CN113439216A - 蓄电池的健康状态 - Google Patents
蓄电池的健康状态 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113439216A CN113439216A CN201980091585.3A CN201980091585A CN113439216A CN 113439216 A CN113439216 A CN 113439216A CN 201980091585 A CN201980091585 A CN 201980091585A CN 113439216 A CN113439216 A CN 113439216A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- current
- current level
- discharge
- electrochemical cell
- 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
Links
- 230000036541 health Effects 0.000 title description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000012549 training Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 14
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- MZZUATUOLXMCEY-UHFFFAOYSA-N cobalt manganese Chemical compound [Mn].[Co] MZZUATUOLXMCEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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]
- G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
-
- 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]
- G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
-
- 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
-
- 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]
- G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4285—Testing apparatus
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
用于构建快速放电与慢速放电之间的关系表以测量至少一个电化学电池的损耗的方法，所述方法包括测量阶段和老化阶段(300)，所述测量阶段包含训练序列(100)，之后是表征序列(200)。每个序列包括受控条件下的充电‑休息‑放电‑休息，并且使用不同条件重复。测量每次放电的时间。所述老化阶段(300)包括没有中间休息的充电和放电的交替，并且在所述测量阶段的每次重复前进行，以针对多对施加的参数获得真实容量(Cv)。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池领域，更具体地涉及已经应用的电化学电池或蓄能器的诊断。
背景技术
参数已知。实际上，电化学电池的使用参数或历史记录经常是未知的。因此，需要质化和量化电化学电池或一组电池(诸如蓄电池)的性能退化，其先前使用条件是未知的或者不确定的。电化学电池的性能参数之一是称为“健康状态”或SOH的变量。此参数没有单位，通常表示成百分比，并且定义为电池的真实电容量C真实与同一电池的标称电容量C标称的比例。以下的方程表示此参数：
[公式1]
可以通过将电池完全放电以在寄生效应可以忽略不计的足够弱电流下测量其容量来测量电化学电池的健康状态。这种寄生效应在电池的老化期间变化，但是通常对应于将存储的容量转换为非电能并且实现低于标称容量的真实容量的现象。通常，这种测量涉及在弱电流下对蓄电池放电三小时，如诸如ISO标准12405-4:2018的标准所规定。
进行此类型的诊断比拆解蓄电池更省时且成本更低，但时间仍然花费较长，因此较为昂贵。理论上，可以执行其他类型的试验，特别是更快并且在强电流下的试验。然而，由此得到的结果与那些根据大量标准而得到的结果没有可比性。实际上，获得与其他指标没有可比性的指标意义较小甚至毫无意义。创建标准之外的指标违背了标准的目的，即拥有共同的参考系统。因此，创建新指标在原则上并不可取。
本发明改善了这种状况。
发明内容
提供了用于构建快速放电与慢速放电之间的关系表以测量至少一个电化学电池的损耗的方法。所述方法包括测量阶段和老化阶段，测量阶段本身包含训练序列，之后是表征序列。在所述训练序列期间，进行以下操作：
a.在参考电流水平对至少一个电池充电，直到达到预定的充电终止电压；
b.使至少一个电池休息第一持续时间；
c.在所述参考电流水平对至少一个电池放电，直到达到预定的放电终止电压；
d.使至少一个电池休息第二持续时间。
在所述表征序列期间，进行以下操作：
i.在所述参考电流水平对至少一个电池充电，直到达到预定的充电终止电压；
ii.使至少一个电池休息第三持续时间；
iii.在选择的电流水平对至少一个电池放电，直到达到预定的放电终止电压；
iv.使至少一个电池休息第四持续时间。
重迭代所述表征序列至少一次，每次相对于上一次迭代提高所述选择的电流水平的值。
测量每次放电的时间，以在每次放电时推导出电池的真实容量，所述真实容量作为每次放电的强度以及所测量的放电时间的函数。
所述老化阶段包括在所述参考电流水平下没有中间休息的充电和放电的交替。
使用与上一次迭代的参考电流水平不同的参考电流水平重迭代所述测量阶段至少一次，在所述测量阶段的每次迭代之前进行所述老化阶段，以针对多对参数获得真实容量，其中每对参数包含选择的电流水平和参考电流水平。
根据另一方面，提供了一种用于确定电化学电池的损耗状态的方法，包括以下操作：
a.在强电流水平对所述电化学电池放电；
b.测量达到预定的电压所需的时间和电流；
c.将测量的结果与电化学电池的快速放电和慢速放电之间的关系表比较；
d.从比较推导所述至少一个电化学电池在弱电流下的损耗水平。
根据另一方面，提供了一种试验台，其设置成能够将电化学电池或一组电化学电池的电端子连接到所述试验台。所述台包括控制模块和测量模块，所述控制模块能够将选择的电流和电压施加在所述端子之间，所述测量模块能够测量所述端子之间的电流和电压。所述控制模块和所述测量模块设置成一起实现至少一个本文所述的方法。
根据另一方面，提供了一种计算机程序，其包括当由处理器执行程序时用于实现全部或部分本文所述的方法的指令。根据本发明的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有这种程序。
以下段落所公开的特征可以可选地实现。它们可以各自独立地实现或者互相结合在一起实现。
至少一个参考电流水平可以与使所述电化学电池在一小时内完全放电的电流的三分之一相等。
从第一个到最后一个表征序列，所述选择的电流水平的值可以从小于或等于使所述电化学电池在一小时内完全放电的电流的五分之一的弱电流变化到大于或等于使所述电化学电池在一小时内完全放电的电流的五倍的强电流。
休息的持续时间可以小于或等于120分钟。
通过将每次放电的强度与所测量的放电时间相乘或者通过应用以下方程，可以在每次放电中推导出电池的真实容量：
[公式2]
CV＝∫t i(t)×dt
所述强电流水平可以大于使所述电化学电池在一小时内完全放电的电流的三分之一。所述弱电流水平可以小于或等于使所述电化学电池在一小时内完全放电的电流的三分之一。
附图说明
通过阅读下面的详细描述和分析附图，本发明的其他特征、细节和优点将变得显而易见，其中：
图1示出根据本发明的一个实施例的方法的流程图；
图2示出在本发明的一个实施例的实现期间的电压的示例演变；
图3示出电化学电池在各个电流水平的电压随时间的变化的示例；
图4示出电化学电池在各个电流水平的电压-容量关系的示例。
具体实施方式
下面的附图和描述大部分都含有本质上确定的元素。因此，它们不仅有助于更好地理解本发明，而且在适当的情况下也有助于其定义。
在下文中，为了避免不必要的文本复杂化，引用了实现方法所用到的“电池”。然而，读者应理解，“电池”被理解为是指一个孤立的电化学电池或一组组装在一起并形成通常称为蓄电池的多个电化学电池。
在下文中，引用了“电流水平”。在这种情况中，其被理解为限定该电池的充电或放电电流的值。
本文所述的示例中，在用于电动汽车背景的锂离子技术的电池上进行试验。这些电池通常具有2.5V和3.4V之间的电压和大约3V的平均放电水平。该数值示例对应于这种背景。本发明不限于电动汽车领域，或者甚至不限于锂离子技术的电池领域，并且可以调换到其他领域，诸如镍氢电池(NiMH)技术，在适当的情况下改变该示例值的数量级。
现在参考图1，其中示出构建表的方法的一个实施例，参考图2，其表示电池端子上的电压在方法实施期间的部分演变。然后该表可以确保快速放电和慢速放电的对应关系，以测量电化学电池的损耗。通过该表，在理论情况中确定该电池的行为变得可能，其中在该理论情况中，虽然实际上只实施快速放电，电池也进行慢速放电。
该方法包括测量阶段和老化阶段300，该测量阶段本身包含训练序列100，之后是表征序列200。
该训练序列100可以分解成以下操作：
a.在参考电流水平C参考(ref)对至少一个电池充电101；
b.使至少一个电池休息第一持续时间T1；
c.在该参考电流水平C参考对至少一个电池放电103；
d.使至少一个电池休息104第二持续时间T2。
该参考电流或参考电流状态是该电池在对应的操作期间受到的选择的电流值(安培)。在本文所述的示例中，该参考电流被表示成使该电池在一小时内完全放电的电流C的倍数。该电流C是对应于一小时容量放电的标称电流状态。例如，表示为“C/5”的参考电流相当于该标称电流C的五分之一。
图1中显而易见的是，包含操作101、102、103和104的该训练序列100可以在该方法中重迭代。在序列中，该参考电流水平C参考保持恒定。另一方面，此值在该训练序列100的每次迭代中变化。特别是，当该测量阶段重迭代至少一次时，它使用不同于上一次迭代中的参考电流水平的参考电流水平C参考重迭代。例如，该参考电流水平C参考从一次迭代到下一次迭代增加。
在本文所述的示例中，至少一个参考电流水平C参考等于使该电池在一小时内完全放电的电流C的三分之一，即C/3。该参考电流水平C/3对应于在用于电化学电池的至少一些试验标准中强制的电流水平。因此，拥有一个表(其中该参考电流水平C/3是可用的参考电流水平之一)有助于将结果转换为能与根据标准获得的那些值相比较的值，包含通过与本文所述方法的试验不同的试验所获得的值。
在本文所述的示例中，每个休息的持续时间T1和T2小于或等于120分钟，优选地小于或等于60分钟。在图2所示的示例中，休息的第一持续时间T1等于60分钟，而休息的第二持续时间T2等于30分钟。
在本文所述的示例中，实施充电101和放电103操作，直到达到各自的充电终止电压V最大和放电终止电压V最小。换句话说，此处分别的目的是“完全充电”或“完全放电”。当电池端子处的电压达到对应于该电池的标称充电/放电水平的标称值(伏特)时，考虑结束充电/放电。
该表征序列200可以分解成以下操作：
i.在该参考电流水平C参考对至少一个电池充电201；
ii.使至少一个电池休息202第三持续时间T3；
iii.在选择的电流水平Cx对至少一个电池放电203；
iv.使至少一个电池休息204第四持续时间T4。
该参考电流水平C参考与该训练序列100(紧接在该表征序列200之前)的参考电流水平完全相同。
在本文所述的示例中，每个休息的持续时间T3和T4小于或等于120分钟，优选地小于或等于60分钟。在图2所示的示例中，休息的第三持续时间T3等于60分钟，而休息的第四持续时间T4等于30分钟。
该选择的电流Cx是该电池在对应的操作(203)期间受到的选择的电流强度值(安培)。在本文所述的示例中，此处该选择的电流Cx再次被表示成使该电池在一小时内完全放电的电流C的倍数。如可以在图1中看到，包含操作201、202、203和204的该表征序列200可以在该方法中重迭代。该选择的电流水平Cx在该表征序列200的每次迭代中变化。
在本文所述的示例中，从第一个到最后一个表征序列，该选择的电流水平Cx的值从弱电流到强电流增大。例如，该选择的电流水平Cx从小于或等于电流C(使电池在一小时内完全放电)的五分之一C/5的弱电流到大于或等于标称电流C(使电池在一小时内完全放电)的五倍5C的强电流变化。在图2所示的示例中，该选择的电流水平Cx的值依次采用以下值：C/5、C/3、C/2、C、1.5C、2C、2.5C、3C、3.5C、4C和5C。或者，可以实施更高的电流水平。
在本文所述的示例中，进行充电201和放电203操作，直到达到各自的充电终止电压V’最大和放电终止电压V’最小。换句话说，此处分别的目的是“完全充电”或“完全放电”。当电池端子处的电压达到对应于该电池的标称充电/放电水平的标称值(伏特)时，考虑结束充电/放电。随着电流的提高，达到此电压所需的时间自然缩短。图4中可见当放电电流提高时所恢复的容量的损失。在老化的不同阶段对同一电池进行遵照相同协议的实验室试验，以监控随时间的电流影响。
当已经达到该表征序列200的最大迭代次数时，实施该老化阶段300。由于该表征序列200的迭代，通过逐渐增大每次迭代的电流状态，可以在实验上考虑强电流对测量的容量的影响。这也使得可以考虑放电能量而忽略加热(弱电流状态)，并且可以识别强电流值(例如高达5C)，对于该强电流值：
-本质上加速电化学现象(通过分析放电斜率)；
-相对于该研究，忽略由快速放电导致的退化。
换句话说，相比于弱电流的使用，由于使用强电流，该表征序列200使得可以考虑寄生效应。
该老化阶段包括充电和放电的交替。该充电和放电的交替不包含任何中间休息。在该参考电流C参考进行该老化阶段。该参考电流水平C参考的值与前面的表征序列200的参考电流水平完全相同。例如，充放电循环的次数可以在1至5000之间，例如大约200个循环。如其名称所暗示，该老化阶段的目的是，相比于“正常”使用，通过加速电池的损耗来人为地降低该电池的性能，这意味着缩短其寿命，即它的SOH。为实现此效果，可以根据电池的类型改变循环次数。该老化阶段300在该测量阶段100-200的每次迭代之前实施。由此获得该电池的不同老化阶段的测量值。
该老化阶段300使得可以通过实验测量降低SOH的影响，因此获得电池的不同损耗水平的等效测量值。如此一来，该测量阶段100-200和该老化阶段300的结合使得可以在实验上考虑在电池的寿命期间变化的所有寄生机制。
在每个表征序列200期间，特别是在操作203期间，测量每次放电的时间以及该放电期间的电流。这样，可以在每次放电中推导该电池的真实容量Cv(或恢复的容量)，例如通过将每次放电的强度与所测量的放电时间相乘。为多对参数获得真实容量Cv，其中每对参数包含选择的电流水平Cx和参考电流水平C参考。在电流随时间的演变复杂(例如非恒定)的情况中，可以通过随时间的积分来计算该容量，而不是通过简单的乘法。如上，提出使用所恢复的真实容量的值作为比较值。然而，可以获得从该测量值衍生的其他值，并将其作为比较值。例如，所恢复的能量可以形成这种比较量。
从上述方程[公式1]，可以为任意两个状态直接推导出以下的方程，例如在参考电流C参考和选择的电流Cx下：
[公式3]
可以由此推导出：
[公式4]
该比例Cv,参考/Cv,x可以称为“校正因子”。例如，如果选择弱电流作为参考电流值C参考＝C/3、强电流作为选择的电流值Cx＝4C，获得以下方程：
[公式5]
因此，可以理解，通过在强电流(此处是4C)下测量电池的健康状态(SOH)并因此通过快速试验，可以通过应用该校正因子(通过先前参考试验的结果给出其值)来获得健康状态值，其相当于在弱电流(此处是C/3)下利用特别长的试验获得。在申请人实施的示例中，大约15分钟内完成强电流下的放电。因此，容易理解的是，相比于弱电流下对同一电池进行的等效试验，强电流下的持续时间特别短。
因此，在上述方法结束时拥有针对不同对状态的一组校正因子。然后该组因子形成在至少两个不同状态(特别是快速放电与慢速放电)下的放电之间的关系表或转换器，以测量至少一个电化学电池的损耗。该表可以采用二维表的形式，如下所示。当然，读者理解可以以其他形式表示该表或转换数据集，诸如图3和图4所示的那些曲线图的形式。
[表1]
| C<sub>v,参考</sub>/C<sub>v,x</sub> | C<sub>x1</sub> | C<sub>x2</sub> | C<sub>x3</sub> | C<sub>x4</sub> |
| C<sub>参考1</sub> | ||||
| C<sub>参考2</sub> | ||||
| C<sub>参考3</sub> |
图3示出不同放电状态的放电期间(以秒计时)电压(伏特)的演变。图4示出不同放电状态的作为电恢复容量(安培-小时)的函数的电压(伏特)的演变。图3和图4所示的实验结果是为NMC(NMC表示“镍锰钴”)型的锂离子技术的电池获得的。为此示例性电池，图3和图4都形成所获得的表的代表。
上述获得转换表的过程本身可以被视作第一方法，其中该表是该第一方法的结果。使用该表来确定蓄电池的损耗状态可以被视作第二方法。然后该第二方法是确定电化学电池的损耗状态的方法。
该确定电化学电池的损耗状态的方法包括以下操作：
a.在强电流水平(例如4C)对该电化学电池放电；
b.测量达到预定的电压V"最小的时间(例如，考虑忽略的预定终端电压)和电流；
c.将该测量的结果(直接，或在转换为其他量之后，例如已测量的放电时间、所恢复的能量和/或所恢复的容量的形式)与电化学电池的快速放电和慢速放电之间的关系表(例如，根据该第一方法获得的表)比较；
d.从该比较推导该至少一个电化学电池在弱电流(例如C/3)下的损耗水平。
该确定电化学电池的损耗状态的方法可以通过诸如测量台的试验设备来实施。这种测量台设置成能够将电化学电池或一组电化学电池的电端子连接到该测量台。该台包括控制模块，其能够将选择的电流和电压施加在该端子之间；以及测量模块，其能够测量该端子之间的电流和电压。该控制模块和该测量模块设置成一起实现该确定电化学电池的损耗状态的方法。
对于该实现，可以通过该控制模块的控制接口人工控制该台，或可以以至少部分自动的形式控制。在自动控制的情况中，该台可包括非暂时性计算机可读存储介质，其上存储程序，该程序用于实现该确定电化学电池的损耗状态的方法。可以通过能够实施该程序的计算机或至少是计算设备访问该介质。
所提出的创新使得可以显著缩短放电持续时间，以测量电池的剩余容量(例如，从3小时到少于30分钟)。这可应用于形成模块或包的复杂电池组件。因为充分访问该电池或电池组件的电端子，所以复杂并且高成本的拆解操作变得多余。可靠和快速地测量电池的健康状态变得可能。
行业应用
本发明可以特别应用在检查使用过的蓄电池的情形中，诸如在重新使用前检查其状况。通常，诸如汽车等的电动车辆使用具有几百个电池的蓄电池运行，这些蓄电池组装起来为电动机提供充足的动力并且保证可接受的自主性。随着使用(循环老化)或者甚至不使用时(日常老化)，蓄电池性能自然降低。对于电动车辆，例如，老化取决于使用的电池的类型、车辆的使用、气候、车库位置、甚至影响车辆温度的车辆颜色。逐渐的性能损失导致难以管理(难以预测)的自主性的逐渐损失。当自主性变得不可接受时，用新的蓄电池替换旧的。
回收利用旧蓄电池的一个方式是在仍然可以接受降低的性能的地方重新利用旧蓄电池。例如，用过的车辆蓄电池可以用于电网中可用电能的长期储存，例如与不可预测的间歇光伏生产结合。一般而言，这种重新使用是欧盟构建循环经济的目标的一部分。为了这个目的，有必要能够在重新分配前通过最快且最便宜的可用方法检查每个蓄电池的性能。本文所提出的创新有助于这个目的。
本发明不限于上述仅作为示例的方法、试验台、计算机程序和存储介质的示例，而是包括本领域技术人员在寻求保护的背景下所能想到的所有变体。
附图标记列表
-100：训练序列；
-101、102、103、104：训练序列操作；
-200：表征序列；
-201、202、203、204：表征序列操作；
-300：老化阶段；
-C：使电池在一小时内完全放电的电流；
-C标称：标称容量；
-C真实：真实容量；
-C参考：参考电流；
-Cx：选择的电流；
-T1：第一持续时间；
-T2：第二持续时间；
-T3：第三持续时间；和
-T4：第四持续时间。
Claims (10)
1.用于构建快速放电与慢速放电之间的关系表以测量至少一个电化学电池的损耗的方法，
所述方法包括测量阶段和老化阶段(300)，所述测量阶段本身包含训练序列(100)，之后是表征序列(200)；
在所述训练序列(100)期间，进行以下操作：
a.在参考电流水平(C参考)对至少一个电池充电(101)，直到达到预定的充电终止电压(V最大)；
b.使至少一个电池休息(102)第一持续时间(T1)；
c.在所述参考电流水平(C参考)对至少一个电池放电(103)，直到达到预定的放电终止电压(V最小)；
d.使至少一个电池休息(104)第二持续时间(T2)；
在所述表征序列(200)期间，进行以下操作：
i.在所述参考电流水平(C参考)对至少一个电池充电(201)，直到达到预定的充电终止电压(V'最大)；
ii.使至少一个电池休息(202)第三持续时间(T3)；
iii.在选择的电流水平(Cx)对至少一个电池放电(203)，直到达到预定的放电终止电压(V'最小)；
iv.使至少一个电池休息(204)第四持续时间(T4)；
重迭代所述表征序列(200)至少一次，每次相对于上一次迭代提高所述选择的电流水平(Cx)的值；
测量每次放电的时间，以在每次放电时推导出电池的真实容量(Cv)，所述真实容量作为每次放电的强度以及所测量的放电时间的函数；
所述老化阶段(300)包括在所述参考电流水平(C参考)下没有中间休息的充电和放电的交替；
使用与上一次迭代的参考电流水平不同的参考电流水平(C参考)重迭代所述测量阶段至少一次，在所述测量阶段的每次迭代之前进行所述老化阶段(300)，以针对多对参数获得真实容量(Cv)，每对参数包含选择的电流水平(Cx)和参考电流水平(C参考)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个参考电流水平(C参考)等于使所述电化学电池在一小时内完全放电的电流(C)的三分之一(C/3)。
3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，从第一个表征序列(200)到最后一个表征序列，所述选择的电流水平(Cx)的值从小于或等于使所述电化学电池完全放电的电流(C)的五分之一(C/5)的弱电流变化到大于或等于使所述电化学电池完全放电的电流(C)的五倍(5C)的强电流。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，休息的持续时间(T1、T2、T3、T4)小于或等于120分钟。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，通过将每次放电的强度与所测量的放电时间相乘或者通过应用以下方程，在每次放电时推导出电池的真实容量(Cv)：
[公式2]
CV＝∫ti(t)×dt
6.确定电化学电池的损耗状态的方法，其包括以下操作：
a.在强电流水平对所述电化学电池放电；
b.测量达到预定的电压(V"最小)的时间和电流；
c.将测量的结果与电化学电池的快速放电和慢速放电之间的关系表比较；
d.从比较推导所述至少一个电化学电池在弱电流下的损耗水平。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述强电流水平大于使电池在一小时内完全放电的电流(C)的三分之一(C/3)，并且其中，弱电流水平小于或等于使电池在一小时内完全放电的电流(C)的三分之一(C/3)。
8.试验台，其设置成能够将电化学电池或一组电化学电池的电端子连接到所述试验台，所述台包括控制模块和测量模块，所述控制模块能够将选择的电流和电压施加在所述端子之间，所述测量模块能够测量所述端子之间的电流和电压，所述控制模块和所述测量模块设置成一起实现至少一个根据前述权利要求中的一项所述的方法。
9.计算机程序，其包括当由处理器执行程序时用于实现根据权利要求1至7中的一项所述的方法的指令。
10.非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有程序，当由处理器执行程序时，所述程序用于实现根据权利要求1至7中的一项所述的方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1873046A FR3090114B1 (fr) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | Santé d’une batterie |
| FR1873046 | 2018-12-17 | ||
| PCT/EP2019/084262 WO2020126623A1 (fr) | 2018-12-17 | 2019-12-09 | Sante d'une batterie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113439216A true CN113439216A (zh) | 2021-09-24 |
| CN113439216B CN113439216B (zh) | 2024-08-02 |
Family
ID=67001873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201980091585.3A Active CN113439216B (zh) | 2018-12-17 | 2019-12-09 | 蓄电池的健康状态 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11874333B2 (zh) |
| EP (1) | EP3899561B1 (zh) |
| CN (1) | CN113439216B (zh) |
| CA (1) | CA3123650C (zh) |
| FR (1) | FR3090114B1 (zh) |
| WO (1) | WO2020126623A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114966452A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-08-30 | 华为电动技术有限公司 | 一种电池状态确定方法及相关装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3125922B1 (fr) * | 2021-07-28 | 2023-07-28 | Grenoble Inp Inst Polytechnique De Grenoble | Procédé de diagnostic d’une batterie et procédé de contrôle associé |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101034141A (zh) * | 2000-05-23 | 2007-09-12 | 佳能株式会社 | 检测可再充电电池内部状态的方法、装置和带有该装置的设备 |
| CN102472798A (zh) * | 2009-07-28 | 2012-05-23 | 法国原子能及替代能源委员会 | 用于表征电池的方法 |
| CN103208809A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-07-17 | 华北电力大学 | 需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法 |
| CN103238264A (zh) * | 2010-09-21 | 2013-08-07 | 普罗特拉公司 | 具有不同储能配置的等效快速充电系统及方法 |
| CN104937764A (zh) * | 2012-11-29 | 2015-09-23 | 法国电力公司 | 用于使用受限电势对锌空气电池进行充电的方法 |
| US20160322675A1 (en) * | 2013-12-18 | 2016-11-03 | Bluelife Battery S.L. | Method for Regenerating NIMH Batteries |
| CN106461732A (zh) * | 2014-04-16 | 2017-02-22 | 雷诺两合公司 | 用于估计电池的健康状态的方法 |
| WO2017050944A1 (fr) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede et dispositif de determination d'un indicateur d'etat de sante d'une batterie lithium |
| CN107015156A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-08-04 | 上海工程技术大学 | 一种电池健康状态检测方法及装置 |
| CN107329094A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-11-07 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 动力电池健康状态估算方法及装置 |
| CN108604713A (zh) * | 2016-01-29 | 2018-09-28 | 罗伯特·博世有限公司 | 二次电池组管理系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58140969A (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 鉛蓄電池用電極の製造法 |
| US6892148B2 (en) * | 2002-12-29 | 2005-05-10 | Texas Instruments Incorporated | Circuit and method for measurement of battery capacity fade |
| ITRM20120643A1 (it) * | 2012-12-18 | 2014-06-19 | Calbatt S R L | Metodo per la caratterizzazione di accumulatori. |
| FR3015046B1 (fr) * | 2013-12-12 | 2016-12-09 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'estimation de l'etat de sante d'une batterie |
| FR3018608B1 (fr) * | 2014-03-17 | 2017-11-24 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'estimation de l'etat de sante d'une cellule de batterie |
| FR3051981B1 (fr) * | 2016-05-27 | 2022-12-09 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif d'evaluation d'un indicateur d'etat de sante d'une cellule d'une batterie lithium |
| US10132867B1 (en) * | 2017-05-15 | 2018-11-20 | Semiconductor Components Industries, Llc | Methods and apparatus for measuring battery characteristics |
-
2018
- 2018-12-17 FR FR1873046A patent/FR3090114B1/fr active Active
-
2019
- 2019-12-09 WO PCT/EP2019/084262 patent/WO2020126623A1/fr unknown
- 2019-12-09 CN CN201980091585.3A patent/CN113439216B/zh active Active
- 2019-12-09 EP EP19816329.7A patent/EP3899561B1/fr active Active
- 2019-12-09 CA CA3123650A patent/CA3123650C/fr active Active
- 2019-12-09 US US17/414,718 patent/US11874333B2/en active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101034141A (zh) * | 2000-05-23 | 2007-09-12 | 佳能株式会社 | 检测可再充电电池内部状态的方法、装置和带有该装置的设备 |
| CN102472798A (zh) * | 2009-07-28 | 2012-05-23 | 法国原子能及替代能源委员会 | 用于表征电池的方法 |
| CN103238264A (zh) * | 2010-09-21 | 2013-08-07 | 普罗特拉公司 | 具有不同储能配置的等效快速充电系统及方法 |
| CN104937764A (zh) * | 2012-11-29 | 2015-09-23 | 法国电力公司 | 用于使用受限电势对锌空气电池进行充电的方法 |
| CN103208809A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-07-17 | 华北电力大学 | 需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法 |
| US20160322675A1 (en) * | 2013-12-18 | 2016-11-03 | Bluelife Battery S.L. | Method for Regenerating NIMH Batteries |
| CN106461732A (zh) * | 2014-04-16 | 2017-02-22 | 雷诺两合公司 | 用于估计电池的健康状态的方法 |
| WO2017050944A1 (fr) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede et dispositif de determination d'un indicateur d'etat de sante d'une batterie lithium |
| CN108604713A (zh) * | 2016-01-29 | 2018-09-28 | 罗伯特·博世有限公司 | 二次电池组管理系统 |
| CN107015156A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-08-04 | 上海工程技术大学 | 一种电池健康状态检测方法及装置 |
| CN107329094A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-11-07 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 动力电池健康状态估算方法及装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114966452A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-08-30 | 华为电动技术有限公司 | 一种电池状态确定方法及相关装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3899561B1 (fr) | 2024-02-14 |
| US20220065942A1 (en) | 2022-03-03 |
| EP3899561C0 (fr) | 2024-02-14 |
| US11874333B2 (en) | 2024-01-16 |
| CN113439216B (zh) | 2024-08-02 |
| CA3123650C (fr) | 2023-10-24 |
| CA3123650A1 (fr) | 2020-06-25 |
| FR3090114A1 (fr) | 2020-06-19 |
| FR3090114B1 (fr) | 2020-12-25 |
| EP3899561A1 (fr) | 2021-10-27 |
| WO2020126623A1 (fr) | 2020-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101846690B1 (ko) | Ｗｌｓ 기반 ｓｏｈ 추정 시스템 및 방법 | |
| CN108254696B (zh) | 电池的健康状态评估方法及系统 | |
| CN110011374B (zh) | 一种电池充放电电流的控制方法、系统及终端设备 | |
| CN110221222B (zh) | 电池安全截止电压预测方法、装置及电池管理系统 | |
| CN110146816B (zh) | 电池剩余充电时间的确定方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN107533105B (zh) | 锂离子电池荷电状态估算方法和装置 | |
| JP4767558B2 (ja) | 電源装置用状態検知装置，電源装置及び電源装置に用いられる初期特性抽出装置 | |
| EP3287801A1 (en) | Method for predicting battery charge limit, and method and apparatus for rapidly charging battery using same | |
| CN111929596A (zh) | 获取电池容量的方法、装置、存储介质和电子设备 | |
| CN107942261B (zh) | 电池荷电状态的估计方法及系统 | |
| CN108072845A (zh) | 基于不完整充电电压曲线的锂电池容量估计方法 | |
| EP2711727A2 (en) | Battery condition estimation device and method of generating open circuit voltage characteristic | |
| JP2023523370A (ja) | リチウムメッキを検出するための方法及び装置、並びに分極比率を取得するための方法及び装置 | |
| EP2568567A2 (en) | Electric storage device management apparatus | |
| US20230112978A1 (en) | Method and apparatus for calculating cell state, and storage medium | |
| CN104833917B (zh) | 用于锂蓄电池中荷电状态实时估算的标称电池电阻的确定 | |
| CN113439216B (zh) | 蓄电池的健康状态 | |
| CN110806540B (zh) | 电芯测试数据处理方法、装置、系统和存储介质 | |
| CN110729797A (zh) | 车辆及其电池组均衡的控制方法、装置和系统 | |
| CN110573370A (zh) | 用于诊断电池劣化的装置和方法 | |
| Wu et al. | State-of-charge and state-of-health estimating method for lithium-ion batteries | |
| CN109444750A (zh) | 一种铅酸蓄电池容量预估方法 | |
| JP5817157B2 (ja) | 二次電池の状態判定方法、二次電池システム | |
| CN104965177A (zh) | 电池电芯的电荷状态的估计和再调整的方法 | |
| Ceraolo et al. | Experimental analysis of LFP lithium cells aging |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |