CN113853706A - 使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备和方法。根据本发明的充电控制方法包括以下步骤：每当脉冲电流流过所述二次电池时，确定所述二次电池的充电状态；根据在各脉冲电流时段中预设的初始时间期间测得的电压变化量来确定电化学反应电阻，并用在除了所述初始时间之外的其余时间期间测得的电压变化量来确定锂离子扩散电阻；将劣化诊断电阻比率与预设的参考劣化诊断电阻比率进行比较来确定劣化偏置电极，所述劣化诊断电阻比率为所述锂离子扩散电阻与所述电化学反应电阻相比的相对比率；以及根据所述劣化偏置电极的类型调整下一个充电/放电循环的操作条件。

Description

使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于控制二次电池操作的设备和方法，并且更具体地，涉及可以根据二次电池的正极和负极之中的劣化程度相对大的电极来自适应地调整充电/放电操作条件的用于控制二次电池操作的设备和方法。
本申请要求于2019年12月11日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2019-0164888的优先权，该韩国专利申请的公开内容以引用方式并入本文中。
背景技术
二次电池的应用领域不仅逐渐扩大到诸如蜂窝电话、笔记本计算机、智能手机和智能平板这样的移动装置，而且扩大到电动汽车(EV、HEV、PHEV)、大容量储能系统(ESS)等。
二次电池的劣化程度随着充电/放电循环的增加而增加。可以基于二次电池的电阻的增加或容量的减小来计算劣化程度。
考虑到二次电池的电阻或容量，劣化程度以数值形式被表示为称为SOH(健康状态)的参数。
例如，当处于BOL(寿命开始)状态的二次电池的电阻被定义为RBOL并且处于MOL(寿命中期)状态(即，处于充电/放电循环增加的当前状态)的二次电池的电阻被定义为RMOL，使用电阻的SOH可以被表示为RBOL/RMOL。
另外，当处于BOL(寿命开始)状态的二次电池的容量被定义为CBOL并且处于MOL(寿命中期)状态(即，处于充电/放电循环增加的当前状态)的二次电池的容量被定义为CMOL，使用容量的SOH可以被定义为CMOL/CBOL。
二次电池可能由于工作离子(锂二次电池的情况下为锂离子)的不可逆损失而劣化，造成电化学反应、活性材料的结构受损、工作离子的沉淀、电解液的副反应增加等。
二次电池的劣化程度对应于正极劣化程度和负极劣化程度的量化和。在处于BOL状态或充电/放电循环少的二次电池的情况下，正极和负极具有几乎相同的劣化程度。然而，在处于MOL状态的二次电池中，正极和负极的劣化程度表现出相对偏差。这是因为，正极和负极的劣化机制根据涂覆在集流器上的活性材料的类型而不同。
通常，根据二次电池的劣化程度自适应地调整二次电池的充电/放电操作条件。例如，如果劣化程度增加，则充电截止电压降低或者针对各SOC(充电状态)设置的充电C率降低。
然而，充电/放电操作条件的控制点需要根据正极和负极之中劣化程度相对增加较大的电极的类型而改变。
例如，如果正极比负极劣化更多，则在靠近充电段末端，正极活性材料的结构损坏加速，因此充电控制应该侧重于在充电段末端降低充电截止电压和降低充电C率。
此外，如果负极比正极劣化更多，则更重要的是防止在负极表面上产生的工作离子沉淀，而非使负极活性材料的结构受损。因此，在预计有工作离子沉淀的充电段中，充电控制应该侧重于调整开始充电之前的休息时间并降低充电电流的C率。
然而，在现有技术中，没有根据劣化程度相对大的电极的类型自适应地控制充电/放电操作条件的技术替代方案。
发明内容
技术问题
本公开被设计为解决相关技术的问题，因此本公开涉及提供可以识别处于MOL状态的二次电池的正极和负极之中劣化程度相对大的电极的类型并在考虑到对应电极的电化学特性的情况下自适应地控制充电/放电操作条件的、用于控制二次电池操作的设备和方法。
技术方案
在本公开的一方面，提供了一种用于使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备，该设备包括：传感器单元，该传感器单元被配置为测量包括所述二次电池的电压、电流和温度的操作特征值；以及控制单元，该控制单元可操作地联接到所述传感器单元。
优选地，所述控制单元可以被配置为：从所述传感器单元接收所述操作特征值；每当在预设的劣化诊断SOC段中脉冲电流流过所述二次电池时，使用所述操作特征值确定所述二次电池的SOC(充电状态)；根据在各脉冲电流段中的预设初始时间期间测得的电压变化量来确定电化学反应电阻，并根据在除了所述初始时间之外的其余时间期间测得的电压变化量来确定锂离子扩散电阻；通过将劣化诊断电阻比率(即，所述锂离子扩散电阻与所述电化学反应电阻相比的相对比率)与预设的参考劣化诊断电阻比率进行比较来确定劣化程度相对大的劣化偏置电极；以及根据所述劣化偏置电极的类型自适应地调整下一个充电/放电循环的操作条件。
在示例中，所述脉冲电流段的所述预设初始时间可以为0.1毫秒至1秒。
根据实施方式，负极的根据所述二次电池的SOC的OCV分布(OCV profile)可以具有平坦段，并且所述劣化诊断SOC段可以对应于所述平坦段。
在这种情况下，所述控制单元可以被配置为：当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值大于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定正极为所述劣化偏置电极，并且当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值小于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定所述负极为所述劣化偏置电极。
作为替代方案，所述控制单元可以被配置为：当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率大于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于阈值时，确定正极为所述劣化偏置电极，并且当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率小于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于所述阈值时，确定所述负极为所述劣化偏置电极。
根据另一实施方式，正极的根据所述二次电池的SOC的OCV分布可以具有平坦段，并且所述劣化诊断SOC段可以对应于所述平坦段。
在这种情况下，所述控制单元可以被配置为：当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值大于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定负极为所述劣化偏置电极，并且当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值小于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定所述正极为所述劣化偏置电极。
作为替代方案，所述控制单元可以被配置为：当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率大于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于阈值时，确定负极为所述劣化偏置电极，并且当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率小于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于所述阈值时，确定所述正极为所述劣化偏置电极。
优选地，当所述劣化偏置电极为正极时，所述控制单元可以被配置为根据针对各SOC确定的所述劣化诊断电阻比率的平均值与针对各SOC预设的所述参考劣化诊断电阻比率的平均值之间的偏差，调整从充电截止电压、放电截止电压、所述脉冲电流的休息段和所述脉冲电流的C率中选择的至少一个操作条件。
优选地，当所述劣化偏置电极为负极时，所述控制单元可以被配置为根据针对各SOC确定的所述劣化诊断电阻比率的平均值与针对各SOC预设的所述参考劣化诊断电阻比率的平均值之间的偏差，调整从所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述脉冲电流的休息段和所述脉冲电流的C率中选择的至少一个操作条件。
在本公开的另一方面，还提供了一种包括如上所述的用于使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备的电池管理系统或电驱动机构。
在本公开的另一方面，还提供了一种用于使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的方法，该方法包括以下步骤：(a)测量包括所述二次电池的电压、电流和温度的操作特征值；(b)每当在预设的劣化诊断SOC段中脉冲电流流过所述二次电池时，使用所述操作特征值确定所述二次电池的SOC；(c)根据在各脉冲电流段中预设的初始时间期间测得的电压变化量来确定电化学反应电阻，并根据在除了所述初始时间之外的其余时间期间测得的电压变化量来确定锂离子扩散电阻；(d)通过将劣化诊断电阻比率(即，所述锂离子扩散电阻与所述电化学反应电阻相比的相对比率)与预设的参考劣化诊断电阻比率进行比较来确定劣化程度相对大的劣化偏置电极；以及(e)根据所述劣化偏置电极的类型自适应地调整下一个充电/放电循环的操作条件。
有益效果
根据本公开，可以识别处于MOL状态的二次电池的正极和负极之中劣化程度相对大的电极的类型并在考虑到对应电极的电化学特性的情况下自适应地控制充电/放电操作条件。
因此，与在考虑到整个二次电池的劣化程度的情况下调整充电/放电操作条件的现有技术相比，可以安全地控制处于MOL状态的二次电池的操作。
另外，由于通过侧重于劣化程度相对大的电极来自适应地控制充电/放电操作条件，因此可以降低二次电池的劣化程度增加率，使得尽可能长地延长二次电池的寿命。
附图说明
附图例示了本公开的优选实施方式，并与以上公开内容一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开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使用电极的相对劣化程度来控制二次电池操作的设备的框图。
图2是示出包含锂过渡金属氧化物LiaNixCoyMnzO2作为正极中的活性材料并包含石墨作为负极中的活性材料的锂二次电池的电芯OCV分布、正电极(正极)OCV分布和负电极(负极)OCV分布的曲线图。
图3是示出根据本公开的实施方式的在劣化诊断SOC段中对二次电池进行充电的同时流过二次电池的脉冲电流的示例的曲线图。
图4是具体例示根据本公开的实施方式的使用电极的相对劣化程度来控制二次电池操作的方法的流程图。
图5是具体例示根据本公开的实施方式的调整二次电池的充电操作条件的处理的流程图。
图6是根据OCV绘制在劣化诊断SOC段中对处于BOL状态的锂二次电池进行充电的同时计算出的电化学反应电阻Rt1,k和锂离子扩散电阻Rt2,k的曲线图。
图7是制备处于MOL1状态的锂二次电池和处于MOL2状态的锂二次电池并接着根据OCV绘制在SOC为67％至97％的劣化诊断SOC段中充电脉冲电流流过各锂二次电池的同时计算出的电化学反应电阻Rt1,k和锂离子扩散电阻Rt2,k的曲线图。
图8是将处于MOL1状态的锂二次电池的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k、处于MOL2状态的锂二次电池的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k和处于BOL状态的锂二次电池的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer一起绘制的曲线图。
图9是示出根据本公开的实施方式的包括用于控制二次电池操作的设备的电池管理系统的框图。
图10是示出根据本公开的实施方式的包括用于控制二次电池操作的设备的电驱动机构的框图。
具体实施方式
下文中，将参考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，在说明书和所附权利要求中使用的术语不应该被理解为限于一般含义和字典含义，而是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，本文中提出的描述仅仅是用于只例示目的的优选示例，而不旨在限制本公开的范围，所以应该理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以得到其它等同形式和修改形式。
另外，在本公开中，如果认为对相关已知配置或功能的详细描述会使本公开的主题模糊，则将省略详细描述。
除非上下文另外清楚地指示，否则应该理解，术语“包括”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，本文中使用的诸如“处理器”或“控制单元”这样的术语是指执行至少一个功能或操作的处理电芯，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。
在本说明书中，二次电池包括负极端子和正极端子，并可以是指可以物理分离的一个独立电芯。
例如，袋型锂二次电池可以被视为二次电池。另外，二次电池可以是指串联和/或并联连接的电芯的组件。例如，多个锂二次电池以适于设计容量的方式串联和/或并联连接的模块或电池组可以被视为二次电池。
图1是示出根据本公开的实施方式的使用电极的相对劣化程度来控制二次电池操作的设备的框图。
参照图1，根据本公开的实施方式的用于使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备10联接到二次电池20，以识别处于MOL状态的二次电池20的正极和负极之中劣化程度相对大的电极的类型，并根据所识别的电极类型自适应地控制充电/放电操作条件。
根据本公开的用于控制二次电池操作的设备10包括：传感器单元30，其用于测量在二次电池20正被充电或放电时二次电池的操作特征值；控制单元40，其用于识别二次电池20的正极和负极之中劣化程度相对大的劣化偏置电极，并根据劣化偏置电极的类型自适应地控制二次电池20的充电/放电操作条件；以及存储单元60，其用于存储二次电池20的操作特征值、执行控制逻辑所必需的程序、在执行控制逻辑时推导出的数据、预定义参数等。
优选地，传感器单元30包括电压测量单元30a、电流测量单元30b和温度测量单元30c，并在二次电池20正在操作时在控制单元40的控制下测量二次电池20的电压、电流和温度。
电压测量单元30a根据控制单元40的请求周期性地测量二次电池20的正极与负极之间的电压，并将所测得的电压值输出到控制单元40。然后，控制单元40接收所测得的电压值并将其记录在存储单元60中。
电压测量单元30a可以包括用于充入并保持二次电池20的电压的浮动电容器(floating capacitor)、用于测量充入并保持在浮动电容器中的二次电池20的电压的电压感测电路等，但本公开不限于此。
当二次电池20包括串联连接的多个电芯时，电压测量单元30a的设计可以改变为同时或不同时地测量多个电芯的端子电压。由于用于测量用于多个电芯的电压的技术在本领域中是众所周知的，因此这里将不对其进行详细描述。
电流测量单元30b根据控制单元40的请求周期性地测量流过二次电池20的电流，并将所测得的电流值输出到控制单元40。流过二次电池20的电流是充电电流或放电电流。
电流测量单元30b测量当电流流过二次电池20时施加到感测电阻器R的两端的电压，并将其输出到控制单元40。感测电阻器R的两端处的电压对应于所测得的电流值。控制单元40可以使用欧姆定律(V＝IR)将感测电阻器R的两端处的电压值转换为所测得的电流值。电流测量单元30b可以被诸如霍尔传感器这样的其它已知电流传感器替换。
温度测量单元30c根据控制单元40的请求周期性地测量二次电池20的温度，并将所测得的温度值输出到控制单元40。
温度测量单元30c可以是诸如热电偶这样的本领域中已知的温度传感器，但本公开不限于此。
根据实施方式，用于控制二次电池操作的设备10可以操作性联接到充电单元C。充电单元C根据控制单元40的请求根据预设的充电协议向二次电池20施加充电电流。
优选地，充电电流是恒定电流或脉冲电流。脉冲电流是向二次电池20施加DC电流的充电段和不向二次电池20施加DC电流的休息段被重复的充电电流。
充电单元C可以根据安装有二次电池20的装置而变化。
例如，如果二次电池20被安装在电动车辆上，则充电单元C可以是用于电动车辆的充电站。
作为另一示例，如果二次电池20被安装在电动车辆或混合电动车辆上，则充电单元C可以是在车辆减速过程期间提供充电电力的再生充电单元。
作为又一示例，如果二次电池20被安装到诸如智能手机或膝上型计算机这样的移动终端，则充电单元C可以是设置在对应终端中的充电电路。
优选地，充电单元C可以与根据控制单元40的请求调整施加到二次电池20的充电电流的控制系统(未示出)联接。
负载L是从二次电池20接收放电电流的元件。负载L可以是联接到电动车辆的马达的逆变器、电联接到电动车辆的电子部件的DC/DC转换器、用于向移动终端的电路供应电力的电力转换电路等。然而，本公开不限于此。
优选地，放电电流是恒定电流或脉冲电流。脉冲电流是向负载L施加DC电流的放电段和不向负载L施加DC电流的休息段被重复的放电电流。
控制单元40可以可操作地电联接到充电单元C。另外，控制单元40可以通过在二次电池20被充电时控制充电单元C而自适应地改变诸如供应到二次电池20的充电电流的类型(脉冲电流或恒定电流)、充电电流的C率、占空比和持续时间这样的充电操作条件。
控制单元40还可操作地电联接到负载L。在这种情况下，控制单元40可以控制二次电池20的放电，以向负载L施加放电电流。管理负载L的控制的负载管理系统(未示出)可以从控制单元40接收与可用放电输出有关的信息，并将负载L所消耗的功率控制在可用放电输出的范围内。
另外，控制单元40可以通过在二次电池20放电时控制负载管理系统(未示出)来自适应地改变诸如从二次电池20供应到负载L的放电电流(脉冲电流或恒定电流)的类型、放电电流的C率、占空比和持续时间这样的放电操作条件。
控制单元40可以通过通信线路与充电单元C的控制系统和负载管理系统连接，并可以借助通信与充电单元C的控制系统和负载管理系统交换控制二次电池20的充电和放电所需的命令消息。
控制单元40可以计算在二次电池20正被充电或放电时在劣化诊断SOC段中二次电池20的电化学反应电阻和锂离子扩散电阻，并在考虑锂离子扩散电阻与电化学反应电阻的相对比率的情况下，确定二次电池20的电极之中劣化程度相对大的电极。
下文中，用Rt1表示电化学反应电阻，并且用Rt2表示锂离子扩散电阻。另外，在表示多个电化学反应电阻时使用Rt1,k，并且在表示多个锂离子扩散电阻时使用Rt2,k。这里，k是自然数1至n。
劣化诊断SOC段是指预先设置的用于在二次电池20充电或放电时识别二次电池20的正极和负极之中劣化程度相对大的电极的类型的SOC段。
在本公开中，劣化程度相对大的电极被称为劣化偏置电极，并且劣化偏置电极可以为正极和负极之中的任一个。
优选地，负极或正极的根据二次电池20的SOC的OCV分布具有平坦段，并且劣化诊断SOC段对应于OCV分布的平坦段。
优选地，二次电池是锂二次电池。另外，正极可以包含Li1+aNixCoyMnzO2(0≤a≤0.2,0≤x,y,z≤1)作为活性材料，并且负极可以包含石墨、LTO(LiTiO2)或LFP(LiFePO4)作为活性材料。然而，本公开不受正极活性材料和负极活性材料的类型限制。
图2是示出包含锂过渡金属氧化物LiaNixCoyMnzO2作为正极中的活性材料并包含石墨作为负极中的活性材料的锂二次电池的电芯OCV分布、正极OCV分布和负极OCV分布的曲线图。点划线分布表示OCV分布，并且实线分布表示电阻分布。
在实施方式中，锂二次电池是袋型锂聚合物电芯，并且操作电压范围为3.0V至4.2V。锂二次电池的电解液包括溶剂和锂盐。溶剂包含重量比为3:7的EC(碳酸乙烯酯)和EMC(碳酸甲乙酯)。锂盐为浓度为1摩尔的LiPF6。
图2中示出的电芯OCV分布是基于通过对处于BOL状态的锂二次电池进行完全充电实验而获得的针对各SOC的OCV数据来创建的。
另外，当使用插入锂二次电池中的参考电极测量电芯OCV分布时，同时测量正极OCV分布和负极OCV分布。
参照图2，正极OCV分布具有OCV随着锂二次电池的SOC增大而增大的图案，并且负极OCV分布具有随着锂二次电池的SOC增大OCV减小时在SOC为67％至97％时OCV保持恒定的平坦段。
因此，对于根据实施方式的锂二次电池，67％至97％的SOC段中的平坦段可以被预先设置为劣化诊断SOC段。
在本公开中，由于劣化诊断SOC段根据正极和负极中包含的活性材料的类型而改变，因此对于本领域的技术人员显而易见的是，劣化诊断SOC段不限于实施方式中建议的数值范围。
根据本公开，电化学反应电阻Rt1是指在通过在活性材料颗粒的表面上引起电化学反应而将锂离子插入活性材料中的过程中涉及的电气电阻。
另外，锂离子扩散电阻Rt2是指在锂离子在通过电化学反应插入到活性材料颗粒中之后扩散到活性材料颗粒中的过程中涉及的电气电阻。
作为参考，当二次电池20被充电时，插入有锂离子的活性材料颗粒为负极活性材料，而当二次电池20放电时，插入有锂离子的活性材料颗粒为正极活性材料。
可以如下地确定电化学反应电阻Rt1。在锂离子的电化学反应所需的电化学反应时间期间允许脉冲电流流过二次电池20之后，根据脉冲电流的流动来测量二次电池20的电压变化量，并且可以根据使用欧姆定律测得的电压变化量和脉冲电流大小来确定电化学反应电阻Rt1。
另外，可以如下地确定锂离子扩散电阻Rt2。在在电化学反应之后锂离子可以插入到活性材料颗粒中然后在活性材料颗粒内部扩散的时间内允许脉冲电流流过二次电池20之后，根据流动脉冲电流测量二次电池20的电压变化量，可以根据使用欧姆定律测得的电压变化量和脉冲电流大小来确定锂离子扩散电阻Rt2。
图3是示出根据本公开的实施方式的在劣化诊断SOC段中在对二次电池进行充电时施加到二次电池20的脉冲电流的示例的曲线图。
参照图3，如果持续时间为△t的充电脉冲电流被施加到二次电池20，则在初始短时间t1期间，在负极活性材料的表面上发生锂离子的电化学反应，然后在其余时间t2期间，锂离子在负极活性材料内部扩散。
下文中，充电脉冲电流的各段当中的发生电化学反应的时间段被定义为电化学反应段t1，并且出现锂离子扩散的时间段被定义为锂离子扩散段t2。
优选地，锂离子扩散段t2的持续时间比电化学反应段t1的持续时间长。
在示例中，当二次电池20中包含的正极活性材料和负极活性材料分别为LiaNixCoyMnzO2和石墨并且充电脉冲的大小Ipulse为0.5C率时，电化学反应段t1可以从0秒至0.1秒，并且锂离子扩散段t2可以从0.1秒至10秒。也就是说，电化学反应段t1的持续时间可以为0.1秒，并且锂离子扩散段t2的持续时间可以为9.9秒。
另外，显而易见的是，电化学反应段的持续时间t1和锂离子扩散段的持续时间t2可以根据锂离子的反应机制和活性材料颗粒的直径而变化。
优选地，可以通过实验预先设置电化学反应段t1的持续时间和锂离子扩散段t2的持续时间，并可以将其预先存储在存储单元60中。
控制单元40可以通过在二次电池20的SOC经过预设劣化诊断SOC段时控制充电单元C来将具有持续时间△t和DC电流大小Ipulse的充电脉冲电流周期性施加到二次电池20，以便确定在二次电池20被充电时劣化偏置电极的类型。
充电脉冲电流可以在正以恒流模式对二次电池20充电时与恒流一起施加到二次电池20，或者可以在停止恒流充电的状态下施加到二次电池20。
控制单元40还可以在施加各充电脉冲电流时周期性地从传感器单元30接收二次电池20的操作特征值，并将其记录在存储单元60中，并参考操作特征值计算在电化学反应段t1中产生的第一电压变化量△V1,k和在锂离子扩散段t2中产生的第二电压变化量△V2,k，并分别使用欧姆定律计算电化学反应电阻Rt1,k(△V1,k/Ipulse)和锂离子扩散电阻Rt2,k(△V2,k/Ipulse)。
这里，k是充电脉冲电流的序列指数。因此，当施加第k+1充电脉冲电流时，电化学反应电阻Rt1,k+1和锂离子扩散电阻Rt2,k+1分别为△V1,k+1/Ipulse和△V2,k+1/Ipulse。另外，当施加第k+2充电脉冲电流时，电化学反应电阻Rt1,k+2和锂离子扩散电阻Rt2,k+2分别为△V1,k+2/Ipulse和△V2,k+2/Ipulse。另外，当施加第n充电脉冲电流时，电化学反应电阻Rt1,n和锂离子扩散电阻Rt2,n分别为△V1,n/Ipulse和△V2,n/Ipulse。
每当在由充电单元C在劣化诊断SOC段中对二次电池20进行充电时向二次电池20施加各充电脉冲电流时，控制单元40还可以从传感器单元30接收操作特征值，并将其记录在存储单元60中，并参考操作特征值确定二次电池20的SOC(SOCk)。
这里，k是充电脉冲电流的序列指数，并且SOCK表示在第k充电脉冲电流被施加到二次电池20之后计算出的二次坚持20的SOC。
作为示例，每当向二次电池20施加充电脉冲电流时，控制单元40可以通过对随时间推移所测得的二次电池20的电流值Ipulse进行计数来计算SOC变化量(Ipulse*△t/Q)，并通过将SOC变化量(Ipulse*△t/Qcell)加上前一SOC(SOCk-1)来确定SOC(SOCk)。
这里，Ipulse是充电脉冲电流的大小，△t是充电脉冲中的充电段持续时间，并且Qcell是二次电池20的充电容量。
作为另一示例，每当在劣化诊断SOC段中对二次电池20进行充电的同时施加各充电脉冲电流时，控制单元40可以使用扩展卡尔曼(Kalman)滤波器自适应地确定二次电池20的SOC(SOCk)。
扩展卡尔曼滤波器在本公开所属领域中是众所周知的。作为示例，扩展卡尔曼滤波器可以是基于等效电路模型或电化学ROM(降阶模型)的自适应算法。
作为示例，在Gregory L.Plett的论文“Extended Kalman filtering forbattery management systems of LiPB-based HEV battery packs,Parts 1,2and 3”(Journal of Power Source 134，2004年，252-261页)中描述了使用扩展卡尔曼滤波器进行的SOC估计，该论文可以作为本说明书的部分被并入。
当然，除了上述电流计数方法或扩展卡尔曼滤波器之外，还可以用能够通过选择性使用二次电池20的操作特征值来确定SOC的其它已知方法来确定二次电池20的SOC(SOCk)。
优选地，控制单元40可以将每当各充电脉冲电流被施加到二次电池20时确定的SOC(SOCk)、电化学反应电阻Rt1,k(△V1,k/Ipulse)和锂离子扩散电阻Rt2,k(△V2,k/Ipulse)记录在存储单元60中。记录在存储单元60中的数据的数量与充电脉冲电流的数量相同。
如果与针对各SOC的电化学反应电阻Rt1,k和锂离子扩散电阻Rt2,k有关的数据被存储在存储单元60中，则控制单元40控制充电单元C切换到正常充电模式以对二次电池20进行连续充电，直到二次电池20被充电至满充状态。
在正常充电模式下，控制单元40可以控制充电单元C向二次电池20施加充电脉冲电流或恒定电流。
在劣化诊断SOC段中获取与电化学反应电阻Rt1,k和锂离子扩散电阻Rt2,k有关的多个数据之后，控制单元40计算针对各SOC(SOCk)的锂离子扩散电阻Rt2,k与电化学反应电阻Rt1,k的相对比率Rt2,k/Rt1,k，并将其记录在存储单元60中。
这里，Rt2,k/Rt1,k被称为与SOC(SOCk)对应的劣化诊断电阻比率，并且记录在存储单元60中的劣化诊断电阻比率的数量与充电脉冲电流的数量相同。
控制单元40还通过将针对各SOC(SOCk)计算出的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k与针对各SOC(SOCk)预设的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer进行比较来识别劣化程度相对大的劣化偏置电极。
可以基于处于BOL状态的二次电池20根据上述方法来确定参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer，然后将其预先记录在存储单元60中。记录在存储单元60中的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的数量与充电脉冲电流的数量相同。
根据实施方式，如果针对各SOC(SOCk)计算出的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值大于针对各SOC(SOCk)预设的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值，则控制单元40可以确定正极为劣化偏置电极。另选地，如果劣化诊断SOC段中的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k大于参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的SOC段的占比等于或大于阈值，则正极可以被确定为劣化偏置电极。
相反，如果针对各SOC(SOCk)计算出的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值小于针对各SOC(SOCk)预设的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值，则控制单元40可以确定负极为劣化偏置电极。另选地，当劣化诊断SOC段中的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k小于参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的SOC段的占比等于或大于阈值时，负极可以被确定为劣化偏置电极。
当二次电池20的负极具有包括平坦段的OCV分布并且二次电池20的正极具有不包括平坦段的OCV分布时，以上确定规则是有效的。
根据另一实施方式，如果针对各SOC(SOCk)计算出的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值大于针对各SOC(SOCk)预设的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值，则控制单元40可以确定负极为劣化偏置电极。另选地，当劣化诊断SOC段中的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k大于参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的SOC段的占比等于或大于阈值时，负极可以被确定为劣化偏置电极。
相反，如果针对各SOC(SOCk)计算出的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值小于针对各SOC(SOCk)预设的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值，则控制单元40可以确定正极为劣化偏置电极。另选地，当劣化诊断SOC段中的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k小于参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的SOC段的占比等于或大于阈值时，正极可以被确定为劣化偏置电极。
当二次电池20的正极具有包括平坦段的OCV分布并且二次电池20的负极具有不包括平坦段的OCV分布时，以上确定规则是有效的。
在确定劣化偏置电极之后，控制单元40可以通过根据劣化偏置电极的类型以及针对各SOC(SOCk)计算出的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k和针对各SOC(SOCk)计算出的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer控制充电单元C或负载管理系统来自适应地调整二次电池20的充电/放电操作条件。
优选地，充电/放电操作条件可以是从充电截止电压、放电截止电压、充电脉冲电流的休息段、放电脉冲电流的休息段、充电电流的C率和放电电流的C率中选择的至少一个。
在示例中，如果劣化偏置电极为正极，则当执行下一个充电/放电循环时，控制单元40可以根据劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值与参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值之间的偏差来降低充电截止电压、增加放电截止电压、降低充电电流或放电电流的C率、或增加充电脉冲电流或放电脉冲电流的休息段。这里，休息段的增加是指休息时间的延长。
如果如上改变了二次电池20的充电/放电操作条件，则可以减轻在充电或放电结束时正极中包含的活性材料颗粒的结构的塌缩。
优选地，可以根据劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值与参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值之间的偏差以查找表的形式定义各充电/放电操作条件的变化量，并预先将其记录在存储单元60中。
在这种情况下，控制单元40可以通过参考查找表控制充电单元C/负载管理系统，在下一个充电/放电循环中自适应地调整二次电池20的充电和放电操作条件。
在另一示例中，如果劣化偏置电极为负极，则控制单元40可以根据劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值与参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值之间的偏差来降低充电截止电压、增加放电截止电压、降低充电电流或放电电流的C率、或增加充电脉冲电流或放电脉冲电流的休息段。
如果如上改变了二次电池20的充电/放电操作条件，则锂离子可以充分扩散到活性材料颗粒中，以防止锂在负极中沉淀。
优选地，可以根据劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值与参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值之间的偏差以查找表的形式定义各充电/放电操作条件的变化量，并预先将其记录在存储单元60中。
在这种情况下，控制单元40可以通过参考查找表控制充电单元C/负载管理系统，在下一个充电/放电循环中自适应地调整二次电池20的充电/放电操作条件。
此外，与前一实施方式不同，即使当二次电池20在放电模式下操作时，也可以应用本公开。在这种情况下，控制单元40可以在二次电池20的SOC在放电模式下经过劣化诊断SOC段的同时控制负载管理系统，使得放电脉冲电流流过二次电池20。
除了放电脉冲电流的方向与充电脉冲电流的方向相反以外，放电脉冲电流与充电脉冲电流相同。放电脉冲电流可以在保持二次电池20的恒流放电的同时流过二次电池20，或者可以在二次电池20停止恒流放电的状态下流过二次电池20。
每当放电脉冲电流在预设的劣化诊断SOC段中流过二次电池20时，控制单元40可以通过使用通过传感器单元30测得的二次电池20的操作特征值来确定二次电池的SOC。另外，控制单元40可以根据在各放电脉冲电流段中预设的初始时间期间测得的电压变化量来确定电化学反应电阻，并根据在除了初始时间之外的其余时间期间测得的电压变化量来确定锂离子扩散电阻。另外，控制单元40可以通过将劣化诊断电阻比率(即，锂离子扩散电阻与电化学反应电阻的相对比率)与预设的参考劣化诊断电阻比率进行比较来确定劣化程度相对大的劣化偏置电极。另外，如在上述实施方式中，控制单元40可以根据劣化偏置电极的类型自适应地调整下一个充电/放电循环的操作条件。
在本公开中，存储单元60是能够以电、磁、光或量子力学的方式记录和擦除数据的存储介质。存储单元60的非限制示例可以包括RAM、ROM、寄存器、硬盘、光学记录介质和磁记录介质。存储单元60可以例如经由数据总线电联接到控制单元40，以能供控制单元40访问。
存储单元60可以存储和/或更新和/或删除包括由控制单元40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、和/或执行各种控制逻辑所需的预定义的数据、参数和查找表。存储单元60可以在逻辑上划分成两个或更多个部分。
在本公开中，控制单元40可选地可以包括在本领域中已知的用于执行上述各种控制逻辑的处理器、专用集成电路(ASIC)、另一芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器、数据处理装置等。
另外，当用软件实现控制逻辑时，控制单元40可以被实现为程序模块的集合。此时，程序模块可以被存储在存储器中并由处理器执行。存储器可以设置在处理器的内部或外部，并通过各种公知计算机部件连接到处理器。另外，存储器可以被包括在本公开的存储单元60中。另外，存储器是指存储有信息的装置(不管装置类型如何)，而不是指特定的存储装置。
另外，可以组合控制单元40的各种控制逻辑中的一个或更多个，并且可以将组合的控制逻辑写入计算机可读代码系统并记录在计算机可读记录介质中。记录介质不受特别限制，只要它能由计算机中包括的处理器访问。作为示例，存储介质包括从由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。代码方案可以被分发到联网计算机，以在其中存储和执行。另外，本公开所属领域中的编程人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、代码和代码段。
根据本公开的用于控制二次电池操作的设备10可以被包括在电池管理系统100中，如图9中所示。电池管理系统100控制与电池的充电和放电相关的总体操作，并且是本领域中称为电池管理系统(BMS)的计算系统。
另外，根据本公开的用于控制二次电池操作的设备10可以被安装于各种类型的电驱动机构200，如图10中所示。
根据实施方式，电驱动机构200可以是诸如移动电话、膝上型计算机和平板计算机这样的移动计算机装置或者诸如数码相机、摄像机和音频/视频再现装置这样的手持多媒体装置。
根据另一实施方式，电驱动机构200可以是诸如电动车辆、混合动动力车辆、电动自行车、电动摩托车、电动火车、电动船舶和电动飞机这样的在电力作用下可移动的电动装置或者诸如电钻和电动研磨机这样的具有马达的电动工具。
图4是具体例示根据本公开的实施方式的使用电极的相对劣化程度来控制二次电池操作的方法的流程图。
如图4中所示，首先，如果处理开始，则在步骤S10中，控制单元40确定是否存在充电开始请求。
在示例中，如果二次电池20连接到充电单元C，则充电单元C的控制系统可以向控制单元40发送充电开始请求。
如果步骤S10的确定为“是”，则进行步骤S20，而如果步骤S10的确定为“否”，则推迟处理的进行。
在步骤S20中，控制单元40使用传感器单元30测量二次电池20的OCV值，并将其记录在存储单元60中。这里，OCV值对应于充电开始之前测得的二次电池20的所测得的电压值。步骤S30在步骤S20之后进行。
在步骤S30中，控制单元40使安装在连接二次电池20与充电单元C的线路上的开关导通，并控制充电单元C根据预设的充电协议向二次电池20施加充电电流。
优选地，充电协议可以是CC-CV充电协议、脉冲充电协议、恒流-恒功率充电协议等，但本公开不限于此。步骤S40在步骤S30之后进行。
在步骤S40中，控制单元40使用传感器单元30测量二次电池20的操作特征值，并将其记录在存储单元60中。这里，操作特征值包括二次电池的所测得的电压值、所测得的电流值和温度测量值。步骤S50在步骤S40之后进行。
在步骤S50中，控制单元40通过使用记录在存储单元60中的二次电池20的操作特征值来计算SOC，并将其存储在存储单元60中。
这里，可以使用电流计数方法或扩展卡尔曼滤波器来计算SOC。步骤S60在步骤S50之后进行。
在步骤S60中，控制单元40确定二次电池20的SOC是否属于劣化诊断SOC段。优选地，劣化诊断SOC段是指与正极的OCV分布或负极的OCV分布中包括的平坦段对应的SOC段。
如果步骤S60的确定为“是”，则进行步骤S70。
在步骤S70中，控制单元40控制充电单元C向二次电池20施加充电脉冲电流。充电脉冲电流包括施加DC电流的充电段和不施加DC电流的休息段，如图3中所示。充电段包括预设的电化学反应段t1和锂离子扩散段t2。在充电段中施加到二次电池20的DC电流的大小是Ipulse。步骤S80在步骤S70之后进行。
在步骤S80中，控制单元40在施加充电脉冲电流时使用传感器单元30周期性地测量二次电池20的操作特征值，并将其记录在存储单元60中。另外，控制单元40参考记录在存储单元60中的操作特征值计算在电化学反应段t1中产生的第一电压变化量(△V1,k)和在锂离子扩散段t2中产生的第二电压变化量(△V2,k)，使用欧姆定律分别计算电化学反应电阻Rt1,k和锂离子扩散电阻Rt2,k，并将其记录在存储单元60中。这里，k是充电脉冲电流的序列指数。步骤S90在步骤S80之后进行。
在步骤S90中，控制单元40通过参照记录在存储单元60中的二次电池20的操作特征值根据充电脉冲电流的施加来计算SOC变化量(Ipulse*△t/Qcell)。另外，控制单元40通过对相对于前一SOC(SOCk-1)的SOC变化量(Ipulse*△t/Qcell)进行计数来确定施加充电脉冲电流之后的SOC(SOCk)，并将其存储在存储单元60中。这里，Ipulse是充电脉冲电流的大小，△t是充电段的持续时间，并且Qcell是二次电池20的充电容量。步骤S100在步骤S90之后进行。
在步骤S100中，控制单元40确定充电脉冲电流的施加时段是否已经过去。如果步骤S100中的确定为“否”，则推迟处理，而如果步骤S100中的确定为“是”，则处理返回到S60。
当处理返回到步骤S60,时，如果二次电池20的SOC(SOCk)属于劣化诊断SOC段，则控制单元40重复以下处理：再次施加充电脉冲电流(S70)，计算电化学反应电阻Rt1,k和锂离子扩散电阻Rt2,k并将其记录在存储单元60中(S80)，并根据充电脉冲电流的施加来计算SOC变化量(Ipulse*△t/Qcell)，以计算施加充电脉冲电流之后的SOC(SOCk)并将其记录在存储单元60中(S90)。因此，每当在二次电池20的SOC(SOCk)属于劣化诊断SOC段时向二次电池20施加充电脉冲电流时，一直重复步骤S70至S90。
通过这样做，控制单元40可以获取与在二次电池的SOC(SOCk)经过劣化诊断SOC段时针对各SOC(SOCk)的电化学反应电阻Rt1,k和锂离子扩散电阻Rt2,k有关的多个数据。
此外，如果步骤S60的确定为“否”(即，如果二次电池20的SOC(SOCk)不属于劣化诊断SOC段)，则处理前进至步骤S110。
在步骤S110中，控制单元40确定二次电池20是否满充。在示例中，如果二次电池20的SOC(SOCk)变为100％，则控制单元40可以确定二次电池20满充。
如果步骤S110的确定结果为“是”，则控制单元40在步骤S120中停止对二次电池充电，而如果步骤S110的确定结果为“否”，则处理前进至步骤S30以通过根据预设的充电协议控制充电单元C来向二次电池20连续施加充电电流。所施加的充电电流可以是恒定电流或脉冲电流。步骤S130在步骤S120之后进行。
在步骤S130中，控制单元40确定是否存在针对二次电池20的放电开始请求。在示例中，控制单元40可以从负载控制系统接收放电开始请求。
如果在步骤S130中的确定为“是”，则控制单元40在步骤S140中使安装在连接二次电池20与负载L的线路上的开关导通，以使二次电池20放电，而如果在步骤S130中的确定为“否”，则延迟处理。步骤S150在步骤S140之后进行。
在步骤S150中，控制单元40确定是否存在充电开始请求。充电开始请求可以是从充电单元C的控制系统提供的。
如果步骤S150的确定为“否”，则控制单元40维持二次电池20的放电，而如果步骤S150的确定为“是”，则控制单元40在步骤S160中停止二次电池20的放电。步骤S170在步骤S160之后进行。
在步骤S170中，控制单元40调整二次电池20的充电/放电操作条件。
图5是具体例示根据本公开的实施方式的由控制单元40调整二次电池20的充电操作条件的处理的流程图。
参照图5，在步骤P10中，控制单元40使用针对各SOC(SOCk)存储在存储单元60中的电化学反应电阻Rt1,k和锂离子扩散电阻Rt2,k计算针对各SOC(SOCk)的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k。
这里，k是自然数1至n，并且n是在二次电池20的SOC(SOCk)属于劣化诊断SOC段时向二次电池20施加的所有充电脉冲电流的数量。步骤P20在步骤P10之后进行。
在步骤P20中，控制单元40通过将针对各SOC(SOCk)计算出的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k与针对各SOC(SOCk)预设的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer进行比较来识别劣化程度相对大的劣化偏置电极。
根据实施方式，在步骤P20中，如果针对各SOC(SOCk)计算出的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值大于针对各SOC(SOCk)预设的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值，则控制单元40可以确定正极为劣化偏置电极。
另选地，在步骤P20中，如果劣化诊断SOC段中的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k大于参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的SOC段的占比等于或大于阈值，则控制单元40可以确定正极为劣化偏置电极。
相反，在步骤P20中，如果针对各SOC(SOCk)计算出的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值小于针对各SOC(SOCk)预设的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值，则控制单元40可以确定负极为劣化偏置电极。
另选地，在步骤P20中，如果劣化诊断SOC段中的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k小于参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的SOC段的占比等于或大于阈值，则控制单元40可以确定负极为劣化偏置电极。
当二次电池20的负极具有包括平坦段的OCV分布并且二次电池20的正极具有不包括平坦段的OCV分布时，以上确定规则是有效的。
在另一实施方式中，在步骤P20中，如果针对各SOC(SOCk)计算出的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值大于针对各SOC(SOCk)预设的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值，则控制单元40可以确定负极为劣化偏置电极。
另选地，在步骤P20中，如果劣化诊断SOC段中的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k大于参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的SOC段的占比等于或大于阈值，则控制单元40可以确定负极为劣化偏置电极。
相反，在步骤P20中，如果针对各SOC(SOCk)计算出的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值小于针对各SOC(SOCk)预设的参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值，则控制单元40可以确定正极为劣化偏置电极。
另选地，在步骤P20中，如果劣化诊断SOC段中的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k小于参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的SOC段的占比等于或大于阈值，则控制单元40可以确定正极为劣化偏置电极。
当二次电池20的正极具有包括平坦段的OCV分布并且二次电池20的负极具有不包括平坦段的OCV分布时，以上确定规则是有效的。
步骤P30在步骤P20之后进行。
在步骤P30中，控制单元40确定劣化偏置电极是否为正极。
如果步骤P30的确定为“是”(即，如果劣化偏置电极为正极)，则在步骤P40中，控制单元40可以根据劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值与参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值之间的偏差来自适应地调整将施加到下一个充电/放电循环的充电/放电操作条件。
优选地，充电/放电操作条件可以是从充电截止电压、放电截止电压、充电脉冲电流的休息段、放电脉冲电流的休息段、充电电流的C率和放电电流的C率中选择的至少一个。
在示例中，如果劣化偏置电极为正极，则当执行下一个充电/放电循环时，控制单元40可以根据劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值与参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值之间的偏差来降低充电截止电压，增加放电截止电压，降低充电电流或放电电流的C率，或增加充电脉冲电流或放电脉冲电流的休息段。这里，休息段是指休息时间。
当劣化偏置电极为正极时，可以根据劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值与参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值之间的偏差来将各充电/放电操作条件的变化量预先设置为查找表。
如果如上改变了二次电池20的充电/放电操作条件，则可以减轻在充电或放电结束时正极中包含的活性材料颗粒的结构的塌缩。
如果步骤P30的确定为“否”，则在步骤P50中，控制单元40确定劣化偏置电极是否为负极。
如果步骤P50的确定为“是”(即，如果劣化偏置电极为负极)，则在步骤P60中，控制单元40可以根据劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值与参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值之间的偏差来自适应地调整将施加到下一个充电/放电循环的充电/放电操作条件。
具体地，在步骤P60中，如果劣化偏置电极为负极，则控制单元40可以根据劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值与参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值之间的偏差来降低充电截止电压，增加放电截止电压，降低充电电流或放电电流的C率，或增加充电脉冲电流或放电脉冲电流的休息段。
当劣化偏置电极为负极时，可以根据劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k的平均值与参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer的平均值之间的偏差来将各充电/放电操作条件的变化量预先设置为查找表。
如果如上改变了二次电池20的充电/放电操作条件，则锂离子可以充分扩散到活性材料颗粒中，以防止锂在负极中沉淀。
控制单元40可以在步骤P40或步骤P60中调整下一个充电/放电周期中将施加的充电/放电操作条件，然后前进至步骤S30以根据改变后的条件向二次电池20施加充电电流。
此外，与上述实施方式不同，即使当二次电池20在放电模式下操作时，也可以应用本公开。
在这种情况下，图4中示出的控制逻辑可以容易地变化为适于二次电池20的放电模式，这对于本领域的技术人员而言是显而易见的。
也就是说，当二次电池20在劣化诊断SOC段中放电时，控制单元40可以控制负载管理系统，使得放电脉冲电流流过二次电池20，每当各放电脉冲电流流动时，通过计算针对各SOC的电化学反应电阻和锂离子扩散电阻的比率来确定劣化诊断电阻比率，通过将针对各SOC计算出的劣化诊断电阻比率与预先设置的参考劣化诊断电阻比率进行比较来确定劣化偏置电极，并根据劣化偏置电极的类型来调整将施加到下一个充电/放电循环的充电/放电操作条件。
根据本公开，对于处于MOL状态的二次电池，可以从正极和负极中识别劣化程度相对大的电极的类型，并且可以在考虑对应电极的电化学特性的情况下自适应地控制充电/放电操作条件。
因此，与在考虑到整个二次电池的劣化程度的情况下调整充电/放电操作条件的现有技术相比，可以安全地控制处于MOL状态的二次电池的充电/放电操作。
另外，由于通过侧重于劣化程度相对大的电极来自适应地控制充电/放电操作条件，因此可以通过平衡正极劣化程度与负极劣化程度来延长二次电池的寿命。
<实验例>
下文中，将描述本公开的实验例。提供该实验例来说明本公开的效果，并且显而易见，本公开的范围不受下面描述的实验例的限制。
图6是根据OCV绘制每当在SOC为67％至97％的劣化诊断SOC段中对处于BOL状态的锂二次电池进行充电的同时向锂二次电池施加充电脉冲电流时计算出的电化学反应电阻Rt1,k和锂离子扩散电阻Rt2,k的曲线图。
由于OCV与SOC呈1:1关系，因此各曲线图与根据SOC的电化学反应电阻Rt1,k和锂离子扩散电阻Rt2,k的分布基本上相同。
施加到锂二次电池的充电脉冲电流的充电段和休息段的长度分别为10秒。另外，在充电段中，确定电化学反应电阻的段为0.1秒，并且确定锂离子扩散电阻的段为9.9秒。充电脉冲电流的大小Ipulse为0.5C率。
锂二次电池是锂聚合物电芯，其包含锂过渡金属氧化物LiaNixCoyMnzO2作为正极活性材料，并包含石墨作为负极活性材料。锂二次电池的电解液包括溶剂和锂盐。溶剂包含重量比为3:7的EC(碳酸乙烯酯)和EMC(碳酸甲乙酯)。锂盐为浓度为1摩尔的LiPF6。
在图6中，实心方形表示电化学反应电阻Rt1,k，并且空心方形表示锂离子扩散电阻Rt2,k。
如图中所示，电化学反应电阻Rt1,k相对大于锂离子扩散电阻Rt2,k。
图7是制备处于MOL1状态的锂二次电池和处于MOL2状态的锂二次电池并接着根据OCV绘制在SOC为67％至97％的劣化诊断SOC段中脉冲充电电流通过各锂二次电池的同时计算出的电化学反应电阻Rt1,k和锂离子扩散电阻Rt2,k的曲线图。
处于MOL1状态的锂二次电池是正极的劣化程度相对大于负极的劣化程度的二次电池。在处于MOL1状态的锂二次电池中，因有意引起二次电池过充，正极中包含的活性材料的结构劣化，使得正极的劣化程度增加得相对大于负极的正极。
处于MOL2状态的锂二次电池是负极的劣化程度相对大于正极的劣化程度的二次电池。在处于MOL2状态的锂二次电池中，因有意应用锂沉淀在负极中包含的活性材料颗粒的表面上的充电条件，负极的劣化程度增加得相对大于正极的劣化程度。
在图7中，用实心方形绘制的分布表示处于BOL状态的锂二次电池的电化学反应电阻Rt1,k，并且用空心方形绘制的分布表示处于BOL状态的锂二次电池的锂离子扩散电阻Rt2,k。
另外，用实心圆形绘制的分布表示处于MOL1状态的锂二次电池的电化学反应电阻Rt1,k，并且用空心圆形绘制的分布表示处于MOL1状态的锂二次电池的锂离子扩散电阻Rt2,k。
另外，用实心三角形绘制的分布表示处于MOL2状态的锂二次电池的电化学反应电阻Rt1,k，并且用空心三角形绘制的分布表示处于MOL2状态的锂二次电池的锂离子扩散电阻Rt2,k。
在图8中，用实心方形表示的分布表示参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer，用实心圆形表示的分布表示处于MOL1状态的锂二次电池的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k，并且用实心三角形表示的分布表示处于MOL2状态的锂二次电池的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k。
参照图7和图8，处于MOL1状态的锂二次电池的电化学反应电阻Rt1,k与参考值Rt1,refer相比没有显著变化，但在劣化诊断SOC的整个段中，锂离子扩散电阻Rt2,k的大小相对于参考值Rt2,refer有增大。结果，可以发现，处于MOL1状态的锂二次电池的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k相对大于参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer。
另外，在劣化诊断SOC的整个段中，处于MOL2状态的锂二次电池的电化学反应电阻Rt1,k相对于参考值Rt1,refer增大，并且锂离子扩散电阻Rt2,k的大小与参考值Rt2,refer相比没有显著变化。结果，可以发现，处于MOL2状态的锂二次电池的劣化诊断电阻比率Rt2,k/Rt1,k相对小于参考劣化诊断电阻比率Rt2,k,refer/Rt1,k,refer。
以上结果与以下事实达成一致：在处于MOL1状态的锂二次电池的情况下，劣化偏置电极为正极，而在处于MOL2状态的锂二次电池的情况下，劣化偏置电极为负极。
因此，如上所述，如果从处于MOL状态的二次电池的电极之中识别出劣化程度相对大的劣化偏置电极的类型，并且根据劣化偏置电极的类型自适应地调整在下一个充电/放电循环中将应用的充电/放电操作条件，则可以减轻劣化偏置电极的劣化率。因此，通过平衡正极劣化程度与负极劣化程度，可以提高充电(尤其是高速充电)的安全性，并延长二次电池的寿命。
在对本公开的各种示例性实施方式的描述中，应该理解，被称为“单元”的元件在功能上而不是物理上被区分。因此，每个元件可以与其它元件选择性地集成在一起，或者每个元件可以被划分为用于有效实现控制逻辑的子元件。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，如果可以为集成或划分的元件确认了功能同一性，则该集成或划分的元件落入本公开的范围内。
已经详细地描述了本公开。然而，应该理解，详细说明和具体示例尽管指示了本公开的优选实施方式但是仅以例示的方式给出，这是因为从该详细说明本领域技术人员将清楚在本公开的范围内的各种改变和修改。

Claims (20)

1.一种使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备，该设备包括：
传感器单元，该传感器单元被配置为测量包括所述二次电池的电压、电流和温度的操作特征值；以及
控制单元，该控制单元能操作地联接到所述传感器单元，
其中，所述控制单元被配置为：
从所述传感器单元接收所述操作特征值，
每当在预设的劣化诊断充电状态SOC段中脉冲电流流过所述二次电池时，使用所述操作特征值确定所述二次电池的SOC，
根据在各脉冲电流段中的预设初始时间期间测得的电压变化量来确定电化学反应电阻，并根据在除了所述初始时间之外的其余时间期间测得的电压变化量来确定锂离子扩散电阻，
通过将劣化诊断电阻比率与预设的参考劣化诊断电阻比率进行比较来确定劣化程度相对大的劣化偏置电极，所述劣化诊断电阻比率是所述锂离子扩散电阻与所述电化学反应电阻相比的相对比率，并且
根据所述劣化偏置电极的类型自适应地调整下一个充电/放电循环的操作条件。
2.根据权利要求1所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备，
其中，所述脉冲电流段中的所述预设初始时间为0.1毫秒至1秒。
3.根据权利要求1所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备，
其中，负极的根据所述二次电池的SOC的OCV分布具有平坦段，并且所述劣化诊断SOC段对应于所述平坦段。
4.根据权利要求3所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备，
其中，所述控制单元被配置为：
当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值大于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定正极为所述劣化偏置电极，并且
当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值小于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定所述负极为所述劣化偏置电极。
5.根据权利要求3所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备，
其中，所述控制单元被配置为：
当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率大于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于阈值时，确定正极为所述劣化偏置电极，并且
当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率小于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于所述阈值时，确定所述负极为所述劣化偏置电极。
6.根据权利要求1所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备，
其中，正极的根据所述二次电池的SOC的OCV分布具有平坦段，并且所述劣化诊断SOC段对应于所述平坦段。
7.根据权利要求6所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备，
其中，所述控制单元被配置为：
当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值大于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定负极为所述劣化偏置电极，并且
当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值小于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定所述正极为所述劣化偏置电极。
8.根据权利要求6所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备，
其中，所述控制单元被配置为：
当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率大于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于阈值时，确定负极为所述劣化偏置电极，并且
当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率小于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于所述阈值时，确定所述正极为所述劣化偏置电极。
9.根据权利要求1所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备，
其中，所述控制单元被配置为：
当所述劣化偏置电极为正极时，根据针对各SOC确定的所述劣化诊断电阻比率的平均值与针对各SOC预设的所述参考劣化诊断电阻比率的平均值之间的偏差，调整从充电截止电压、放电截止电压、所述脉冲电流的休息段和所述脉冲电流的C率中选择的至少一个操作条件，并且
当所述劣化偏置电极为负极时，根据针对各SOC确定的所述劣化诊断电阻比率的平均值与针对各SOC预设的所述参考劣化诊断电阻比率的平均值之间的偏差，调整从所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述脉冲电流的休息段和所述脉冲电流的C率中选择的至少一个操作条件。
10.一种电池管理系统，该电池管理系统包括根据权利要求1所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备。
11.一种电驱动机构，该电驱动机构包括根据权利要求1所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的设备。
12.一种使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的方法，该方法包括以下步骤：
(a)测量包括所述二次电池的电压、电流和温度的操作特征值；
(b)每当在预设的劣化诊断充电状态SOC段中脉冲电流流过所述二次电池时，使用所述操作特征值确定所述二次电池的充电状态SOC；
(c)根据在各脉冲电流段中的预设初始时间期间测得的电压变化量来确定电化学反应电阻，并根据在除了所述初始时间之外的其余时间期间测得的电压变化量来确定锂离子扩散电阻；
(d)通过将劣化诊断电阻比率与预设的参考劣化诊断电阻比率进行比较来确定劣化程度相对大的劣化偏置电极，所述劣化诊断电阻比率是所述锂离子扩散电阻与所述电化学反应电阻相比的相对比率；以及
(e)根据所述劣化偏置电极的类型自适应地调整下一个充电/放电循环的操作条件。
13.根据权利要求12所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的方法，
其中，所述脉冲电流段的所述预设初始时间为0.1毫秒至1秒。
14.根据权利要求12所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的方法，
其中，负极的根据所述二次电池的SOC的OCV分布具有平坦段，并且所述劣化诊断SOC段对应于所述平坦段。
15.根据权利要求14所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的方法，
其中，在步骤(d)中，
当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值大于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定正极为所述劣化偏置电极，并且
当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值小于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定所述负极为所述劣化偏置电极。
16.根据权利要求14所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的方法，
其中，在步骤(d)中，
当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率大于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于阈值时，确定正极为所述劣化偏置电极，并且
当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率小于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于所述阈值时，确定所述负极为所述劣化偏置电极。
17.根据权利要求12所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的方法，
其中，正极的根据所述二次电池的SOC的OCV分布具有平坦段，并且所述劣化诊断SOC段对应于所述平坦段。
18.根据权利要求17所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的方法，
其中，在步骤(d)中，
当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值大于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定负极为所述劣化偏置电极，并且
当在所述劣化诊断SOC段中计算出的所述劣化诊断电阻比率的平均值小于所述参考劣化诊断电阻比率的平均值时，确定所述正极为所述劣化偏置电极。
19.根据权利要求17所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的方法，
其中，在步骤(d)中，
当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率大于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于阈值时，确定负极为所述劣化偏置电极，并且
当所述劣化诊断SOC段中的所述劣化诊断电阻比率小于所述参考劣化诊断电阻比率的段的占比等于或大于所述阈值时，确定所述正极为所述劣化偏置电极。
20.根据权利要求12所述的使用电极的相对劣化程度控制二次电池操作的方法，
其中，在步骤(e)中，
当所述劣化偏置电极为正极时，根据针对各SOC确定的所述劣化诊断电阻比率的平均值与针对各SOC预设的所述参考劣化诊断电阻比率的平均值之间的偏差，调整从充电截止电压、放电截止电压、所述脉冲电流的休息段和所述脉冲电流的C率中选择的至少一个操作条件，并且
当所述劣化偏置电极为负极时，根据针对各SOC确定的所述劣化诊断电阻比率的平均值与针对各SOC预设的所述参考劣化诊断电阻比率的平均值之间的偏差，调整从所述充电截止电压、所述放电截止电压、所述脉冲电流的休息段和所述脉冲电流的C率中选择的至少一个操作条件。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210016795A (ko) * 2019-08-05 2021-02-17 주식회사 엘지화학 에너지 허브 장치 및 에너지 관리 방법
WO2023057577A1 (en) * 2021-10-08 2023-04-13 Jt International Sa Aerosol generation device battery verification
CN116073000B (zh) * 2021-10-29 2024-01-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 用于二次电池的充电方法、装置、设备及计算机存储介质
KR20230087787A (ko) * 2021-12-10 2023-06-19 주식회사 엘지에너지솔루션 충전 프로토콜 검사 장치 및 그것의 동작 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003070169A (ja) * 2001-08-27 2003-03-07 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 自動車用鉛蓄電池の劣化判定方法
JP2014126411A (ja) * 2012-12-25 2014-07-07 Toyota Motor Corp 二次電池の状態推定装置及び制御装置
JP2015122910A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 三菱自動車工業株式会社 二次電池の管理装置
WO2016059869A1 (ja) * 2014-10-17 2016-04-21 株式会社 東芝 二次電池の充電状態推定装置及びその充電状態推定方法
CN108574317A (zh) * 2017-03-08 2018-09-25 株式会社东芝 充放电控制装置以及蓄电系统

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11326471A (ja) * 1998-05-13 1999-11-26 Kyushu Electric Power Co Inc 矩形波状電流印加による電池劣化度・残存容量判定方法及び装置
JP4215556B2 (ja) * 2003-04-25 2009-01-28 九州電力株式会社 鉛電池の容量規制極の判定方法及びその装置
JP2007187533A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Sanyo Electric Co Ltd 電池の寿命判定方法
JP2008041565A (ja) * 2006-08-09 2008-02-21 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 電池特性の検出方法及び検出装置
JP5515530B2 (ja) * 2009-09-04 2014-06-11 日産自動車株式会社 リチウム二次電池の充電システム
JP5537236B2 (ja) 2010-04-13 2014-07-02 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池の劣化判定装置および劣化判定方法
WO2013165089A1 (ko) 2012-04-30 2013-11-07 주식회사 엘지화학 이차 전지의 파라미터 추정 장치 및 방법
KR101504804B1 (ko) 2012-06-05 2015-03-20 주식회사 엘지화학 노화를 고려한 이차 전지의 상태 추정 방법 및 장치
JP2014044149A (ja) * 2012-08-28 2014-03-13 Suzuki Motor Corp リチウムイオン電池の劣化推定方法
JP6239241B2 (ja) 2013-02-04 2017-11-29 株式会社東芝 電池性能推定方法および電池性能推定装置
JP5862836B2 (ja) * 2013-04-11 2016-02-16 トヨタ自動車株式会社 電池システム
JP6350875B2 (ja) * 2015-05-29 2018-07-04 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池の劣化度算出方法、制御方法および制御装置
EP3159708B1 (de) 2015-10-19 2022-05-04 Robert Bosch GmbH Verfahren zum bestimmen eines alterungszustandes einer batterie, verfahren zum steuern einer batterie und betriebsvorrichtung
JP2018046667A (ja) 2016-09-14 2018-03-22 株式会社東芝 充電パターン作成装置、充電制御装置、充電パターン作成方法、プログラム、及び蓄電システム
WO2019013536A1 (ko) * 2017-07-10 2019-01-17 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 회생 방법
JP6567616B2 (ja) 2017-09-11 2019-08-28 プライムアースＥｖエナジー株式会社 二次電池状態判定方法及び二次電池状態判定装置
US11226374B2 (en) 2017-10-17 2022-01-18 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Data-driven model for lithium-ion battery capacity fade and lifetime prediction
US11150307B2 (en) 2018-04-10 2021-10-19 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for diagnosing battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003070169A (ja) * 2001-08-27 2003-03-07 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 自動車用鉛蓄電池の劣化判定方法
JP2014126411A (ja) * 2012-12-25 2014-07-07 Toyota Motor Corp 二次電池の状態推定装置及び制御装置
JP2015122910A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 三菱自動車工業株式会社 二次電池の管理装置
WO2016059869A1 (ja) * 2014-10-17 2016-04-21 株式会社 東芝 二次電池の充電状態推定装置及びその充電状態推定方法
CN108574317A (zh) * 2017-03-08 2018-09-25 株式会社东芝 充放电控制装置以及蓄电系统

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