送充电后执行13天自放电的情况下，可以将低电压故障筛选为0.00xV，即，具有第三位小数点的电压波动单位。然而，在根据本发明的低电压诊断期间，可以在24小时内以0.xV，即具有第一位小数点的电压变化单位筛选低电压故障，使得可以提高确定的准确性。
根据本发明，可以通过使用在激活过程的预老化处理步骤期间相对于电池单体的SOC的电压改变率较大的区域的特性来尽早诊断电池单体的低电压故障。
另外，根据本发明，与通常的7-14天的低电压确定时段相比，可以在大约24小时内确定低电压，从而可以使诊断时间最小化。此外，由于可以尽早进行诊断，可以省略具有低电压故障的电池单体的后续处理，并且可以缩短相对应的诊断时间，并且因此可以将诊断成本降低到最小。另外，通过使用在预老化过程步骤期间相对于电池单体的SOC的电压改变率较大的区域的特性，可以提高诊断精度。
尽管已经参考优选实施例和附图描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于此，并且本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求书定义的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式上的各种改变和细节。
附图标记说明
10：充电单元 20：测量单元
30：控制单元
40：第一存储单元 50：第二存储单元

Claims (19)

1.一种用于诊断二次电池单体的低电压的方法，所述方法包括：
对电池单体进行预老化；
根据预设充电条件对所述电池单体进行充电；
测量用于确定所述电池单体的低电压故障的参数；
将所测量的参数与参考参数进行比较；以及
当所述电池单体被确定为正常时执行化成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数是从开始所述充电时到所述电池单体达到预设电压时的充电时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述充电时间是恒定电流模式中的充电时间，或者恒定电流-恒定电压模式的恒定电流充电间隔中的充电时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数是从开始所述充电时到所述电池单体达到预设电压时累积的累积电流量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述累积电流量是恒定电流模式中的累积电流量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数是从开始所述充电时到所述电池单体达到预设电压和预设电流时累积的累积电流量。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述累积电流量是恒定电流-恒定电压模式中的累积电流量，或者所述恒定电流-恒定电压模式的恒定电流充电间隔中的累积电流量。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数是从所述电池单体已经达到预设电压并且然后开始自放电到预设时间时的所述电池单体的电压下降量。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其中，所述预设电压被设置为相对于SOC的电压改变率大于或等于预设参考值的电压。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考参数取决于所述电池单体的类型而不同地设置。
11.一种用于诊断二次电池单体的低电压的装置，所述装置包括：
充电单元，所述充电单元被配置为在预老化过程之后并且在执行化成过程之前根据预设充电条件对电池单体进行充电；
测量单元，所述测量单元被配置为测量用于确定所述电池单体的低电压故障的参数；以及
控制单元，所述控制单元被配置为将所测量的参数与参考参数进行比较，并基于比较结果确定所述电池单体的所述低电压故障。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述测量单元测量从开始所述充电时到所述电池单体达到预设电压时的充电时间作为所述参数。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述充电时间是恒定电流模式中的充电时间，或者恒定电流-恒定电压模式的恒定电流充电间隔中的充电时间。
14.根据权利要求11所述的装置，其中，所述测量单元测量从开始所述充电时到所述电池单体达到预设电压时累积的累积电流量作为所述参数。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述累积电流量是恒定电流模式中的累积电流量。
16.根据权利要求11所述的装置，其中，所述测量单元测量从开始所述充电时到所述电池单体达到预设电压和预设电流时累积的累积电流量作为所述参数。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述累积电流量是在恒定电流-恒定电压模式中的累积电流量，或者在所述恒定电流-恒定电压模式的恒定电流充电间隔中的累积电流量。
18.根据权利要求11所述的装置，其中，所述测量单元测量从所述电池单体已经达到预设电压并且然后开始自放电到预设时间时的所述电池单体的电压下降量作为所述参数。
19.根据权利要求12至18中的任一项所述的装置，其中，所述预设电压被设置为相对于SOC的电压改变率大于或等于预设参考值的电压。
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