CN114586258A - 充电深度设定设备和方法 - Google Patents

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刘雪
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Abstract

根据本公开的实施例的一种充电深度设定设备包括：充电和放电单元，该充电和放电单元被配置成将电池充电至设定目标电压并且对完成充电的电池放电；廓线获取单元，该廓线获取单元被配置成在电池被充电和放电的同时获取关于电池的容量和电压的电压廓线并且从获取到的电压廓线获取关于电池的容量和微分的电压微分廓线；和处理器，该处理器被电连接到充电和放电单元，以顺序地选择多个预设电压中的任一个预设电压并且将所选择的预设电压设定为目标电压，其中，当廓线获取单元获取对应于所述多个电压的所有的多条微分廓线时，处理器被配置成获取所述多条微分廓线中的每一条微分廓线中的目标峰值的特征值并且基于多个获取到的特征值为电池设定充电深度。

Description

充电深度设定设备和方法
技术领域
本申请要求在2020年5月15日在韩国提交的韩国专利申请第10-2020-0058601号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
本公开涉及一种充电深度设定设备和方法，更特别地，涉及一种能够设定电池的充电深度(Depth of Charge，DOC)的DOC设定设备和方法。
背景技术
近来，对便携式电子产品(诸如笔记本计算机、摄影机和便携式电话)的需求已经急剧地增加，并且电动车辆、储能电池、机器人、卫星等已经得到大力发展。相应地，正在积极研究允许重复充电和放电的高性能电池。
目前市售的电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等。其中，因为锂电池与镍类电池相比几乎没有记忆效应并且还具有非常低的自放电率和高能量密度，所以锂电池备受瞩目。
然而，电池具有在生产过程期间由于反向电压故障而导致产量降低的问题。已经指出，电池的这种反向电压的原因之一是电池的负电极中的LiC6和LiC12的非均匀性(非专利文献1)。因此，为了防止电池的反向电压，需要解决电池的负电极中的在LiC6和LiC12之间的非均匀性。
(非专利文献1)J Wilhelm等，放电和松弛期间的石墨阳极中的锂化梯度的原位中子衍射研究(In Situ Neutron Diffraction Study of Lithiation Gradients inGraphite Anodes during Discharge and Relaxation)，电化学学会期刊(Journal ofThe Electrochemical Society)，165(9)A1846-A1856 2018。
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，本公开旨在提供一种用于基于LiC12的行为最为突出的目标峰值来设定电池的DOC(充电深度)的DOC设定设备和方法。
本公开的这些和其他的目的和优点可以从以下详细描述中来理解，并且将从本公开的示例性实施例中变得更充分地显而易见。而且，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过在所附权利要求中示出的手段及其组合来实现。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供一种DOC(充电深度)设定设备，该DOC(充电深度)设定设备包括：充电和放电单元，该充电和放电单元被配置成将电池充电至设定目标电压并且对完成充电的电池放电；廓线获取单元，该廓线获取单元被配置成在电池被充电和放电的同时获取关于电池的容量和电压的电压廓线并且从获取到的电压廓线获取关于电池的容量和微分电压的微分廓线；和处理器，该处理器被电连接到充电和放电单元，以顺序地选择多个预设电压中的任一个预设电压并且将所选择的预设电压设定为目标电压，其中，当廓线获取单元获取对应于所述多个电压的所有的多条微分廓线时，处理器被配置成获取所述多条微分廓线中的每一条微分廓线中的目标峰值的特征值并且基于获取到的多个特征值为电池设定DOC。
处理器可以被配置成比较获取到的所述多个特征值的大小，根据比较结果来选择分别地对应于获取到的所述多个特征值的多个目标电压中的任一个目标电压作为参考电压，并且将所选择的参考电压设定为DOC。
处理器可以被配置成计算在对应的目标电压彼此接近的多个特征值之间的大小差值，选择计算出的大小差值最大的多个参考特征值，并且根据所选择的所述多个参考特征值的大小差值选择所述多个目标电压中的任一个目标电压作为参考电压。
处理器可以被配置成通过对基于对应的目标电压彼此接近的两个特征值的大小进行比较来计算大小差值。
处理器可以被配置成选择对应于所述多个所选择的参考特征值的所述多个目标电压中的处于最低电位侧的目标电压作为参考电压。
处理器可以被配置成当在所选择的所述多个参考特征值之间的大小差值大于或等于预定大小值时选择处于低电位侧的目标电压作为参考电压。
处理器可以被配置成当在所选择的所述多个参考特征值之间的大小差值小于预定大小值时选择所述多个目标电压中的处于最高电位侧的目标电压作为参考电压。
廓线获取单元可以被配置成获取关于电池的微分电压和容量的微分廓线，该微分电压通过用容量对电池的电压进行微分来获取。
处理器可以被配置成确定所述多条微分廓线中的每一条微分廓线中的至少一个峰值对，选择所确定的峰值对中的所确定的峰值对中所包括的多个峰值的微分电压最不同的峰值对，并且选择所选择的峰值对中所包括的所述多个峰值中的处于低容量侧的峰值作为目标峰值。
处理器可以被配置成将所述多个峰值中的位于微分电压随着电池的容量的增加而增加的区域中的顶部和底部处的两个峰值确定为一个峰值对。
在包括石墨作为负电极活性材料的电池中，目标峰值可以是根据DOC的与LiC12的行为相关联的峰值。
处理器可以被配置成通过对所述多条微分廓线中的每一条微分廓线进行正态化来获取多条正态分布廓线并且获取对应于所述多条获取到的正态分布廓线中的每一条正态分布廓线的目标峰值的半最大值全宽度(Full Width at Half Maximum，FWHM)作为特征值。
根据本公开的另一个方面的一种电池制造装置可以包括根据本公开的方面的DOC设定设备。
根据本公开的又一个方面的一种DOC设定方法可以包括：目标电压设定步骤：顺序地选择多个预设电压中的任一个预设电压并且将所选择的预设电压设定为目标电压；充电和放电步骤：将电池充电至目标电压并且对完成充电的电池放电；电压廓线获取步骤：在电池被充电和放电的同时获取关于电池的容量和电压的电压廓线；微分廓线获取步骤：从获取到的电压廓线获取关于电池的容量和微分电压的微分廓线；微分廓线重复获取步骤：获取对应于所述多个电压的所有的多条微分廓线；特征值获取步骤：获取所述多条微分廓线中的每一条微分廓线中的目标峰值的特征值；和DOC设定步骤：基于多个获取到的特征值为电池设定DOC。
有利效果
根据本公开的一个方面，能够有效地防止产生电池的反向电压。
另外，根据本公开的一个方面，具有可以在抑制电池的反向电压的产生的同时设定能够使电池性能最大化的DOC的优点。
本公开的效果不限于上文，并且从所附权利要求中，本领域技术人员将清楚地理解本文中未提到的其他效果。
附图说明
附图图示本公开的优选实施例，并且与前述公开一起用于提供本公开的技术特征的进一步理解，并且因此，本公开不被解释为限于绘图。
图1是示意性地示出根据本公开的实施例的DOC设定设备的图。
图2是示意性地示出包括根据本公开的实施例的DOC设定设备的电池制造装置的示例性配置的图。
图3是示意性地示出由根据本公开的实施例的DOC设定设备获取的微分廓线的实施例的图。
图4是示意性地示出由根据本公开的实施例的DOC设定设备获取的多条微分廓线的实施例的图。
图5是示意性地示出由根据本公开的实施例的DOC设定设备获取的多个目标峰值的特征点的实施例的图。
图6是示意性地示出根据本公开的另一个实施例的DOC设定方法的图。
具体实施方式
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的和字典的含义，而是在允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上，基于与本公开的技术方面对应的含义和概念来解释。
因此，本文中提出的描述只是仅仅为了说明目的的优选示例，而非旨在限制本公开的范围，从而应该理解，可以在不偏离本公开的范围的情况下对此做出其他等同和修改。
另外地，在描述本公开时，当认为有关的已知元件或者功能的详细描述使本公开的关键主题模糊不清时，本文中省略该详细描述。
包括诸如“第一”、“第二”等的序数的术语可以用于在各种元件之间将一个元件区别于另一个元件，但是并非旨在通过该术语来限制元件。
在整个说明书中，当一部分被称作“包括”或者“包含”任何元件时，这意味着该部分可以进一步包括其他元件，而不排除其他元件，除非另有具体声明。
进而，说明书中描述的术语“处理器”指的是处理至少一个功能或者操作的单元，并且可以通过硬件、软件或者硬件和软件的组合来实现。
另外，在整个说明书中，当一部分被称作“连接”到另一个部分时，这不限于它们被“直接地连接”的情形，而是这还包括它们在另一个元件介于其间的情况下被“间接地连接”的情形。
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。
图1是示意性地示出根据本公开的实施例的DOC设定设备100的图。图2是示意性地示出包括根据本公开的实施例的DOC设定设备100的电池制造装置1的示例性配置的图。
具体地，电池制造装置1可以应用在制造电池B的过程中。优选地，在制造电池B的各种过程中，电池制造装置1可以在激活过程期间应用。
参考图1，DOC设定设备100可以包括充电和放电单元110、廓线获取单元120和处理器130。
这里，电池B可以指包括负电极端子和正电极端子并且可物理分离的一个独立的电池单体。例如，一个袋型锂聚合物单体可以被视为电池B。
充电和放电单元110可以被配置成将电池B充电至设定目标电压。
这里，完成电池B的充电的目标电压可以由处理器130设定。另外，充电和放电单元110可以从处理器130获取有关目标电压的信息并且将电池B充电至目标电压。
例如，在图2的实施例中，充电和放电单元110可以被电连接到电池B。另外，充电和放电单元110可以对电池B充电，直至电池B的电压达到目标电压为止。
另外，充电和放电单元110可以被配置成对完成充电的电池B放电。
这里，充电完成意味着电池B的电压达到目标电压。即，充电和放电单元110可以将电池B充电至目标电压，并且然后再次对电池B放电。例如，在所生产的电池B被装运之前，可以在由充电和放电单元110进行充电和放电的同时对电池B执行激活过程。
优选地，充电和放电单元110可以以低速率对电池B放电。例如，充电和放电单元110可以以0.33C或者更低的C速率对电池B放电。更优选地，充电和放电单元110可以以0.05C的C速率对电池B放电。具体地，在由充电和放电单元110对电池B放电的过程中，廓线获取单元120可以获取微分廓线20，并且微分廓线20可以包括指示电池B的电压行为的多个峰值。因为当以低速率进行放电时，峰值被更准确地显示而不被变形或者省略，所以充电和放电单元110可以以低速率对电池B放电。
廓线获取单元120可以被配置成在电池B被充电或放电的同时获取关于电池B的容量和电压的电压廓线。
具体地，廓线获取单元120可以测量电池B的两端处的电压以及电池B的电流。例如，在图2的实施例中，廓线获取单元120可以通过第一感测线SL1和第二感测线SL2测量电池B的电压。另外，廓线获取单元120可以通过第三感测线SL3被连接到被设置在电池B的高电流路径上的电流测量单元A。因此，廓线获取单元120可以通过第三感测线SL3测量电池B的电流。
例如，电压廓线可以是指示相对于电池B的容量的电池B的电压的廓线。更具体地，电压廓线可以被表达为二维曲线图，在该二维曲线图中，X轴线是电池B的容量并且Y轴线是电池B的电压。
廓线获取单元120可以在电池B正被充电和/或放电的同时获取电压廓线，但是在下文中，为了解释方便，假设在电池B正被放电的同时获取电压廓线。
廓线获取单元120可以被配置成从获取到的电压廓线中获取关于电池B的容量和微分电压的微分廓线20。具体地，廓线获取单元120可以被配置成获取关于电池B的微分电压和容量的微分廓线20，该微分电压通过用容量对电池B的电压进行微分来获取。
例如，微分廓线20可以是指示相对于电池B的容量的电池B的微分电压的廓线。这里，微分电压可以是通过用电池B的容量对电池B的电压进行微分获取的值(dV/dQ)。更具体地，微分廓线20可以被表达为二维曲线图，在该二维曲线图中，X轴线是电池B的容量并且Y轴线是电池B的微分电压。
图3是示意性地示出由根据本公开的实施例的DOC设定设备100获取的微分廓线20的实施例的图。
具体地，图3示出在充电至4.3[V]的电池B被放电至2.0[V]的同时由廓线获取单元120获取的微分廓线20。与对应的微分廓线20相对应的电池B的目标电压是4.3[V]。
在图3的实施例中，微分廓线20包括多个峰值，并且为了清楚地示出多个峰值，电池B被以0.05C的C速率放电。这里，峰值是与电压廓线中的拐点相对应的点，并且可以意味着在微分廓线20中瞬时斜率为0的点。例如，图3的实施例的微分廓线20可以包括第一峰值P1、第二峰值P2、第三峰值P3、第四峰值P4、第五峰值P5、第六峰值P6和第七峰值P7。
处理器130可以被电连接到充电和放电单元110，并且可以被配置成顺序地选择多个预设电压中的任一个预设电压并且将所选择的预设电压设定为目标电压。
具体地，多个预设电压可以根据电池B的最大可用电压来设定。例如，针对电池B，多个预设电压可以是4.0[V]的第一目标电压、4.1[V]的第二目标电压、4.2[V]的第三目标电压和4.3[V]的第四目标电压。在下文中，将描述根据0.1[V]的电压间隔将多个电压设定为四个电压，但是应该理解，为了更准确地设定电池B的DOC(充电深度)，多个电压之间的电压间隔变得更窄，并且多个设定电压的数目可以增加。
例如，在图3的实施例中，处理器130可以将目标电压设定到4.3[V]，并且将设定好的目标电压(4.3[V])传输到充电和放电单元110。在这之后，充电和放电单元110可以对电池B充电，直至电池B的电压达到4.3[V]为止，并且然后对电池B放电直至电池B的电压达到2.0[V]为止。在对电池B放电的过程中，廓线获取单元120可以测量电池B的电压和电流，并且可以基于测量出的电压和电流获取微分廓线20。
另外，如果廓线获取单元120获取与多个电压相对应的所有的多条微分廓线，则处理器130可以被配置成获取多条微分廓线中的每一条微分廓线中的目标峰值的特征值。
在图2的实施例中，处理器130可以被电连接到廓线获取单元120。即，处理器130可以确定廓线获取单元120是否获取对应于任一个目标电压的微分廓线20。另外，当廓线获取单元120获取对应于任一个目标电压的微分廓线20时，处理器130可以将多个预设电压中的不与对应的目标电压重叠的电压设定为目标电压。
图4是示意性地示出由根据本公开的实施例的DOC设定设备100获取的多条微分廓线21、22、23、24的实施例的图。
在图4的实施例中，假设多个电压被预设为4.0[V]的第一目标电压、4.1[V]的第二目标电压、4.2[V]的第三目标电压和4.3[V]的第四目标电压。
首先，处理器130可以将4.0[V]设定为多个电压中的第一目标电压，并且将设定好的第一目标电压传输到充电和放电单元110。另外，廓线获取单元120可以在充电至第一目标电压的电池B正被放电的同时获取第一微分廓线21。
接着，处理器130可以将4.1[V]设定为多个电压中的第二目标电压，并且将设定好的第二目标电压传输到充电和放电单元110。另外，廓线获取单元120可以在充电至第二目标电压的电池B正被放电的同时获取第二微分廓线22。
接着，处理器130可以将4.2[V]设定为多个电压中的第三目标电压，并且将设定好的第三目标电压传输到充电和放电单元110。另外，廓线获取单元120可以在充电至第三目标电压的电池B正被放电的同时获取第三微分廓线23。
最后，处理器130可以将4.3[V]设定为多个电压中的第四目标电压，并且将设定好的第四目标电压传输到充电和放电单元110。另外，廓线获取单元120可以在充电至第四目标电压的电池B正被放电的同时获取第四微分廓线24。
在这之后，处理器130可以选择第一微分廓线21到第四微分廓线24中的每一条微分廓线中的目标峰值Tp1、Tp2、Tp3、Tp4，并且计算所选择的目标峰值的特征值。
这里，目标峰值可以是选自微分廓线中所包括的多个峰值的任一个峰值。具体地，在包括石墨作为负电极活性材料的电池B中，目标峰值可以是根据DOC的与LiC12的行为相关联的峰值。
例如，在图3的实施例中，在多个峰值P1到P7中，第四峰值P4可以被选择作为目标峰值。处理器130选择目标峰值的过程将在稍后详细描述。
而且，在图4的实施例中，处理器130可以选择第一微分廓线21中的第一目标峰值Tp1并且可以选择第二微分廓线22中的第二目标峰值Tp2。另外，处理器130可以选择第三微分廓线23中的第三目标峰值Tp3并且可以选择第四微分廓线24中的第四目标峰值Tp4。
另外，目标峰值的特征值可以是为了获取在多条微分廓线21、22、23、24中的每一条微分廓线中所选择的目标峰值Tp1、Tp2、Tp3、Tp4之间的差异而选择的值。例如，目标峰值的特征值可以包括容量值、微分电压值或者目标峰值的半最大值全宽度(FWHM)。优选地，目标峰值的特征值可以是FWHM。这里，FWHM也可以被翻译成各种术语。
图5是示意性地示出由根据本公开的实施例的DOC设定设备100获取的多个目标峰值Tp1、Tp2、Tp3、Tp4的特征点的实施例的图。
参考图5，处理器130可以计算第一目标峰值Tp1、第二目标峰值Tp2、第三目标峰值Tp3和第四目标峰值Tp4中的每一个目标峰值的特征值。具体地，在图5的实施例中计算的特征值可以是目标峰值的FWHM。
另外，处理器130可以被配置成基于多个获取到的特征值为电池B设定DOC。
这里，DOC是在电池B的激活过程中设定的值，并且可以意味着用于电池B的最大容许充电电压，其被设定为防止在电池B中产生反向电压。
例如，即使电池B是在同一生产线中制造的，但是由于各种原因，反向电压也可能在某些电池B中产生。因为与不发生反向电压的电池B不同，产生反向电压的电池B具有电压随着时间增加的问题，所以从处理阶段(特别是激活过程)将DOC设定为较低是重要的。另外，因为需要通过实验检查在电池B中是否产生反向电压，所以处理器130可以基于电池B的多个目标峰值的特征值来确定是否很可能在电池B中产生反向电压，并且根据确定结果来适当地设定电池B的DOC。
例如，在图5的实施例中，处理器130可以比较第一目标峰值Tp1的特征值、第二目标峰值Tp2的特征值、第三目标峰值Tp3的特征值和第四目标峰值Tp4的特征值，并且基于比较结果将作为与第三微分廓线23相对应的目标电压的4.2[V]设定为用于电池B的DOC。
因此，根据本公开的实施例的DOC设定设备100可以通过从激活过程设定对应于电池B的DOC来预先防止在电池B中产生反向电压。因此，因为电池B的劣化速率减慢，使得电池B可以使用更长的时间段，所以可以确保经济效率和生态友好性。另外，因为针对每一个电池B设定了适当的DOC，所以可以预先防止可能由于电池B的反向电压而发生的事故。
同时，根据本公开的实施例的DOC设定设备100中所包括的处理器130可以可选地包括本技术领域中已知的处理器130、专用集成电路(ASIC)、另一个芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器和数据处理装置等，以执行下文公开的各种控制逻辑。另外，当以软件实现控制逻辑时，处理器130可以被实现为一组程序模块。此时，程序模块可以被存储在存储器中并且由处理器130执行。存储器可以被设置在处理器130内部或者外部，并且可以通过各种众所周知的手段被连接到处理器130。
另外，DOC设定设备100可以进一步包括存储单元140。存储单元140可以存储处理器130设定电池B的DOC所需的程序、数据等。即，存储单元140可以存储DOC设定设备100的每一个部件的操作和功能所需要的数据、在执行操作或功能的过程中产生的数据等。存储单元140在其种类方面不受特别限制，只要它是能够记录、擦除、更新和读取数据的已知信息存储装置即可。作为示例，信息存储装置可以包括RAM、闪存、ROM、EEPROM、寄存器等。另外，存储单元140可以存储定义了能够由处理器130执行的过程的程序代码。
例如，由廓线获取单元120获取的多条电压廓线和多条微分廓线21、22、23、24可以被存储在存储单元140中。另外，处理器130可以直接地从廓线获取单元120获取微分廓线21、22、23、24，或者通过访问存储单元140来获取所存储的微分廓线21、22、23、24。
而且，由处理器130设定的电池B的DOC可以被存储在存储单元140中。例如，由处理器130设定的DOC可以针对每一个电池B被存储在存储单元140中。在这之后，存储在存储单元140中的电池B的DOC可以被存储在被配置成管理电池B的电池管理系统(BMS)中，或者被存储在连接到电池管理系统的存储单元中。
即，根据本公开的实施例的DOC设定设备100可以设定对应于单个电池B的DOC并且将设定好的DOC提供给被配置成管理单个电池B的电池管理系统。相应地，当电池B被装运并且使用时，能够根据由DOC设定设备100设定的DOC来防止在电池B中产生反向电压。另外，电池B可以缓慢地劣化，使得电池B的寿命可以增加。
在下文中，将更详细地描述由处理器130选择目标峰值的过程。
处理器130可以被配置成对多个获取到的特征值的大小进行比较。
具体地，处理器130可以计算在对应的目标电压彼此接近的多个特征值之间的大小差值。更具体地，处理器130可以通过对基于其对应的目标电压彼此接近的两个特征值的大小进行比较来计算大小差值。
例如，在图5的实施例中，对应的目标电压彼此接近的特征值是第一目标峰值Tp1的特征值和第二目标峰值Tp2的特征值、第二目标峰值Tp2的特征值和第三目标峰值Tp3的特征值以及第三目标峰值Tp3的特征值和第四目标峰值Tp4的特征值。处理器130可以计算在第一目标峰值Tp1的特征值和第二目标峰值Tp2的特征值之间的第一大小差值D1。另外，处理器130可以计算在第二目标峰值Tp2的特征值和第三目标峰值Tp3的特征值之间的第二大小差值D2。另外，处理器130可以计算在第三目标峰值Tp3的特征值和第四目标峰值Tp4的特征值之间的第三大小差值D3。
处理器130可以被配置成根据比较结果来选择与多个获取到的特征值中的每一个特征值相对应的多个目标电压中的任一个目标电压作为参考电压。另外，处理器130可以被配置成将所选择的参考电压设定为DOC。
在实施例中，处理器130可以被配置成选择计算出的大小差值最大的多个参考特征值。另外，处理器130可以被配置成根据在多个所选择的参考特征值之间的大小差值来选择多个目标电压中的任一个目标电压作为参考电压。
例如，在图5的实施例中，处理器130可以比较第一大小差值D1、第二大小差值D2和第三大小差值D3。因为第三大小差值D3大于第一大小差值D1和第二大小差值D2，所以处理器130可以选择第三目标峰值Tp3的特征值和第四目标峰值Tp4的特征值作为参考特征值。另外，处理器130可以选择对应于第三目标峰值Tp3的第三目标电压和对应于第四目标峰值Tp4的第四目标电压中的任一个目标电压作为参考电压。
具体地，处理器130可以被配置成选择对应于多个所选择的参考特征值的多个目标电压中的处于最低电位侧的目标电压作为参考电压。
例如，在图5的实施例中，处理器130可以选择第三目标电压和第四目标电压中的处于较低电位侧的第三目标电压作为参考电压。即，处理器130可以选择大小差值最大的两个参考特征值，并且将在分别地对应于这两个所选择的参考特征值的两个目标电压中的较低目标电压设定为电池B的DOC。
即，因为电池B的DOC被设定得较低，所以能够抑制电池B的反向电压的产生。另外，因为电池B的DOC基于具有最大的在多个目标峰值的特征值之间的大小差值的两个参考特征值来设定，所以能够防止电池B的DOC被设定得太低。因此，根据本公开的实施例的DOC设定设备100具有设定DOC使得在抑制电池B的反向电压的发生的同时电池B的性能可以最大化的优点。
在另一个实施例中，处理器130可以被配置成当在多个所选择的参考特征值之间的大小差值等于或大于预定大小值时选择处于低电位侧的目标电压作为参考电压。
例如，预定大小值可以被设定为预定值。在图5的实施例中，预定大小值可以被设定为0.5或更大且小于1中的任一个大小值。
作为另一个示例，预定大小值可以被设定为多个大小差值中的第二大的大小差值的两倍之大的值。在图5的实施例中，多个大小差值是第一大小差值D1、第二大小差值D2和第三大小差值D3。另外，在多个大小差值中，第三大小差值D3最大，并且第一大小差值D1第二大。相应地，预定大小值可以被设定为第一大小差值D1的两倍之大的值。
当在多个参考特征值之间的大小差值显著地不同于在其余特征值之间的大小差值时，处理器130可以以适当地设定电池B的DOC的方式来设定预定大小值。
与上述实施例不同，仅当在多个参考特征值之间的大小差值等于或大于预定大小值时，处理器130才可以将对应于多个参考特征值的多个目标电压中的处于低电位侧的目标电压设定为电池B的DOC。相反，当在多个所选择的参考特征值之间的大小差值小于预定大小值时，处理器130可以被配置成选择多个目标电压中的处于最高电位侧的目标电压作为参考电压。
例如，在图5的实施例中，因为第三大小差值D3大于第一大小差值D1和第二大小差值D2，所以第三目标峰值Tp3的特征值和第四目标峰值Tp4的特征值可以被选择作为多个参考特征值。另外，处理器130可以将第三大小差值D3和预定大小值相互比较。如果第三大小差值D3大于或等于预定大小值，则处理器130可以将作为对应于多个参考特征值的第三目标电压和第四目标电压中的处于低电位侧的目标电压的第三目标电压设定为电池B的DOC。
即，如果在多个参考特征值之间的大小差值等于或大于预定大小值，则当电池B的DOC被设定为对应于多个参考特征值的多个目标电压中的处于高电位侧的目标电压时，处理器130可以确定在电池B中发生反向电压。相应地，为了防止在电池B中产生反向电压，处理器130可以将电池B的DOC设定为对应于多个参考特征值的多个目标电压中的处于低电位侧的目标电压。
相反，在图5的实施例中，如果第三大小差值D3小于预定大小值，则处理器130可以将作为第一目标电压、第二目标电压、第三目标电压和第四目标电压中的处于最高电位侧的目标电压的第四目标电压设定为电池B的DOC。
即，如果在多个目标峰值的特征值之间的大小差值全部小于预定大小值，则处理器130可以确定在电池B中不产生反向电压。相应地，为了使电池B的性能最大化，处理器130可以将电池B的DOC设定为多个目标电压中的处于最高电位侧的目标电压。
因此，通过基于比较在预定大小值和参考特征值之间的大小差值的结果来设定电池B的DOC，根据本公开的实施例的DOC设定设备100具有实现电池B的最大性能并且和谐地抑制电池B的反向电压的优点。
在下文中，将详细描述处理器130选择多条微分廓线21、22、23、24中的每一条微分廓线中的目标峰值的过程。
处理器130可以被配置成确定多条微分廓线21、22、23、24中的每一条微分廓线中的至少一个峰值对。例如，在图3的实施例中，处理器130可以选择第一峰值P1、第二峰值P2、第三峰值P3、第四峰值P4、第五峰值P5、第六峰值P6和第七峰值P7。
具体地，处理器130可以被配置成将多个峰值中的如下两个峰值确定为一个峰值对，所述两个峰值位于微分电压随着电池B的容量的增加而增加的区域中的顶部和底部对处。
例如，在图3的实施例中，第二峰值P2和第三峰值P3可以被包括在微分电压随着容量的增加而增加的区域中。另外，因为第二峰值P2和第三峰值P3分别地位于微分电压增加的区域的底部和顶部处，所以第二峰值P2和第三峰值P3可以被确定为一个峰值对。
另外，第四峰值P4和第五峰值P5也可以被包括在微分电压随着容量的增加而增加的区域中。另外，因为第四峰值P4和第五峰值P5分别地位于微分电压增加的区间的底部和顶部处，所以第四峰值P4和第五峰值P5可以被确定为一个峰值对。
另外，第六峰值P6和第七峰值P7也可以被包括在微分电压随着容量的增加而增加的区域中。另外，因为第六峰值P6和第七峰值P7分别地位于微分电压增加的区域的底部和顶部处，所以第六峰值P6和第七峰值P7可以被确定为一个峰值对。
即，处理器130可以确定包括第二峰值P2和第三峰值P3的第一峰值对、包括第四峰值P4和第五峰值P5的第二峰值对以及包括第六峰值P6和第七峰值P7的第三峰值对。
处理器130可以被配置成选择所确定的峰值对中的所包括的多个峰值的微分电压最不同的峰值对。
例如，在图3的实施例中，处理器130可以计算在第一峰值对中所包括的第二峰值P2和第三峰值P3的微分电压之间的差异。而且，处理器130可以计算在第二峰值对中所包括的第四峰值P4和第五峰值P5的微分电压之间的差异。而且，处理器130可以计算在第三峰值对中所包括的第六峰值P6和第七峰值P7的微分电压之间的差异。另外，处理器130可以选择第一峰值对、第二峰值对和第三峰值对中的第二峰值对作为所包括的多个峰值的微分电压最不同的峰值对。
另外，处理器130可以被配置成选择所选择的峰值对中所包括的多个峰值中的处于低容量侧的峰值作为目标峰值。
例如，在图3的实施例中，处理器130可以选择第二峰值对中所包括的第四峰值P4和第五峰值P5中的第四峰值P4作为目标峰值。具体地，在包括石墨作为负电极活性材料的电池B中，峰值可以是根据DOC的与LiC12的行为相关联的峰值。
回过来参考非专利文献1，电池B的反向电压的原因之一可能是在LiC6和LiC12之间的非均匀性。
为了防止这种非均匀性发生，处理器130可以以上述方式选择每一条微分廓线20中的示出LiC12的最佳行为的目标峰值，并且比较多个目标峰值的特征值以设定电池B的DOC。即，在DOC由处理器130设定的电池B中，LiC6和LiC12可以被均匀地维持。
具体地，在LiC6和LiC12之间的相变可能在预定电压区间中突然地进行，并且如果在LiC6和LiC12之间引起非均匀性，则可能在电池B中产生反向电压。例如，在图5的实施例中，预定电压区间可以是4.2[V]到4.3[V]的区间。
因此，根据本公开的实施例的DOC设定设备100可以通过比较电池B的多个目标峰值的特征值并且为电池B设定适当的DOC来防止LiC6和LiC12的快速相变的发生。由此，能够有效地防止在电池B中产生反向电压。
处理器130可以被配置成通过对多条微分廓线21、22、23、24中的每一条微分廓线进行正态化来获取多条正态分布廓线。
例如，在图4的实施例中，每一条微分廓线20可能不遵循正态分布。相应地，处理器130可以对多条微分廓线21、22、23、24中的每一条微分廓线进行正态化以计算多条微分廓线21、22、23、24中的每一条微分廓线的目标峰值FWHM。通过该过程，处理器130可以基于多条微分廓线21、22、23、24获取多条正态分布廓线。
另外，处理器130可以被配置成获取对应于多条获取到的正态分布廓线中的每一条正态分布廓线的目标峰值FWHM作为特征值。
这里，FWHM可以被定义为在作为函数的最大值的一半的两个独立变量的值之差。即，假设函数F(X)在Xmax处具有最大值F(Xmax)并且函数F(X)在X1和X2处的值降低到最大值F(Xmax)的一半。即，F(X1)和F(X2)可以被等同地表达为“F(Xmax)÷2”。在此情形中，FWHM是X1和X2之差的绝对值。
通常，计算多个FWHM之差从而计算多个峰值之差的方法被认为是比直接地比较多个峰值的大小的方法更稳定的方法。
例如，在图4的实施例中，第一目标峰值Tp1、第二目标峰值Tp2、第三目标峰值Tp3和第四目标峰值Tp4的微分电压看起来逐渐地增加。类似地，在图5的实施例中，第一目标峰值Tp1的特征值、第二目标峰值Tp2的特征值、第三目标峰值Tp3的特征值和第四目标峰值Tp4的特征值也看起来逐渐地增加。
然而，在图4的实施例中，第一目标峰值Tp1到第四目标峰值Tp4的微分电压看起来线性地增加，因此可以确定在第三目标峰值Tp3和第四目标峰值Tp4之间的微分差异并不显著地不同于在其余目标峰值之间的微分差异。同时，在图5的实施例中，第三大小差值D3看起来显示出与第一大小差值D1和第二大小差值D2明显的差异。
即，为了更精确地比较多个目标峰值，处理器130可以对多条微分廓线21、22、23、24进行正态化并且计算多个目标峰值中的每一个目标峰值的FWHM作为多个目标峰值中的每一个目标峰值的特征值。因此，根据本公开的实施例的DOC设定设备100具有设定最佳DOC以防止电池B的反向电压的优点。
另外，根据本公开的DOC设定设备100可以被设置到电池制造装置1。即，根据本公开的电池制造装置1可以包括上述DOC设定设备100和至少一个电池B。另外，电池制造装置1可以进一步包括电子部件(继电器、熔断器等)和外壳。
例如，在图2的实施例中，DOC设定设备100可以被设置到电池制造装置1并且被电连接到电池B。
优选地，电池制造装置1可以在电池B的激活过程期间被构造。即，根据本公开的实施例的DOC设定设备100可以在电池B的激活过程期间被电连接到电池B以构造电池制造装置1。另外，在激活过程期间，DOC设定设备100可以设定电池B的最佳DOC。
图6是示意性地示出根据本公开的另一个实施例的DOC设定方法的图。
DOC设定方法的每一个步骤可以由根据本公开的实施例的DOC设定设备100来执行。在下文中，与前述内容重复的内容将被简要地描述。
参考图6，DOC设定方法可以包括目标电压设定步骤(S100)、充电和放电步骤(S200)、电压廓线获取步骤(S300)、微分廓线获取步骤(S400)、微分廓线重复获取步骤(S500)、特征值获取步骤(S600)和DOC设定步骤(S700)。
目标电压设定步骤(S100)是顺序地选择多个预设电压中的任一个预设电压并且将所选择的预设电压设定为目标电压的步骤，并且可以由处理器130执行。
例如，多个电压可以被预设为4.0[V]、4.1[V]、4.2[V]和4.3[V]。处理器130可以首先将4.0[V]设定为第一目标电压。
充电和放电步骤(S200)是将电池B充电至目标电压并且对完成充电的电池B放电的步骤，并且可以由充电和放电单元110执行。
例如，充电和放电单元110可以将电池B充电至由处理器130设定的第一目标电压(4.0[V])。另外，充电和放电单元110可以以0.05C的低速率对电池B放电直至电池B的电压达到2.0[V]为止。
电压廓线获取步骤(S300)是在电池B被充电和放电的同时获取关于电池B的容量和电压的电压廓线的步骤，并且可以由廓线获取单元120执行。
廓线获取单元120可以在电池B正被放电的同时测量电池B的电压和电流。另外，廓线获取单元120可以获取关于电池B的容量和电池B的电压的电压廓线。
微分廓线获取步骤(S400)是从获取到的电压廓线获取关于电池B的容量和微分电压的微分廓线20的步骤，并且可以由廓线获取单元120执行。
廓线获取单元120可以在电压廓线获取步骤(S300)中获取到的电压廓线中用电池B的容量对电池B的电压进行微分。即，廓线获取单元120可以获取关于电池B的容量和电池B的微分电压(通过用电池B的容量对电池B的电压进行微分获取的值)的微分廓线20。
微分廓线重复获取步骤(S500)是获取对应于多个电压的所有的多条微分廓线21、22、23、24的步骤，可以由处理器130、充电和放电单元110和廓线获取单元120执行。
即，微分廓线重复获取步骤(S500)可以是重复地执行目标电压设定步骤(S100)、充电和放电步骤(S200)、电压廓线获取步骤(S300)和微分廓线获取步骤(S400)直至针对多个预设电压获取了所有的微分廓线20为止的步骤。
具体地，当对应于多个电压的多条微分廓线21、22、23、24在微分廓线重复获取步骤(S500)中被全部获取时，可以执行特征值获取步骤(S600)。可替代地，当对应于多个电压的多条微分廓线21、22、23、24中的任一条微分廓线未被获取时，可以执行目标电压设定步骤(S100)。
例如，当廓线获取单元120仅获取第一目标电压的第一微分廓线21时，处理器130可以将4.1[V]设定为第二目标电压。另外，充电和放电单元110可以对电池B充电直至电池B的电压达到第二目标电压为止。在这之后，充电和放电单元110可以以0.05C的低速率对电池B放电直至电池B的电压达到2.0[V]为止。廓线获取单元120可以在电池B被放电的同时获取对应于第二目标电压的第二微分廓线22。根据类似的方法，廓线获取单元120可以获取对应于第三目标电压(4.2[V])的第三微分廓线23以及对应于第四目标电压(4.3[V])的第四微分廓线24。
特征值获取步骤(S600)是获取多条微分廓线21、22、23、24中的每一条微分廓线中的目标峰值的特征值的步骤，并且可以由处理器130执行。
处理器130可以选择多条微分廓线21、22、23、24中的每一条微分廓线中的目标峰值。具体地，目标峰值可以是根据DOC的与LiC12的行为相关联的峰值。
另外，处理器130可以计算FWHM作为多个目标峰值中的每一个目标峰值的特征值。为此目的，处理器130可以通过对多条微分廓线21、22、23、24中的每一条微分廓线进行正态化来获取多条正态分布廓线，并且可以分别地计算多条获取到的正态分布廓线中的每一条正态分布廓线中的目标峰值的FWHM。
DOC设定步骤(S700)是基于多个获取到的特征值为电池B设定DOC的步骤，并且可以由处理器130执行。
例如，在图5的实施例中，处理器130可以计算在第一目标峰值Tp1的特征值和第二目标峰值Tp2的特征值之间的第一大小差值D1。另外，处理器130可以计算在第二目标峰值Tp2的特征值和第三目标峰值Tp3的特征值之间的第二大小差值D2。另外，处理器130可以计算在第三目标峰值Tp3的特征值和第四目标峰值Tp4的特征值之间的第三大小差值D3。另外，处理器130可以基于第一大小差值D1、第二大小差值D2和第三大小差值D3选择第三目标峰值Tp3的特征值和第四目标峰值Tp4的特征值作为参考特征值。另外，处理器130可以选择对应于第三目标峰值Tp3的第三目标电压和对应于第四目标峰值Tp4的第四目标电压中的一个目标电压作为参考电压。
上述本公开的实施例不一定必需通过设备和方法来实现，而是还可以通过用于实现与本公开的配置相对应的功能的程序或者记录该程序的记录介质来实现。根据实施例的以上描述，这种实现可以容易地由本领域技术人员执行。
已经详细描述了本公开。然而，应该理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施例，但仅以说明方式给出，因为根据该详细描述，对于本领域技术人员而言，在本公开的范围内的各种改变和修改将变得显而易见。
另外，在不偏离本公开的技术方面的情况下，本领域技术人员可以对在上文中描述的本公开做出很多替代、修改和改变，并且本公开不限于上述实施例和附图，并且每一个实施例可以选择性地部分地或整体地组合以允许各种修改。
(附图标记)
1：电池制造装置
20：微分廓线
21：第一微分廓线
22：第二微分廓线
23：第三微分廓线
24：第四微分廓线
100：DOC设定设备
110：充电和放电单元
120：廓线获取单元
130：处理器
140：存储单元
B：电池。

Claims (14)

1.一种充电深度设定设备，包括：
充电和放电单元，所述充电和放电单元被配置成将电池充电至设定目标电压并且对完成充电的所述电池放电；
廓线获取单元，所述廓线获取单元被配置成在所述电池被充电和放电的同时获取关于所述电池的容量和电压的电压廓线并且从获取到的所述电压廓线获取关于所述电池的容量和微分电压的微分廓线；和
处理器，所述处理器被电连接到所述充电和放电单元，以顺序地选择多个预设电压中的任一个预设电压并且将所选择的所述预设电压设定为所述目标电压，其中，当所述廓线获取单元获取对应于所述多个电压的所有的多条微分廓线时，所述处理器被配置成获取所述多条微分廓线中的每一条微分廓线中的目标峰值的特征值并且基于多个获取到的所述特征值为所述电池设定充电深度。
2.根据权利要求1所述的充电深度设定设备，
其中，所述处理器被配置成比较所述多个获取到的特征值的大小，根据比较结果来选择分别地对应于所述多个获取到的特征值的多个目标电压中的任一个目标电压作为参考电压，并且将所选择的所述参考电压设定为所述充电深度。
3.根据权利要求2所述的充电深度设定设备，
其中，所述处理器被配置成计算在对应的目标电压彼此接近的多个特征值之间的大小差值，选择计算出的大小差值最大的多个参考特征值，并且根据所选择的所述多个参考特征值的大小差值来选择所述多个目标电压中的任一个目标电压作为所述参考电压。
4.根据权利要求3所述的充电深度设定设备，
其中，所述处理器被配置成通过对基于所述对应的目标电压彼此接近的两个特征值的大小进行比较来计算所述大小差值。
5.根据权利要求3所述的充电深度设定设备，
其中，所述处理器被配置成选择对应于所选择的所述多个参考特征值的所述多个目标电压中的处于最低电位侧的目标电压作为所述参考电压。
6.根据权利要求5所述的充电深度设定设备，
其中，所述处理器被配置成当在所选择的所述多个参考特征值之间的所述大小差值大于或等于预定大小值时选择处于所述低电位侧的所述目标电压作为所述参考电压。
7.根据权利要求3所述的充电深度设定设备，
其中，所述处理器被配置成当在所选择的所述多个参考特征值之间的所述大小差值小于预定大小值时选择所述多个目标电压中的处于最高电位侧的目标电压作为所述参考电压。
8.根据权利要求1所述的充电深度设定设备，
其中，所述廓线获取单元被配置成获取关于所述电池的微分电压和所述容量的微分廓线，所述微分电压通过用所述容量对所述电池的所述电压进行微分来获取。
9.根据权利要求8所述的充电深度设定设备，
其中，所述处理器被配置成确定所述多条微分廓线中的每一条微分廓线中的至少一个峰值对，选择所确定的所述峰值对中的所确定的所述峰值对中所包括的多个峰值的微分电压最不同的峰值对，并且选择所选择的所述峰值对中所包括的所述多个峰值中的处于低容量侧的峰值作为所述目标峰值。
10.根据权利要求9所述的充电深度设定设备，
其中，所述处理器被配置成将所述多个峰值中的位于所述微分电压随着所述电池的所述容量的增加而增加的区域中的顶部和底部处的两个峰值确定为一个峰值对。
11.根据权利要求9所述的充电深度设定设备，
其中，在包括石墨作为负电极活性材料的电池中，所述目标峰值是根据充电深度的与LiC12的行为相关联的峰值。
12.根据权利要求9所述的充电深度设定设备，
其中，所述处理器被配置成通过对所述多条微分廓线中的每一条微分廓线进行正态化来获取多条正态分布廓线并且获取对应于获取到的所述多条正态分布廓线中的每一条正态分布廓线的目标峰值的半最大值全宽度作为所述特征值。
13.一种电池制造装置，包括根据权利要求1到12中的任一项所述的充电深度设定设备。
14.一种充电深度设定方法，包括：
目标电压设定步骤：顺序地选择多个预设电压中的任一个预设电压并且将所选择的所述预设电压设定为目标电压；
充电和放电步骤：将电池充电至所述目标电压并且对完成充电的所述电池放电；
电压廓线获取步骤：在所述电池被充电和放电的同时获取关于所述电池的容量和电压的电压廓线；
微分廓线获取步骤：从获取到的所述电压廓线获取关于所述电池的容量和微分电压的微分廓线；
微分廓线重复获取步骤：获取对应于所述多个电压的所有的多条微分廓线；
特征值获取步骤：获取所述多条微分廓线中的每一条微分廓线中的目标峰值的特征值；和
充电深度设定步骤：基于多个获取到的所述特征值为所述电池设定充电深度。
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